唐山港曹妃甸港区东区主航道设计

唐山港曹妃甸港区东区主航道设计

顾俊;崔冠辰

【摘要】曹妃甸港区东区地形比较复杂,多年受水流冲刷、泥沙淤积影响,形成特有的深沟地貌.为确保航槽稳定,减少航道开挖工程量及后期回淤,本工程航道结合地形条件,采用了多次转向的折线布置方案.本文重点介绍了在现有条件下,航道主要设计参数选取、主尺度计算、航道总平面布置方案及导助航设施等主要设计内容.【期刊名称】《港工技术》

【年(卷),期】2018(055)002

【总页数】5页(P7-11)

【关键词】曹妃甸港区;航道;开挖;后期回淤;导助航设施

【作者】顾俊;崔冠辰

【作者单位】中交第一航务工程勘察设计院有限公司,天津 300222;中交第一航务工程勘察设计院有限公司,天津 300222

【正文语种】中文

【中图分类】U612.32+1

引言

唐山港曹妃甸港区东区内多项码头工程已建设完成，东区主航道的建设对三港池内泊位能力充分发挥，促进曹妃甸港区吞吐量的进一步增长，保持整个曹妃甸港区可持续发展有着重要而积极的意义。根据规划，东区主航道最终建设规模为8万t级

双向通行航道，本期航道工程拟建设一条3万t级单向航道及相应的导助航设施。

1 工程地理位置

唐山港曹妃甸港区位于河北省东北部，唐山市南部沿海。西距天津港38 n mile；东北距京唐港区33 n mile。经过近年来的大规模开发建设，曹妃甸港区已初具规模。本工程位于曹妃甸港区东区。

2 设计自然条件

2.1 风雨雾

工程区域能见度小于1 km的大雾，平均每年出现天数为 20天。常风向为 S向，出现频率为9.16%，次常风向为SSW向，出现频率为8.28%。强风向为NW向，次强风向为ENE向。全年各方向≥7级风的出现频率为1.48%。

2.2 潮位

该海区潮汐性质属于不规则日潮，其（HO1+HK1）/HM2=0.81。年最高高潮位3.38 m；（本文高程均以当地理论最低潮面起算）年最低低潮位0.14 m；年平均高潮位2.47 m；年平均低潮位1.07 m。设计高水位2.91 m；设计低水位0.53 m；极端高水位4.46 m；极端低水位-1.27 m。其保证率80%～90%的乘潮水位见表1。

表1 全年乘潮水位乘潮延时/h 保证率80%的水位/m保证率85%的水位/m保证率90%的水位/m 1 2.19 2.13 2.04 2 2.13 2.07 1.98 3 2.04 1.98 1.89 4

1.92 1.86 1.76

2.3 海浪及潮流

该海区常浪向为S向，出现频率为10.87%，次常浪向为SW向，出现频率为

7.48%。强浪向ENE向，该向H4%≥1.5 m出现频率为1.63%，次强浪向NE向，H4%≥1.5 m出现频率为0.97%，观测期间未出现平均周期大于7.0 s的波浪。

曹妃甸海域涨潮西流，落潮东流。老龙沟外深水区潮流基本为东、西向的往复流，

主流流向与等深线趋于平行；老龙沟内流向也基本为往复流，涨潮时由口门流向老龙沟，落潮时流出老龙沟，水流流向基本沿深槽方向。潮波呈驻波特点，流速最大出现在中潮位时，高、低潮位时转流。涨潮时流速大于落潮流速。大潮涨潮平均流速为0.40～0.60 m/s，落潮为 0.35～0.50 m/s；小潮涨潮平均流速为 0.25～0.40 m/s，落潮为 0.25～035 m/s。

2.4 泥沙来源条件分析

曹妃甸海域为风浪较强区域，其滩槽基本维持长期稳定。本海域目前以陆域来沙为主，海域来沙为辅。曹妃甸以东是典型的沙质海岸离岸沙坝—泻湖体系，它是由古滦河废弃三角洲的泥沙在波浪横向作用下改造而成。该海区海岸的发育与滦河来沙状况密切相关。曹妃甸以西海域泥沙主要来源于海河、黄河等所输出大量的细颗粒泥沙。天津港的抛泥区对本海域来沙也有重要影响。

曹妃甸水边线附近底质主要为0.l2～0.25mm的细沙，在 0～5 m 潮滩范围内主要为 0.06～0.125mm的极细沙，北侧大片0 m高程的浅滩主要为0.0l6～

0.032mm的中粉沙和极细沙。在潮沟主槽内泥沙有局部粗化现象，大致为0.2～0.3mm的细沙。以甸头分界，西侧海区中值粒径为0.008～0.027mm，东侧海区为0.012～0.250mm。

在小浪或无浪气象条件下，曹妃甸海域含沙量并不大，曹妃甸近海深水区大致为0.05～0.10 kg/m3；近岸区大致为0.07～0.15 kg/m3。考虑波浪作用后，海域年平均含沙量大致为0.21 kg/m3左右。本海域悬沙主要为细粉砂，中值粒径在0.008～0.02mm之间，从悬沙输移分析可知，在一般气象条件下，曹妃甸海域大潮净输沙方向与涨潮方向基本一致，即近海区自东向西，近岸区由海向岸，老龙沟口门处由外海向潮沟内；小潮期涨落潮输沙基本相对平衡，净输沙量较小。

3 建设规模及设计船型

根据曹妃甸港区总体规划并结合三港池内相关工程的建设情况，近期将三港池航道

规模确定为3万t级单向航道，满足30 000 DWT杂货船乘潮进出港。设计船型

主尺度见表2。

表2 设计船型主尺度设计船型总长L/m型宽B/m型深H/m设计吃水T/m 30 000 DWT杂货船 192 27.6 15.5 11.0

4 航道选线

4.1 航道轴线方位

拟建工程区域涨、落潮流动力强劲，在三港池外侧离岸沙坝间形成老龙沟大型潮汐通道深槽，其以东坑坨为界又可分为“东支”和“西支”。“西支”为老龙沟潮汐通道深槽的主体部分，由蛤坨北侧的泻湖发源后，近南北向延伸入海，长达17.5 km，宽2～12 km；其5 m深槽全线贯通，宽0.4～1.5 km，最大水深可达22 m。“西支”口门区水域宽阔，又发育有东、西两个深槽，其中西槽为主槽，东槽为副槽。

三港池进港航道起点为三港池西端，终点为外海-12 m等深线。航道选线原则为：尽量减少对当地水流动力条件的影响，避免对深槽的稳定产生负面效应，并综合考虑风、浪、流对船舶航行的影响以及充分利用深槽以尽量减少航道疏浚工程量。根据模型试验，“西支”东槽不稳定，因此，利用老龙沟“西支”西侧深槽布置航线。航道在三港池内部分位于4 km宽的港池内，与南侧预留岸线平行，距两侧岸线距离分别为1 900 m和2 100 m，该段长度为 7 339 m，航道轴线为243°15′00″-063°15′00″；在三港池东端转向接入蛤坨北侧的深槽，该段长度为 3 571 m，航

道轴线为286°00′00″-106°00′00″；向南为充分利用老龙沟西侧深槽，航道再进

行两次转向，航道轴线分别为334°00′00″-154°00′00″和001°00′00″-

181°00′00″，长度分别为3 071 m和6 341 m；通过蛤坨南侧的拦门沙段后航道轴线转为333°00′00″-153°00′00″，直至到达-12 m等深线，该段长度为6 177 m。见图1。