福清湾深水航道二期工程航道尺度研究

王大伟

摘要：本文详细介绍了福清湾深水航道二期工程的航道尺度设计，包括航道通航宽度、设计底高程的研究，重点介绍15万吨级航道口外段及口门段通航宽度研究。

Abstract： This paper introduces the design of the channel dimensions of Fuqing Bay Deepwater Channel Phase II Project， including the study of the navigation channel width and the design bottom elevation. It focuses on the study of the navigation width of the outer section and the door section of the 150，000-ton channel.

关键词：福清湾深水航道;航道尺度;研究

Key words： Fuqing Bay Deepwater Channel;channel scale;research

中图分类号：U617                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）04-0273-03

0  引言

福州港松下港区地处海坛海峡北口，海域岛礁众多，水深条件良好。福州港松下港区是福建省重要的粮食物流基地，目前松下港区运营的货种主要有粮食、煤炭、铁矿粉、碎石、水泥等。目前松下港区已建成投产元洪、元载及牛头湾作业区0#～3#泊位、鑫海18#、19#码头，在建的泊位有牛头湾作业区12#～13#泊位。目前港区货物吞吐量已经远超码头设计吞吐能力，无法满足港区生产需要，为满足港区企业生产需要，牛头湾3#泊位水工结构按15万吨级建设，在建的牛头湾12#～13#泊位水工结构按15万吨级泊位建设。现福清湾深水航道（平面布置详见图1）从口外至牛头湾作业区仅能满足10万吨级船舶乘潮通航，不能满足港区发展需求，因此需要开展福清湾深水航道二期工程建设。

同时牛头湾作业区位于闽江口南部、福清湾北部，东侧有东洛列岛，南侧有海坛岛，对东南～南向来波具有一定的掩护作用;目前一期防波堤已建，一期防波堤对N～NE向波浪起到较好的掩护作用，但ENE～SE向外海波浪仍能正向传入牛头湾作业区水域;外海来浪受码头直立岸壁反射作用后在港区水域会形成不利波态，同时港内水域正向受到偏E～SE向涌浪的影响;在现状条件下波浪对牛头湾作业区规划泊位泊稳影响还是较为明显的。因此福清湾正在建设防波堤二期工程，根据已批复的建设方案，防波堤二期工程将占用现福清湾深水航道，因此也需对福清湾深水航道进行调整，开展福清湾深水航道二期工程建设。

目前福清湾深水航道二期工程（平面布置详见图2）已在施工阶段，本文为口外至牛头湾作业区12#、13#泊位（G1～N3航段）的15万吨级航道的通航尺度研究，N1～3#泊位附近的N2航段为10万吨级航道，元洪航段只做航线调整，本文中均不做介绍。

1  航道建设规模

福清湾深水航道从航道起点～12#、13#泊位（G1～N3航段）按满足15万吨级散货船乘潮单线通航要求。

2  航道尺度

2.1 航道设计水深

按交通运输部颁《海港总体设计规范》（JTS165-2013）规定，航道通航水深D0及设计水深D分别按下式计算：

本工程航道设计水深计算分为两个航段分别计算，即：防波堤口门外航段（G1～G3航段）和防波堤口门内航段（G3～N3航段），其中防波堤口门外航段（G1～G3航段）按平均航速8节计，港外两年一遇H4%波高根据推算结果大都在1.5m～1.8m之间，取2.0m，强浪向为NE;口门内航段（G3～N1航段）按平均航速4节计，港内两年一遇H4%波高根据推算结果大都在1.2m～1.5m之间，取1.5m，强浪向为E。

航道水深计算结果详见表1。

2.2 航道设计通航水位与通航历时

G1～N3航段长约20.6km（11.1n mile），15万吨级散货船需乘潮通航，其中口门外航段长约15.4km（8.3n mile），口门内航段（G3～N1～N3）长约5.2km（2.8n mile）。

防波堤口门外航段平均航速按8节，防波堤口门内航段平均航速按4节计算，共需航行时间约1.8小时，同时考虑到船舶在防波堤内需拖轮协助转向，并顺靠码头（不调头），转向及靠泊时间取0.75小时，则总共需2.5小时，考慮时间富裕系数1.2，则总共需2.99小时，取乘潮保证率90%，乘潮历时3小时乘潮水位可满足船舶通航要求。采用松下站（元洪码头北侧海域）一年逐时潮位资料推算，乘潮历时3小时，乘潮保证率90%的乘潮水位为5.09m。

2.3 航道设计底高程

口门外航段（G1～G3段）航道设计底高程为乘潮水位-D=5.09m-20.53m=-15.44m，取-15.5m;口门内航段（G3～N1～N3段）航道疏浚区设计底高程为5.19m-19.92m=-14.73m，取-14.8m;炸礁区设计底高程为5.09m-20.12m=-15.03m，取-15.1m。

2.4 航道通航宽度

2.4.1 航道通航宽度计算

按交通运输部颁《海港总体设计规范》规定，航道通航宽度W由航迹带宽度A、船舶间富裕宽度b和船舶与航道底边的富裕宽度c组成。

单线航道：W=A+2c

式中：A——航迹带宽度;A=n（Lsinγ+B）;n——船舶漂移倍数;γ——风、流压偏角;b——船舶间富裕宽度（m），取设计船宽B;c——船舶与航道底边的富裕宽度;L——设计船长（m）;B——设计船宽（m）。

航道通航宽度计算见表2。

2.4.2 航道通航宽度取值

防波堤口门外G1～G2航段充分利用天然水深，在无需采取疏浚工程的航段航道通航宽度维持已交工验收的福清湾深水航道一期工程通航宽度420m。同时根据通航论证及引航相关专家的要求，考虑到变更后航道G2点北侧为礁石，南侧为竹排屿，通航水域受限，为改善通航条件，以利船舶在G2点转向，G1～G2全航段均取为420m。根据核算，G1～G2航段通航宽度420m可满足10万吨级散货船双线通航要求，也可满足15万吨级散货船与7万吨级散货船交会通航要求。

根据表2计算结果，口门外G2～G3段航道通航宽度计算结果为241.34m;根据船舶模拟试验，G2-G3航段15万吨级散货船满载进港单向航行轨迹带最大为118m，所需单线航道宽度为208m，因此航道通航宽度取250m可满足15万吨级散货船单线通航要求。

防波堤口门段航道（G3～N1段）航道通航宽度计算结果为234.13m;根据船舶模拟试验，G3～N1段15万吨级散货船满载进港单向航行轨迹带最大为134m，压载出港最大为153m，所需单向航道宽度为224m，鉴于作业区规划建设三期防波堤，届时作业区将形成环抱式防波堤，根据“规范”，口门的有效宽度不宜小于1.0倍设计船长，口门航段航道通航宽度取与口门有效宽度一致，即1倍设计船长290m。

防波堤口門内N1～N3航段，航道通航宽度计算结果为203.07m，同时根据船舶模拟试验，N1～N3航段15万吨级散货船满载进港单向航行轨迹带最大为127m，所需单线航道宽度为197.5m，出港轨迹带最大为182m，所需单线航道宽度为185.5m。因该段与在建12#、13#泊位回旋水域衔接，且航程较短，并需在N1点转向，考虑到制动距离较短，航道通航宽度取值与G3～N1段一致，取290m。

3  结束语

福清湾深水航道从航道起点～12#、13#泊位（G1～N3航段）由于防波堤的布置、礁石位置、风浪流等各种制约因素，航道尺度根据计算结合船舶模拟试验及实际情况进行取值，在此进行简要介绍，分享一些航道尺度设计方面的体会。

参考文献：

[1]JTS 165-2013，海港总体设计规范.

[2]福州港福清湾深水航道二期工程通航安全影响论证报告（方案变更）[R].武汉理工大学，2015，9.

[3]福州港松下港区防波堤二期工程整体波浪模型试验研究报告[R].河海大学，2014，10.

[4]福州港福清湾深水航道二期工程工程可行性研究[R].福建省港航勘察设计研究院，2013，6.

[5]福州港松下港区牛头湾作业区防波堤工程现场水文测验分析报告[R].天津水运工程勘察设计院，2012，12.

[6]福州港松下港区牛头湾作业区防波堤二期工程波浪数值模拟研究报告[R].交通运输部天津水运工程科学研究所，2013，1.

[7]福州港松下港区牛头湾作业区防波堤二期工程二维潮流数值模拟及泥沙淤积计算分析研究报告[R].交通运输部天津水运工程科学研究所，2013，1.