嵊泗壁下岛渔港码头冲淤预测研究
薛彬
摘 要：2017年在浙江嵊泗壁下岛海域进行水文调查，数据经整理后，进行了潮流和冲淤数值模拟研究，结果显示：（1）拟建码头实施后，码头平台及栈桥区域流速普遍减小，流速减小不超过0.05 m/s，减幅在10%～60%之间;码头前沿30 m以外水域流速略有增大，增幅小于0.01 m/s，增幅不超过8%。工程实施后，码头前沿30 m范围内和后方栈桥水域由于流速减小，挟沙能力减弱，悬沙有落淤趋势。（2）首年淤积量一般在5～15 cm/a;码头前沿30 m以外水域，流速虽然较工程前有所增大，但仍远小于泥沙的起动流速，不足以使海底泥沙起悬而形成冲刷，因此该水域地形基本不会变化。
关键词：壁下岛;潮流;冲淤;数值模拟
嵊泗壁下岛渔港码头位于舟山嵊泗东南方，是一个远离大陆的小岛。研究区西与杭州湾为邻，属亚热带洋性季风气候，其周边渔业资源丰富，也是重要的鱼类洄游通道[1-2]。新建工程会改变工程附近流场，进而对冲淤环境产生影响，引发海洋生物的损失，因此，在工程实施前对其可能产生的影响进行预测具有非常重要的意义[3-5]。
从嵊泗气象站历年风速变化看，1988—2017年近 30 年平均风速为 6.50 m/s。年平均风速最大的为1990年6.93 m/s，年平均风速最小的为2015年5.82 m/s 。大风月出现在冬季至夏初。根据嵊泗气象站风向统计，本地主导为NNW、S、N，相应频率为12% 、11%、10% 。
潮流情况，东海潮波以前进波的形式，由东南向西北挺进，传至浙江近岸，受岸壁阻碍、岛架堵截和地形制约的作用，多沿水道或岸线走向传播。海域地处浙北舟山的嵊泗列岛，位于枸杞岛和马鞍山岛之间，紧邻金塘水道，南临黄泽洋，受其影响，水域的涨、落潮流流路大致，涨潮流外海潮波从东南方向由黄泽洋传入，在枸杞岛附近水域分成两股潮流，一股绕过枸杞岛流向西北，另一股向北进入枸杞岛和马鞍山岛之间的水道，而水域涨潮时同时受此两股涨潮流的影响。落潮流主要来自杭州湾的落潮流，受地形影响流势较强，下泄至外侧水域，是影响流况的主体，落潮流流向南-东南。
1 潮流场变化预测
应用MIKE21软件，模拟了码头建设后大潮涨、落急流场（见封三图1、图2），得到了涨、落潮平均流速变化渲染图（见封三图3、图4）。由图知：工程实施后，项目海域流态基本没有发生变化，流速变化范围主要集中码头附近。
工程实施后，码头平台及栈桥区域流速普遍减小，流速减小不超过0.05 m/s，减幅在10%～60%之间;码头前沿30 m以外水域流速略有增大，增幅小于0.01 m/s，增幅不超过8%。
2 冲淤预测
2.1 预测方法
泥沙冲淤采用半经验半理论公式计算。
Δξb（Δt）=0.5[（H1+βΔtKS）-（H1-βΔtKS）2+4βΔtH1KF]。
上式中当冲淤时间Δt→∞时，可以得到海床冲淤终极平衡状态的量值：
Δξb=1-KFKSH1;
KF=V2V12，KS=1-S1-S2S*1β=αωS*1γ′s。
式中：Δξb为冲淤幅度;γ′s为泥沙干容重;ω为悬沙沉速;α为泥沙落淤几率;H1、H2为工程实施前后计算水深;V1、V2为工程实施前后计算流速;S1、S2为工程实施前后水流含沙量;S*1为工程实施前水流挟沙力。
如初步计算结果Δξb数值很小，则可采用此式的计算结果，但当Δξb数值较大，如Δξb/H1≥0.2，则应进行地形反馈计算，直到Δξb/H1≤0.05以内。
2.2 冲淤计算结果
工程实施后，码头前沿30 m范围内和后方栈桥水域由于流速减小，挟沙能力减弱，悬沙有落淤趋势，根据前述基于流速变化的半经验半理论公式，首年淤积量一般在5～15 cm/a;码头前沿30 m以外水域，流速虽然较工程前有所增大，但仍远小于泥沙的起动流速，不足以使海底泥沙起悬而形成冲刷，因此该水域地形基本不会变化（见封三圖5）。
经过海床对流速变化的适应性调整后，当经过3～5年，海床达到冲淤平衡时，码头平台及栈桥水域有10～50 cm的淤积（见封三图6），因码头设计已经考虑了备淤水深，因此该淤积量不会对船舶靠泊产生影响。
由此可见，本项目的建设对周边海域的海床冲淤影响范围以及量值十分有限，工程的实施仅对码头附近水域有所影响，其他邻近海域影响较小，基本不会产生影响。
3 结论
本研究模拟采用MIKE软件，采用半经验半理论公式进行冲淤预测，从计算结果可见：（1）工程实施后，码头平台及栈桥区域流速普遍减小，流速减小不超过0.05 m/s，减幅在10%～60%之间;码头前沿30 m以外水域流速略有增大，增幅小于0.01 m/s，增幅不超过8%。（2）由于工程量不大，且该区域水动力较强，因此码头对海域的影响轻微。
参考文献：
[1] 李永明，苗振清.浙江北部近海乌贼产卵场水文特征分析[J].浙江水产学院学报，1986（2）：139-145.
[2] 蔡锋，陈峰，罗维芳，等.厦门大嶝码头拟建区海域的沉积环境[J].台湾海峡，1998，17（2）：172-172.
[3] ZUO S H， XIE H L ， YING X M，et al. Seabed deposition and erosion change and influence factors in the Yangshan Deepwater Port over the years [J]. Acta Oceanol. Sin，2019，38（7）：96-106.
[4] 倪云林，董文强，郭朋军，等.金塘大浦口集装箱码头前沿海域冲淤分析[J].浙江海洋学院学报（自然科学版），2015（34）：378.
[5] 李鐵军，郭远明，何依娜，等.三门湾网箱养殖造成的水文动力环境变化分析[J].河北渔业，2012， （10）：1-7.
Prediction of scouring and silting of Bixia island wharf project in Shengsi
XUE Bin
（Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang Province，Key Research Station for Fisheries Resources of Main Fishing Ground Ministry of Agriculture，Key Laboratory of Sustainable Utilization of Technology Research for Fishery Resource of Zhejiang Province，Zhoushan 316021，China
）
Abstract：Based on the hydrological survey in Bixia island of Shengsi，Zhejiang Province in 2017，the numerical simulation of tidal current and erosion and deposition was carried out.The results showed that：（1）After the implementation of the proposed wharf，the flow velocity in the wharf platform and trestle area generally decreased，with a decrease of no more than 0.05 m/s，ranging from 10% to 60%;The flow velocity in the water area 30 m away from the wharf front increased slightly，the increase was less than 0.01 m/s，and the increase was not more than 8%.After the implementation of the project，due to the decrease of the flow velocity，the sediment carrying capacity of the area within 30 m of the wharf front and the water area behind the trestle was weakened，and the suspended sediment tended to deposit;（2）In the first year，the sedimentation amount was generally 5～15 cm/a.Although the velocity of the water area 30 m away from the wharf front was higher than that before the project，it was still far less than the starting velocity of the sediment，which was not enough to make the seabed sediment suspended and form scour.Therefore，the topography of the water area will not change basically.
Key words：Bixia island;tidal current;scouring and silting;numerical simulation
（收稿日期：2021-03-04）
