浅析厦门港石码3000吨级航道工程施工期骤淤现象

◎ 张智翔 福建省港航勘察设计研究院

1.工程概况

厦门港石码3000吨级航道工程自2012年11月2日开工建设，全长约20.3公里。2013年7月～9月受多个台风影响，航道发生大面积回淤。

2.水动力泥沙环境及海床冲淤演变分析

2.1 地形地貌特征

九龙江河口区受潮汐和径流双重影响。九龙江河口湾区为一口小腹大的狭长海湾，东西长约18km，湾口宽约4km、湾顶宽约9km。分成南、北不同水道，地形呈西高东低的分布，水深在2m～-10m（理论基面）不等，与嵩鼓水道、厦鼓水道构成进入海湾的主要通道。

2.2 洪季潮流特征

2013年7月在台风苏力（7月14日至16日）和西马伦（7月19日至21日）过境后开展了两次全潮海流观测。第一次观测，上游浦南站最大泄洪流量3219m3/s，最大潮差3.9m；第二次观测，浦南站最大泄洪流量970m3/s，最大潮差4.72m。洪季水流明显呈往复流特点，落潮流明显大于涨潮流。本工程汊道区大潮落潮平均流速是涨潮的2～3倍。而在上游流量较小时，涨落潮平均流速则基本相当。

图1 北、中、南港汊道冲淤变化（2000.7-2013.9）

2.3 底质和泥沙特征

2013年7月底质取样结果显示分布趋势自西向东，由粗到细。北港和南港底质中值粒径相对较粗，中值粒径在0.1m m以上，两端为细颗粒物质。

工程所在的南港水道的含沙量较高，平均含沙量0.218～0.265kg/m3，潮段平均最大含沙量0.945kg/m3。由于河道窄、水体上下紊动强度大，垂线分布上整条垂线上含沙量都比较高，上下分布相对均匀。

2.4 九龙江汊道区冲淤变化

图1可以看出南港中泓深槽一直以来都处于冲刷状态，冲刷幅度约1～2m左右，局部区域稍大。主要由于进入21世纪以来九龙江输沙量与20世纪相比减小了约20%左右，而径流量变化不大，径流对河道的冲刷作用增强，导致21世纪以来总体保持冲刷的状态。

3.淤积原因分析

3.1 台风情况

厦门湾海域每年7～10月经常受台风袭击并伴随着暴雨影响。导致厦门石码3000吨级航道停工的台风见表1。

3.2 河流输沙

九龙江为山区性河流，径流量受降雨量影响，输沙量有明显的季节变化，以4～9月（洪季）为主，10月～翌年3月（枯季）占比极小。径流量、含沙量、输沙量月平均最大值与最小值之比分别为6.02、5.33和145.4，洪季明显大于枯季，据8607号台风时洪峰期实测泥沙资料，含沙量增大13倍，流速增大1.4倍。可见河流输沙主要发生在洪水期。上游开闸泄洪，下泄洪水携带着大量泥沙向下游输移，加上大流速冲刷作用，河道、边滩泥沙起动悬扬，使得水体含沙量剧增。其运动形态推移质运动为主，也有悬移质运动，当悬移质浓度很高时，还会在床面形成浮泥运动。当水体到达流速较弱区域时开始大量落淤下来，形成淤积。

3.3 自然地理因素的制约

九龙江河口段流域呈伞形，南港流量主要为西溪、北溪流域的洪水。两溪流域上游植被受破坏，水土流失加重，加之洪水冲刷，洪水携带泥沙绕过沙洲岛分流后进入南港。泥沙进入河口湾后由于河道拓宽，底摩加大，而逐步沉降，加之地处感潮区，受潮水顶托作用流速减小，泥沙更容易淤积，自汊道向东最远可延伸达海门岛水道。

3.4 航道施工的影响

航道开挖后，滩面与航道的落差，使得上游来的水体到达挖深区能量被迅速耗散，水流流速迅速降低，由此造成水体挟沙力降低，水体中所含的泥沙会迅速在航道沉积下来。导致航道淤积。施工初期边坡处于不稳定期，此时恰逢洪水，较强的水动力条件下使边坡崩塌。综合作用导致航道内骤淤远大于一般情况。

3.5 水利工程影响

上游兴建水库、水闸，导致占九龙江流域面积65.7%的北溪的径流和泥沙库容在郭洲头以上河段，枯水期只有少量径流和泥沙流入海，大量的泥沙主要集中在几个洪峰期较短时间内泄出河口，使该海域地形的冲淤产生了季节性变化。

4.原设计挖槽施工期回淤量

目前估算近海挖槽悬沙回淤率多采用中国工程标准化协会水运工程委员会推荐刘家驹公式:

结合工程区域数学模型计算，航道淤强约在0.06～0.11m/a。正常天气下年回淤量为12.8万m3。

表1 主要台风统计表

表2 回淤新增工程量计算表

5.异常天气骤淤工程量计算

选取的计算时间段为7月2日至9月28日。由于过程中并未停工。因此总回淤量为该期间各测图新增工程量加上施工船方量折算后的疏浚工程量。施工单位实际完成的疏浚工程量采用正常时段测图计算的水下方，与监理记录的船方量进行对比，确定泥驳泥浆的含泥量。

据过程资料计算得泥浆浓度约73.64%，石码航道计算段2013年7月2日～9月28日回淤新增工程量68.7万m3。

6.结语

（1）本海域受潮汐和径流双重影响，水沙条件较为复杂，泥沙主要来源于九龙江输沙，特别是台风影响中形成的暴雨，洪水下泄泥沙对河口区影响巨大。此外航道浚深、各类工程的影响以及周边居民的生产活动均会对航道的淤积产生一定影响。

（2）九龙江口汊道水域至海门岛一带泥沙以粗中砂为主，其运动形态推移质运动为主，也有悬移质运动，当悬移质浓度很高时，还会在床面形成浮泥运动，泥沙流经航道时，由于水动力减弱而停积下来，形成淤积。台风影响期间，工程航段回淤量高达67.6万m3，淤强达1.29m/a，远超正常水平。

（3）本海域常受台风等气候条件影响，骤淤现象时有发生。施工单位应做好事前、事后测量，避免合同纠纷。管理部门应做好水深维护工作，特别是台风、洪水后及时检测，确保通航安全。