港口规划中自然条件的影响及分析

港口规划中自然条件的影响及分析摘要港口通常是海运的起点与终点，是运输链上货物最集中的地方。本文着重讲述建港地区的自然条件调查和分析，侧重于说明自然条件如何影响港口营运以及如何根据港口规划需要整理、分析自然条件。关键词港口规划；气象；河口；海象港口规划首先涉及对腹地内经济发展、运输设施能力等方面的经济调查与分析，其次是相关的社会调查。对拟建港区的自然条件调查(勘测)是规划调查的另一个方面，是港口规划所依据的基础。港口规划中自然条件主要是气象条件、河口条件与海象条件。1气象条件对港口的影响影响港口建设及营运的气象因素有风、雨、雾和冰。1.1风根据工程上的需要，把风记录资料分别按季度、年度、多年统计绘制成各级风的风向频率图，从此图中可以看出某一级风所发生的风向和频率，以便于在港口总平面布置、建筑物施工和港口营运中考虑风的影响。港口作业天数是港口营运的重要参数，对因大风超过作业允许值的天数应予以扣除。我国沿海受台风袭击的地区，南起南中国海，北到辽东半岛。发生时间多在7月份~9月份。被袭击地区常有狂风暴雨，沿海岸多出现高潮、巨浪，破坏力很大，港口设施常遭受不同程度的破坏，对台风引起的海岸及河口增水或减水、港口设施及其他海岸设施的破坏情况调查是十分重要纳，它在实践上向设计者提供了在理论上还考虑不周全的建筑物工作条件。此外，调查台风的路径，判明对船舶航期的影响也是很重要的。1.2雨、雾港口规划统计降水日数、降水量和延时的目的在于分析它对港口作业天数、装卸质量和排水设施的影响。降水对装卸作业的影响视货种和包装型式可以有很大差别。对煤、矿石、油等影响较小，有些杂货、粮食、水泥、化肥、农药、棉花等只要有雨即应停止装卸。一般情况日降水量大干10mm~25mm，规划上可认为停止装卸作业。雾妨碍海面能见度，影响航行安全，不少海损事故发生在雾日。一般用能见度来表示雾级的大小。所谓能见度指人正常视力在当时的天气条件下所能见到的最大距离。“能见”是在天空背景上能将目标物的轮廓分辨出来就算作“能见”。从船舶航行安全考虑，在发现危险目标后，船舶紧急倒车的惯性行距与能见距离相适应就不会发生海损事故。1.3冰冰凌是我国北方港口需要特殊考虑的问题之一，我国渤海沿岸冬季结冰，一般在近岸水浅区域形成一定宽度的固定冰。再往深水处则在一定范围内随潮流的流动形成一定的流冰带。不论是固定冰还是流冰，对船舶航行构成真正威胁的结冰厚度约在0.2m以上。因此，冰情调查要特别注意结冰厚度大于0.2m的时间和分部范围。冰对港口有3种影响：1）严重封冰可使港口不能使用，减少作业天数。与平静水域相比，流动的水域不易结冰，因此用破冰船不断在港内和航道航行可延缓或减轻结冰程度；2）冰凌对建筑物产生压力（流冰撞击力、挤压力），常常成为轻型结构的控制水平力；3）冰的冻融作用严重影响着位于潮差段混凝土的耐久性。此外流冰对建筑物的磨损有时也是很严重的。2河口条件及其对港口的影响我国入海河口均受海洋潮汐的影响，它是河流淡水径流和海水含盐潮水相遇最终在落潮时排泄出海的过渡区。河底底坡是向海方向的，河水也具有向海方向的水面比降和相应的水流速度。潮波进入河口后，沿河道逆坡、逆流向上游传播，潮波将发生变形，一般前坡陡，后坡缓。沿着河口段设站观测水位，可得出河口段瞬时水面线，即潮波曲线。涨潮时海水流入河口，潮流流速受河水顶托和河床摩阻，逐渐减小。在理论上存在着潮流流速恰好与河水下泄流速相抵消，湖水停止倒灌的断面，此处称为潮流界。在潮流界以上，潮波继续向上传播，但潮差愈来愈小，到潮差为零的地点，潮波消逝，水位不再受潮汐影响，该处称为潮区界。因潮汐有大潮和小潮，径流有洪水、枯水，潮流界和潮区界位置都不是固定的，而是在相当长的河道范围内不断上下摆动。潮汐河口的范围——般很广，潮区界可能距入海点很远，例如长江口可至安徽省铜陵市附近。从作用的动力因素强弱考虑，由上游潮区界依次向下游大体可区分为：感潮河段、制约段和滨海段。各个具体河口因所处地理位置、水文、地质、平面形状等不同，都会有各自的河口特征，但还存在某些共同点，如：1）河流总是携带—定数量的泥沙，在河口区受到海水顶托，比降减少、流速降低，泥沙沿河口区不同河段停留，河床沙质中经愈向下游愈细，形成各种各样的河床形态，如边滩、心滩、水下沙洲及滨海段的拦门沙等。所以河口区是河流搬运泥沙的最终归宿点；2）在理论上存在潮流界河段，从内陆来的悬沙在此河段遇到盐水，因絮凝作用使许多微小颗粒结合成为—个较大较重的颗粒，加速了沉降；从内陆来的推移泥沙因速度减少而停止推移。所以，潮流界河段常常是含沙浓度高的混水段，加之海水悬沙在潮流界河段也易落淤，一般而言，此河段是淤积严重的河道。在多年河势稳定的潮流界河段，采取适当护岸、丁坝等工程措施，控制河势变化；3）绝大多数河口存在拦门沙，在拦门沙上冲有—条较两侧为深的落湖水流流路，它也是河口港的出海航道。它的冲淤规律随着泥沙来源不同而变化，如以陆域泥沙为主，则一般表现为洪水时淤积，枯水冲刷；如以海域泥沙为主，则一般表现为洪水时冲刷，枯水时淤积。维护和加深通过拦门沙的航道通常是港口发展的关键。3海象条件对港口的影响影响港口建设和营运的海象因素主要有潮汐、近岸海流和波浪。波浪大小、分布对海港选址、总平面布置、水工建筑物设计和施工以及日常营运都有密切关系。同样大小的波浪，船舶的颠簸程度会因与波向相对位置不同而有很大差异。船舶纵轴与波向线平行，即顺浪时船舶颠簸小；船舶纵轴垂直波向，即横浪时船舶颠簸大。一般船舶航行亦是顺浪较横浪易于操纵。港口规划、平面布置应对泥沙运动的下列问题进行周密的调查研究：1）泥沙的主要来源和运动的主要方向；2）泥沙运移形态（推移质、半悬移质、悬移质）及总输沙量和净输沙量；3）预估由于建造港口建筑物所导致的周围地区冲激变化及港口设施自身的冲淤情况。宏观的研究波浪引起泥沙运移，除了分析波浪破碎带分布外，分析较大浪个别过程对泥沙运动的影响也是很有用的。此外，海流观测在规划阶段应对港址进行大面积流路测验，对可能布置航道、口门和码头的地点应进行单站（船）定点连续观测，必要时可多站（船）同步连续观测。测流工作必须与潮位、风、浪同步观测。在泥沙活跃的海岸还需与含沙量测验同步进行，这样综合观测有利于对海象条件进行综合分析。参考文献[1]吕蓉，林建国，徐洪磊.港口规划环境影响评价指标体系的研究[J].海洋环境科学，2006(2).[2]张志明，钱立明.当前我国港口规划中的几个热点问题[J].水运工程，2011(4).