洋山深水港区码头导流堤工程对附近海域流场的影响

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1、洋山深水港区码头导流堤工程对附近海域流场的影响王建锋１，邱桔斐２，丁增明３，郭伟其２，赵建丽１，陆青１（１．河海大学港口海岸与近海工程学院，江苏南京２１００９８；２．上海东海海洋工程勘察设计研究院，上海２００１３７；３．日照市岚山区海洋与渔业局，山东日照２７６８０８）摘要：为了研究上海国际航运中心洋山深水港区四期工程导流堤工程对周边海域流场的影响，采用ＭＩＫＥ２１里面的ＨＤ模块构建杭州湾及长江口海域整体潮流数值模型，分别对导流堤建成前后附近海域流场进行数值模拟，分析导流堤建成后工程附近海域流场特征。研究

2、表明：导流堤建成后，四期码头前沿较大范围的回流区和缓流区基本消失，导流堤和四期码头前沿海流流向基本与码头走向保持一致，流速有所增大，导流堤的建设使码头前沿海流得到很好的改善，起到了归顺潮流的作用，有利于码头前沿水深的维持及船舶靠离港的安全。关键词：洋山深水港；导流堤；流场；ＭＩＫＥ２１ＨＤ模块；数值模拟中图分类号：Ｐ７３１．２文献标志码：Ａ文章编号：１００３－６４８２（２０１４）０４－１２８－１１DOI:10.13984/j.cnki.cn37-1141.2014.04.018引言洋山深水港区位于长江口

3、与杭州湾交界处崎岖列岛海区，分别以大洋山和小洋山为主构成南、北岛链，两岛链间海域西宽东窄，平面上形成向杭州湾开敞的喇叭形深水港区［１］，距上海的南汇咀约３３ｋｍ，地理概位在１２１°５６′Ｅ～１２２°１０′Ｅ，３０°３３′Ｎ～３０°４０′Ｎ之间，颗珠山汊道以东为续建的蒋公柱港区和已建的二期、一期和三期港区，大洋山岛链处于天然状态，在大、小洋山岛链之间形成主通道。拟建的四期工程导流堤工程位于洋山岛链的西端，小乌龟岛以南，其方位角为Ｎ１１８°～Ｎ２９８°，全长１５００ｍ，导流堤采用折线方案，西段（导流段）８５

4、０ｍ导流堤方位角Ｎ１２１°～Ｎ３０１°，东段（驳岸段）６５０ｍ导流堤方位角Ｎ１０６°～Ｎ２８６°，东端与码头驳岸及洋山深水港四期工程３号堤相接（见图１），采用抛石斜坡堤结构，作为永久性导流堤。洋山港海域潮汐类型属于非正规半日浅海潮型，潮汐日不等现象较明显［２，３］。海域潮汐强度为中等，潮差的区域分布呈现以小洋山为中心，东小西大，南小北大的特征，港区多年年平均潮差２７７ｃｍ。平均涨潮历时为５ｈ４７ｍｉｎ，平均落潮历时为６ｈ４０ｍｉｎ［４］。本海域的潮流为非正规半日浅海潮流类型，潮流运动形式以往复流为主，局

5、部略有旋转性质［５］。落潮平均流速基本在０．９０～１．２０ｍ／ｓ之间，涨潮平均流速基本在０．８０～１．２０ｍ／ｓ之间［６］。四期工程前沿海域大、中、小潮周日涨潮平均流向在２７４（°）～２９１（°）之间，平均为２８６（°），落潮平均流向１０８（°）～１１６（°），平均为１１２（°）。随着沿海经济的发展和近岸岛屿的开发利用，许多的近岸码头工程需要建设导流堤，以确保码头结构安全，减少海流产生的回流，确保进出港船舶靠离泊安全。适当的导流堤型式及合理的尺寸对削弱横向海流影响、减轻局部冲刷极其重要［７］。导流堤的尺

6、寸对海流主流向与码头前沿夹角、码头前沿最大流速和流态分布有重要影响［８］。同时导流堤延伸可以减弱港区口门环流，改善航道口门段的淤积问题，增加码头岸线和陆域面积［９］。本文以洋山四期导流堤工程为例，通过建立的二维潮流数学模型计算分析了导流堤建设后周围海区的流场变化情况。基金项目：海洋公益性行业科研专项（２０１１０５００９）；海洋公益性行业科研专项（２０１１０５０１０）；江苏省普通高校研究生科研创新计划项目（ＣＸＺＺ１１＿０４２２）资助第一作者简介：王建锋（１９８７－），汉，男，江西上饶人，硕士研究生，主要

7、研究方向：潮波动力学．Ｅｍａｉｌ：ｈｈｕｗａｎｇｊｆ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ收稿日期：２０１４－０１－１３４期洋山深水港区码头导流堤工程对附近海域流场的影响１２９图１工程区域位置图Ｆｉｇ．１Ｌｏｃａｔｉｏｎｍａｐｏｆｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔａｒｅａ数值模型和数据观测简介１１．１模型采用丹麦水利研究所开发研制的ＭＩＫＥ２１系列的平面二维潮流数学模型ＨＤ水动力模块，构建工程区域潮流数学模型（见图２），该模块基于深度平均的Ｎ－Ｓ方程，已经较成功的应用于国内外众多项目。图２计算区域水下地形图Ｆｉｇ．２Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉ

8、ｃｍａｐｏｆｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｄｏｍａｉｎ海洋湖沼通报２０１４年１３０模型设置采用三角形网格对模型计算域进行剖分，三角形网格能较好的拟合洋山港区以及舟山群岛复杂的岸线、岛屿和地形特征，为更准确的贴合工程海域地形，根据计算精度要求对工程区域进行逐层加密处理，洋山岛链网格边长在１００ｍ～２００ｍ之间，导流堤附近网格在１０ｍ左右，整个计算域约４０４７９个网格节点，７７０４１个网格单元（见图３）。利用全球潮波模型提供边界条件，并利用交