闽江口拦门沙航道增深整治工程

２００７年１２月　第１２期总第４１０期　水运工程　Ｐｏｒｔ＆Ｗａｔｅｒｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｃ．２００７　Ｎｏ．１２　Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．４１０　闽江口拦门沙航道增深整治工程　蒋文芳　（福建省港航勘测设计中心，福建福州３５０００２）　摘要：介绍闽江口拦门沙浅滩在二期整治工程以来水文泥沙、水下地形演变的主要特征，以及拦门沙航道进一步增深治　理的指导思想和整治工程方案。　关键词：闽江口；拦门沙；河口整治　中图分类号：Ｕ　６１７．５　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００２—４９７２（２００７）１２—００８０—０５　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　Ｄｅｐｔｈ　ａｔ　Ｅｎｔｒａｎｃｅ　Ｂａｒｓ　ｏｆ　Ｍｉｎｊｉａｎｇ　Ｅｓｔｕａｒｙ　ＪＩＡＮＧ　Ｗｅｎ—ｆａｎｇ　（Ｆｕｊｉａｎ　Ｐｏｒｔ＆Ｗａｔｅｒｗａｙ　Ｓｕｒｖｅｙ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｆｕｚｈｏｕ　３５０００２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍａｉｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ，ｓｅｄｉｍｅｎｔ，ａｎｄ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ　ｏｆ　ｂａｒｓ　ａｔ　Ｍｉｎｊｉａｎｇ　Ｅｓｔｕａｒｙ　ｓｉｎｃｅ　Ｐｈａｓｅ　ＩＩ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｒｅ　ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ．Ｔｈｅ　ｇｕｉｄｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｓｃｈｅｍｅｓ　ｏｆ　ｗａｔｅｒｗａｙ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ａｔ　ｔｈｅ　ｅｎｔｒａｎｃｅ　ｂａｒ　ｆｏｒ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｄｅｐｔｈ　ａｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅ　Ｍｉｎｊｉａｎｇ　Ｅｓｔｕａｒｙ；ｅｎｔｒａｎｃｅ　ｂａｒ；ｅｓｔｕａｒｙ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　闽江通海航道自口外七星礁至华能福州电厂　闽江口属强潮陆相河口，径流和潮流都很强　煤码头全长５０　ｋｍ，共有大屿、新丰、中沙、马祖　劲，受到山体和岩岛的约束，河道多级分汊，拦　印、内沙、外沙六处碍航浅滩。自２０世纪８０年　门沙浅滩同时受到径流、潮流、波浪、盐淡水混　代起，经过一期、二期整治工程的建设，航道通　合等多种动力条件的作用，这一水域的水动力、　航水深已大为改善。天然水深状况下乘潮通航　泥沙运动变化十分复杂。在分析二期整治工程以　５　０００级海轮，至１９９８年４月二期工程竣工时，　来的河口区自然条件的主要特点的基础上，在众　闽江口通航能力提高到乘潮通航２万吨级海轮，　多的水文泥沙和水下地形条件中抓住主要因素，　跃上了一个新台阶，大大带动福州港的经济发展。　提出增深整治工程的指导思想和整治工程方案。　２００６年福州港货物吞吐量８　８４９万ｔ，为全省第　一，其中９０％由闽江口内港区完成。福州港正向　１二期整治工程以来闽江口条件分析［１－３１　深水大港迈进，但闽江口航道水深仍制约福州深　１．１整治工程简介　水港的建设。根据福州港总体规划，闽江口航道　闽江通海航道一期整治工程自１９８１年开始至　将按３万吨级航道标准建设，其中内沙、外沙浅　１９８７年结束，整治后达到乘潮通航万吨级海轮的　滩是闽江口的内外拦门沙，是通海航道的主要碍　标准。其中内沙浅滩整治工程为在川石岛南端芭　航浅滩。要建设闽江口深水航道，必须重点治理　蕉尾筑ＮＷ北导堤坝，长２　３５０　ｍ，于１９８４年建　内、外沙浅滩。　成。外沙航线选择北槽。　收稿日期：２００７—０５—２９　作者简介：蒋文芳（１９６６一），女，高ｍ＿ｖ－程师，从事航道工程设计。　维普资讯 http://www.cqvip.com 第１２期　蒋文芳：闽江１：２拦门沙航道增深整治工程　・８１・　闽江通海航道二期整治工程对内沙进行了大　规模的全面整治，抛筑了ＹＳＣ潜坝、ＮＬ倒鱼嘴　坝、北岸的Ｎ４、Ｎ５、Ｎ６丁坝和南岸的ＳＷ南导　措施。二期整治工程于１９９８年正式竣工后，华　能福州电厂煤码头至口外七星礁全长５０　ｋｍ，航道　底宽１２５　ｍ，航道底高程一６．３～７．７　ｍ，乘潮水位　３．Ｏ６～４．８　ｍ，达到乘潮通航２万吨级海轮的标准。　其中，内外沙航道底高程分别为一６．３　ｍ和一６．８　ｍ，　乘潮水位４．８　ｍ。　堤坝、Ｓ３、Ｓ４丁坝（图１），整治建筑物分别陆　续于１９９１年一１９９４年建成。外沙浅滩将航线由　原来的北槽改为正在发展的中槽，采取疏浚工程　图１闽江口拦门沙航道增深整治工程平面布置图　１．２二期整治工程效果分析　沙下段的Ｎ６坝附近。　内沙浅滩的整治建筑物发挥了有效的作用。在　整治工程施工过程中尚未进行基建挖槽的情况下，　浅滩就发生普遍冲刷。熨斗口潜坝和倒鱼嘴坝　了熨斗水道的落潮分流量，川Ｉ石水道分流比提高　５％，落潮平均流速增加了２５％，两岸的丁坝顺坝　群使河宽缩窄，调整涨落潮流路趋于一致，内沙最　小水深由整治前的３．２　ｍ增加到５　ｍ以上，５　ｍ等　熨斗口５　ｍ浅滩位于内沙上段、熨斗口ＮＬ倒　鱼咀坝和ＹＳＣ潜坝南侧。在１９９８年４月的图纸　上，ＮＬ坝外侧５　ｍ等深线距坝２４０　ｍ。２００３年以　前，该５　ｍ浅滩范围有所变化，但变化范围比较　固定，基本上在航道北侧。但至２００３年８月，该　浅滩向南淤涨，伸人到深槽中部。２００４年３月，　该浅滩更是向南处延伸，与壶江岛北边滩连成一　片，横亘于深槽之中，位置较２００３年８月往下　移。从熨斗口浅滩演变规律看，多数情况下在枯　水季节浅滩淤涨，而洪季则有所冲刷，范围减小。　熨斗口处于两个汉道的分汉汇流处，又有潜坝、　深线已贯通，说明整治工程的效果是显著的。　１．３拦门沙浅滩近期演变　１．３．１　内沙浅滩　自二期整治工程竣工以来，辅以适量的航道　挖泥维护，内沙浅滩的５　ｍ深槽基本维持贯通的　状态，但局部发生淤积。内沙浅滩的主要淤积部　倒鱼咀坝等整治建筑物，水流泥沙条件较为复杂，　熨斗水道和川石水道涨落潮流的相位差等因素是　熨斗口附近淤积的主要原因。　位有两处，分别位于内沙上段的熨斗口附近和内　维普资讯 http://www.cqvip.com ・８２・　水运工程　２００７生　。　内沙下段，因Ｎ６坝以南江面展宽，又无整治　９８５ｘｌ０４　ｍ３，平均淤积厚度０．４５　ｍ，洪水过后，主　建筑物的约束，因此该段与上段相比有较大的变　化。自１９９４年以来，内沙浅滩５　ｍ等深线经常在　Ｎ６坝附近断开，淤积部位主要在此处。１９９６年４月，　槽发生冲刷，１９９８年１２月主槽容积增加３９６ｘｌ０４　ｍ３，　平均冲深０．２８　ｍ。特大洪水过程会造成外沙主槽　内的少量淤积，但洪水过后，河床即自行调整，　说明外沙主槽与内沙浅滩主槽一样，具有较强的　河床调适能力。　５　ｒｎ槽在Ｎ６坝南侧约３５０　ｍ处断开，１０　ｍ深槽头　部上移。１９９７年４月，５　ｍ槽又贯通，并向南偏　移；到了９月，５　ｍ槽在Ｎ６坝附近再次断开，断　开长度约８００ｍ。比较１９９８年４月和１９９８年７月的　测图分析，其间经受了１９９８年６月２３日闽江百年　一遇洪水袭击，特大洪水所造成的淤积主要在内沙　浅滩的下段，５　ｍ槽在Ｎ６坝附近淤浅断开。在洪　水过后，河床有所冲刷，又重新进行调整。　内沙下段另一个值得注意的变化是北导堤　ＮＷ坝头东南端出现２　ｍ深槽。随着口外浅滩大范　围的刷深，铁板沙形成若干串沟，涨潮流绕过　ＮＷ坝进入川石水道。ＮＷ坝东南侧串沟的发展，　对内沙浅滩下段航槽水深的维护是不利的。在涨　潮阶段，半潮位以下由该串沟涌人的涨潮流和由　外沙航槽上涨的潮流相汇，使得涨潮流往南方向　偏，不仅削弱了川石水道的涨潮流，而且造成涨　落潮流路有所分离，川石水道水流分散，深槽发　生淤积。　１．３．２外沙浅滩　闽江口地区近年来水下地形变化主要以冲刷　为主要趋势。１０　ｍ等深线西退，尤其是北面腰子　沙外缘和南面鳝鱼沙外缘，浅滩大范围普遍刷深　１～２ｍ，北面１０ｍ等深线西退约１５０ｍ（２１．４　ｒｎ／ａ），　南面１０　ｍ等深线平均西退约２００　ｍ（２８．６　ｍ／ａ）。　淤积部位主要在铁板沙和腰子沙南缘、北航道以　北的区域，形成一个淤积带。北航道和南航道之　间的深槽，上段以冲刷为主，中段淤积。南北航　道之间中段的心滩时而存在，时而与外边滩　连成一片，这一海域泥沙运动较为活跃。外沙滩　槽格局１０多年来没有较大变化，自１９８７年外沙中　槽疏通后，中槽维持稳定，且有所发展，其南侧５　ｍ等深线上段几乎常年保持不变。南航道中段和下　段有所淤积。外沙航槽下段仍是淤强相对较大的航　段，但其淤强比中槽开通初期已大为减弱。　闽江大洪水对外沙主槽造成淤积，１９９８年６月　２３日的百年一遇特大洪水造成外沙主槽容积减少　２对现阶段拦门沙治理条件的认识　在闽江口通海航道一期和二期整治工程中，　对内外沙的成因、水下地形的历史演变、水文泥　沙等有深入的分析研究，增深整治工程应着重掌　握二期整治工程以来的水文泥沙、水下地形变化　的主要特点，在此基础上确定整治方案。　２．１河势稳定　经过通海航道一期、二期整治工程的建设，　闽江口的河道形势在基岩岛屿固定的基础上进一　步得到控制，宽浅河道被束窄，川石岛芭蕉尾以　下的无边界河道也由北导堤和丁坝所制约，河道　没有大幅度摆动的可能性。外沙地区深槽的位置　多年来也较稳定，深槽北缘铁板沙高程已达理论　最低潮面上２．０　ｍ以上，铁板沙南缘紧邻深槽，其　坡度十分陡峭，在水流长期作用下，浅滩泥沙密　实；陡峭的坡度也一直稳定。　２．２水动力强　闽江口的径流和潮流条件都很强劲。竹岐水　文站（距河口９４　ｋｍ）多年平均径流量５４９ｘ１０８　ｍ３，　多年平均流量１　７４１　ｍ３／ｓ。闽江口为强潮河口，口　门平均潮差大于４　ｍ。川石水道为闽江口落潮流主　通道，实测最大落潮流速达２．１　１　ｍ／ｓ。二期整治工　程后，川石水道的落潮分流比提高，熨斗水道落　潮分流比下降，航道内水动力进一步增强。闽江　洪峰历时短暂，但洪峰携带巨大的水量和沙量直　接排泄到河口区，因而它对河口区的水下地形的　塑造与演变起着十分重要的作用。中枯水季节，　闽江径流量锐减，水体清澈，潮流则成为河口区　的主要水动力条件。枯季大潮川石水道平均涨潮　流量可达５　１００　ｍ３［ｓ，远大于径流平均流量。　２．３泥沙少　闽江是清水河，泥沙来量有限，特别是１９９３年　水口电站蓄水发电后，极大减少了闽江径流泥沙　维普资讯 http://www.cqvip.com 第ｌ２期　蒋文芳：闽江口拦门沙航道增深整治工程　・８３・　的补给，闽江口泥沙的主要来源条件发生很大变　化，电站建设前１０年竹岐站平均输沙量为５８５万ｔ，　电站建设后１０年平均输沙量为２２１．３万ｔ，约为前　期的３８％。同时由于闽江下游河道大范围内的人　１．３　ｍ，治理标准比二期工程提高了，适当抬高整　治水位是合理的，相应的整治流量也有所增加，　为７　２００　ｍ３／ｓ，直线段整治线宽度仍维持１　３００　ｍ。　３．３整治工程方案及比选　３．３．１治理指导思想　类挖取砂活动，以及常年性的航道维护性疏浚，　都使得进入闽江口的泥沙量锐减。这是闽江口深　总的指导思想是在巩固一期、二期整治成果　水航道治理的最关键因素。　２．４水下地形冲淤变幅小　二期整治工程以来，内沙航段浅滩深槽的格　局稳定，５　ｍ等深线多数处于贯通状态，主要淤积　部位分别是熨斗口和Ｎ６坝附近。外沙浅滩航槽所　处的中槽保持稳定并呈现略有发展的趋势。　尽管闽江口的水文、泥沙、地形条件复杂，　主支汊道涨落潮流的相位差、南北两岸潮位的横　比降使闽江口存在平面环流和横向水流，径流和　潮流的相互顶托，使泥沙易于在滞流点附近淤积。　但在诸多因素中，现阶段闽江口河势稳定、水动　力强、泥沙少、淤积轻的特点是主导因素，整治　内外沙的条件十分有利。　３拦门沙航道增深整治工程方案　３．１整治目标　通过进一步整治，使拦广丁沙航道达到乘潮通　航３万吨级杂货船（兼顾３万吨散货船）的标准，　航道宽度１５０　ｍ，航道设计底高程内沙一７．６　ｍ，外　沙一８．０　ｍ。在二期航道工程的基础上，内沙、外沙　航道分别需要增深１．３　ｍ和１．２ｍ。　３．２整治水位　二期整治工程确定内沙浅滩整治水位为２．９　ｎ　，　整治线宽度１　３００　ｍ，整治流量６　５００　ｍ３／ｓ。根据　《皖道整治工程技术规范》：　“潮汐河口航道的整治　水位，在河口潮流段，可采用洪枯季大、中、小潮　产生最大落潮流速时的平均水位；在口外海滨段，　当整治建筑物兼有防浪或挡沙作用时，可高于该水　位。”闽江口的潮波接近驻波，根据对芭蕉尾水位　站实测潮位与川石水道同步流速过程线的分析，其　最大落潮流速均出现在中潮位附近。为尽量利用最　大流速冲刷河槽，本次增深工程确定以中潮位３．４　ｍ　作为整治水位，相应于中潮位的落潮流量为整治流　量。本次拦门沙航道需在二期工程基础上增深约　的基础上，以疏浚与筑坝相结合的工程措施，进　一步增强局部水动力条件，维持航道水深。根据　内外沙浅滩的不同水文地形等条件，采取不同的　治理方案。　采用封堵熨斗口的方案整治内沙浅滩从技术上　无疑是可行的，在以往的多次数模、二期整治工程　的物模试验研究中已得到充分的验证，封堵熨斗口　后，ＪｉＩ石水道流速增加约２０％～４０％，大大增强ＪｉＩ　石水道的落潮流动力条件，达到冲刷浅滩的目的。　封堵熨斗水道同时也消除了由于两股水流涨潮不同　步、互相顶托而导致的泥沙落淤的因素，对于整治　熨斗口淤积效果将是显著的。但熨斗水道是当地渔　民船舶通航水道，故堵口方案无法实施。　针对内沙航段熨斗口附近浅滩特点，本次设　计对航轴线作了局部调整，以避开熨斗口的主要　淤积区，同时采取疏浚工程对该航段进行治理。　为充分发挥原有整治建筑物的作用，巩固和加强　川石水道的落潮分流比，作为配套整治工程，按　照本次整治水位，对倒鱼咀ＮＬ和北导堤ＮＷ坝以　及各丁坝的高程进行加高。　对于内沙浅滩下段Ｎ６坝附近的淤积区，本次　设计治理指导思想是在内沙浅滩一期、二期整治　工程的基础上，固定内沙浅滩下段北边界，约束　下段落潮流的扩散，同时归顺涨潮流路。新布置　的整治工程应与原整治工程平顺衔接。　国内外一些大河口外拦门沙的整治多采用两　岸双导堤的工程方案，如长江口、密西西比河、　塞纳河等。外沙浅滩没有两岸约束，历史时期主　槽多次迁徙变动。如果采取导堤工程可以固定边　界，集中落潮流，增加流速，但由于闽江口泥沙　运动以推移质形式为主，导堤将泥沙在堤内　推移，很可能导致整治失败。由于外沙北中南槽　的此消彼长受梅花水道口门汉道位置变迁的影响，　当梅花水道与川石水道两股水流在中部汇合时，　维普资讯 http://www.cqvip.com ・８４・　水运工程　２００７生　外沙中槽水动力条件较强，水深较稳定。因此可　考虑采取工程措施固定梅花水道出口汊道。由于　落潮流向川石水道的汇流，导致４号灯浮附近的　流速有所减弱，而且在梅花水道出口位置抛筑整　闽江径流下泄泥沙大幅减少，近２０多年来，外沙　中槽位置基本稳定，近几年淤积不严重。２０００年　治建筑物，有可能导致梅花水道落潮流取直从南　汉出口，影响外沙中槽的水动力条件。近年来，　外沙中槽位置基本稳定，自从２０００年１１月维护　１１月维护疏浚后，尽管局部区段稍有淤浅，但其　航槽内的浅段平均水深一直保持在７．１ｍ左右。因　此，外沙浅滩治理仍考虑采取疏浚工程措施为主。　３．３．２整治工程方案　疏浚后，尽管局部区段稍有淤浅，但其航槽内的　浅段平均水深一直保持在７．１　ｍ左右。外沙航道采　取疏浚方案基本可以维持设计水深，方案一较为　根据治理的指导思想，提出３个筑坝工程方　案进行比选，分述如下（各方案均辅以航槽疏浚　措施）：　方案１：ＮＷ２坝＋Ｎ７。ＮＷ２坝与原ＮＷ顺坝　头相衔接，沿整治线走向以弧线过渡到东西走向，　并布置Ｎ７丁坝以进一步束窄河宽。　方案２：南低坝＋护底。南导堤从琅岐岛东侧　围垦堤外侧Ａ点，沿东西向延伸１　５００　ｍ至Ｂ点，　稳妥。因此，推荐方案１。　４结语　闽江口属强潮陆相河口，径流和潮流都很强　劲。尽管闽江口的水文、泥沙、地形条件复杂，　但在诸多因素中，现阶段闽江口河势稳定、水动　力强、泥沙少、淤积轻是其主要特点，整治内外　沙的条件十分有利。在一期、二期巩固整治工程、　进一步稳定河势的基础上，针对内沙和外沙分别　采取调整航线、筑坝、疏浚等不同的整治工程措　施，达到内外拦门沙航道进一步增深的目标。　折向东南向，堤顶高程降低，至ＤＥ段为梅花水道　中汉出口，采用护底型式，以使梅花水道落潮水　流汇至外沙中槽。　’方案１对约束内沙下段水流的扩散有明显作　参考文献：　【１】　华东师范大学河口海岸研究所．闽江口内沙浅滩成因、　演变及治理意见『Ｒ１．上海：华东师范大学，１９８５．　『２１华东师范大学河口海岸研究所．闽江口外沙的成因和演　变［Ｒ］．上海：华东师范大学，１９８７．　用，同时阻挡ＮＷ外侧铁板沙串沟的发展，也能　在一定程度上（尤其是在半潮位以下）归顺涨潮　流流向。该方案充分发挥内沙浅滩原有整治建筑　物的作用，Ｎ７坝与其上游的Ｎ５、Ｎ６坝形成一组　丁坝群。数模试验表明，方案１能使内沙下段的　流速有所提高。方案２在一定程度上束窄了河宽，　约束水流的同时可固定梅花水道中汊出口位置，　『３】　乐嘉钻，周海，郭豫鹏．长江口深水航道治理工程前　期研究工作综述和总体治理方案的确定［Ｊ】．水运工程，　２００６（１２）：ｌ一９．　尽管坝高较低，但削弱了梅花水道口外中汊以西