天津南港工业区潮流特征及通航条件分析

摘
要 ：文 中依托天津南港工业区奥德费尔化 工码 头工程通航安全评价 ，建立 了南港工业 区潮流二维数学模型 ，模
型建成后 ，首先通过实测潮流、潮位资料 ，对模 型进行率定 。在计算成果与实测资料达到相似要求后 ，对工程方案 进行 了潮流水动力模拟 ，根据计算结果 ，对海域及 工程 近区潮流特征进行 了分析 。最后对天津南港工业 区奥德费尔
化 工 码 头 及 港 区进 港 航 道 进 行 了通 航 水流 条 件 综 合 评 述 。
关键词 ：二维潮流模型 ；工业区 ；防波堤 ；航行条件
中 图分 类号 ：Ｕ １ ６３
引言
文 献标 识码 ：Ａ
文 章编 号 ： １０ － ９ ３ （ ０ ２ ４ ０ ３－ ３ ０ ６ ７ ７ ２ １ ）０ － １６ ０ 系 数 ；Ｑ 是 源 （ ）项 ； 和 分 另 是坐 标 转 换 系 数 。 汇 Ｕ 三 、模 型 建 立 与 验 证
通 过 能 力 ２ １ 万吨 、 预 计 年 吞 吐 量 ２ ０ 万 吨 ，是 南 港 开 工 ７ ３
模 型建成后 ，采用 ２ ０ ０ ８年海域地形边界条件 ，生成模 型地形 ， 并用 ２ ０ ０ ８年 ７月 ２ ０日一 ７月 ２ １日实测大潮潮位、 潮流资料 （ 测潮点位置见 图 １ 对模型进行率定验证 。图 ２ ），
第１ ２卷 第 ４期
２ ２笠 ０１
中 国
水
Biblioteka Baidu
运
ＶｏＩ １２ ．
Ａ Ｉ ｐｒｉ
Ｎｏ． ４
２ ２ ０１
４月
Ｏｈｉ ａ ｎ Ｗａ ｔｅｒ Ｔｒ ｎｓ ａ ｐｏｒ ｔ
天津南港工业 区潮流特征及通航条件 分析
刘 臣 ，平 克 军 ，王 绪 亭
（ 通 部 天 津 水运 工程 科 学研 究所 ，天 津 ３ ０ ５ ） 交 ０ ４ ６
模 型 计 算 域 面 积 为 ２７ ０ ｍ 。 弧 形水 域 ，计 算 域 覆 盖 ，０ ｋ 的
了天津 港已有工程 和天津 港工业区、天津港产业 区、南港港
口规 划 区等 规 划 工 程 。
２ ．模 型验 证
物流、新能源新材料等产业门类高度集聚的综 合ｌ工业园区。 生 天津南港工业 区航道通过能力 ２ 年为 ５ 万吨级、 ０１ ２ ２ １ ０ ５年 １ ０万吨级 。 奥德费 尔化工码头一期工程泊位设计年
１ ．模 型 建 立
一
、
天津南港工业 区是天津市 “ 双城双港”空间发展战略的重
要 部 署 ，是 天津 滨 海 新 区 “ 大 战役 ” 的重 要组 成 部分 。天津 十
南港工业区位于天津滨海新区东南部 ，距离天津市 区 ４ ｋ ， ５ｉ ｎ
距离天津 机场 ４ １ ０￣ｎ，距 离 天 津 港 ２ １ ０￣ｎ，总 体 规 划 面 积 ２ ０ ｍ ０ ｋ ，是天 津 滨 海 新 区新 规 划 的现 代 化工 业 基地 和 现 代化 港 口的综合 区 。将 建 成石 油化 工 、装 备制 造 、钢 铁 冶 金 、港 口
分别是源 （ 汇）在 和 ｒ方 向的动量 分量 ； ／
收 稿 日期 ：２ ２ ０ — ８ ０ｉ — ２ １
是垂 向粘性
作者简介：刘
臣 （９ ４ ） １ ６ 一 ，男，天津市人 ，交通部天津水运 工程科 学研究所研 究员，从事港 口和航道设计与研究。
第 ４期
刘 臣等 ：天津 南港 工业 区潮流特征及通航条件分析
水流平面动量方程 ：
（ １ ） 、
害Ｃ ＋骞毒鲁＋ ｑ一 ａ１ 一 ； ｛ｒ ＝ “ Ｃ ； Ｃ／ ＋ 毒 ｑ Ｃ 茜坠 却Ｃ 鹚 Ｃ ３
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（） ３
式中 ： Ⅳ为水位 ， 和 分别是 和 方 向水深平均流速
分量 （ ｓ ｍ／ ）；－是柯氏力 ； 和 分别是 和 ７ 厂 ７ 方向的应
力梯度 ； 和 分别是 和 ７方 向的压力力梯度 ； ７ 和
图 ２ 潮 流 流 速 、流 向计 算 与 实测 比较
和 图 ３分 别为 潮 流 和 潮 位 验 证 成 果 。 由图 可 见 ，潮 位 、 潮 流
建设 的第一个石化码头项 目。本文采 用数 学模 型研 究手 段 ，
直 接 展 示 工 程 后 水 域 水 流 特 征 ，分 析 港 口和航 道 的通 航 水 流 条 件 ，为 船 舶 安全 航行 提 供 科 学 依 据 和 建 议 。 二 、 数 学 模 型 简 介
计算成果与实测值 吻合 良好 。
本文建立的为正交 曲线二维水流动力运动数学模型 ，此模
型在在近海和内河工程建设水流动力条件研究 中得到 了广泛应 用 。模型水平坐标为 （ ，ｒ）网格睁， １ Ｉ 水流运动方程如下。
妾＋： ［茜 ＋ 却 。： ａ— Ｃ ］ Ｑ Ｃ ‘
由岸 向深 海 区发 展 流 速 逐 渐增 大 。
图 ７ 工 程近 区 落 急 时 刻流 场
五、水流 条件通航 安全评估 船舶在规 定水 域航行 安全即为通 航安全Ｉ １ ，通航 本身安 全是指港 口、航道设计、水流条件满足设计船 型要求 ，在 规
定行船条件下 ， 船舶离靠岸和正常航行可确保不会发 生事故 。
１ 码 头 前 沿 与 回 旋 水域 ．
根据前述计算成果 ，港池流速小于 ０ １ ｓ ．ｍ／ ，表 １为奥 德费尔化工码头部分泊位特征 点流速 。对于 奥德 费尔化工码 头泊位流速小于 ００ ｍ／ ， 准静水 ，水流对船舶航行基本 ．５ ｓ 为 无影响 ，即船 舶靠离泊基本 不必考虑潮流流速 问题 。
１７ ３
图 ３ 潮 位 计 算 与 实 测 比较
四 、工 程 区域 潮 流 场 特 征
天 津 临 港 工 业 区 、 临港 产 业 区 和 南 港 港 区竣 工 后 将 连 为
一
体 。图 ４和图 ５分 别为工程 后海域涨 、落潮流场 ，图 ７和
图 ８分别为工程后工程近 区涨 、落潮流场 ，潮流 场呈现近海 工程附近为沿岸流、外 海海 域为往复流 ；流速涨潮大于 落潮 ；