南通港如皋港区件杂货码头4号泊位工程分析.pdf
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1、南通港如皋港区件杂货码头 4 号泊位工程设计任务书 河海大学港航学院水港系 二一二年三月 - 1 - 1 设计资料 1.1 设计需求 南通港现有港区集中在长江沿岸,已开发如皋、天生、南通、任港、狼山、 江海、富民、启海等八个港区。截至2008 年底,南通港拥有千吨级以上生产泊 位 74 座,年综合通过能力约7698万吨,其中通用件杂货泊位能力570 万吨,多 用途泊位能力 360 万吨。 从近几年南通港吞吐量与能力比看,南通港吞吐量始终是其能力的1.5 倍以 上,并一直处于较高超负荷的状态下运行。1990 年南通港全港吞吐量为1042.7 万吨,到 2008年底已发展到 1.32 亿吨, 19
2、902008年年均增长速度为15.1%。 如皋港区是南通港最上游的一个港区,也是南通港现有的八大港区之一,截 至 2008年底,如皋港区已建设生产性泊位12 个,其中 5 万吨级泊位 7 个,3 万 吨级泊位 2 个,5 千吨级泊位 2 个,3 千吨级泊位 1 个。 如皋港区自 1997年开港以来, 吞吐量呈快速上升趋势。 据南通港务局统计, 1997 年完成 9.41 万吨,2000 年完成 72.07万吨,2003 年完成 136 万吨,2005 年 完成 157.3 万吨,2008年完成 287.4万吨。从 19972008年,吞吐量年均增长速 度为 36%。2008 年在如皋港区建成5
3、 万吨级通用泊位3 个(其中下游1 号、2 号泊位水工结构均兼顾10 万吨级)及相关配套设施,码头设计年通过能力560 万吨。投入运行一年即达产, 并超过设计能力, 公司尚有大量的承运订单及协议 在手,码头能力已不能满足运量需求,时有压船现象发生。为此,江苏如皋港务 集团有限公司拟在原13 号泊位上游申报 进行 4 号泊位码头工程 (4 万吨级件杂 货)的建设, 与下游已建 13号泊位工程呈连片式布置。 1.2 自然条件 1.2.1 地理位置 拟建码头工程位于长江澄通河段如皋中汊下段长青沙西南岸,距上游焦港约 22km,距下游皋张汽渡约800m,与下游的如皋港区通用码头工程已建1 号、2 号、
4、3 号泊位构成连片式布置。工程点陆路距如皋市区约45km 左右,距南通市 区约 35km,溯长江至南京约239km,顺长江而下距吴淞口约127km。地理概位 - 2 - 坐标东经 1203454,北纬 320152。 1.2.2 气象 根据南通气象站的气象观测资料统计结果,本地区气象特征值如下: (1) 气温 累年极端最高气温 38.5 (1995年9月 7日) , 累年极端最低气温 -10.8 (1997 年 1 月 31 日) ,累年最高月平均气温28.2,累年最低月平均气温2.5,多年 平均气温 15.1。超过 30高温天数年均 58.0d,超过 35高温天数年均3.2d。 (2) 降水
5、 多年年平均降水量1083.7mm,多年年最大降水量1465.2mm,多年年最小降 水量 641.3mm。 本地区降水多集中在59 月,降水量占全年的64.6%,全年平均降水日数 为 121.7d。5.0mm 降水天数 51.4d,10.0mm 降水天数 31.9d,25.0mm 降 水天数 10.7d,50.0mm 降水天数 2.8d,100.0mm 降水天数 0.4d。 (3) 风况 本工程所在区域, 夏季盛行东东南风,冬季以西北风和东南风为主。多年 平均风速为 3.1m/s, 常风向为 E 向, 其频率为 9%, 次常风向为 NE、 ENE 及 ESE、 SE 向,频率均为 8%。 历年
6、最大风速为 26.3m/s, 对应风向为 NE 向 (1960.07.07) , 测得瞬时最大风速为30.4m/s,风向 SW(1975.07.14) 。另外,根据实测风速资 料统计结果,本地区大风日数如下:5 级大风日数为 55.6d,7 级大风日数为 12.8d。 多年各向频率及特征风速详见表1-1: 表 1-1 各向最大风速及频率特征值表 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S 最大风速 (m/s) 12 12 14 14 14 16.7 15.0 12.2 10.5 平均风速 (m/s) 3.1 3.4 3.0 3.0 2.7 3.1 3.6 3.8 3.4 频率 (%
7、) 7 7 8 8 9 8 8 6 6 SSW SW WSW W WNW NW NNW C 最大风速 (m/s) 10.5 9 11.7 13 13 14 14 平均风速 (m/s) 2.9 2.8 3.1 3.7 4.2 3.6 3.5 频率 (%) 3 2 3 4 3 6 6 6 - 3 - 南通气象站风玫瑰图( 19521980 年实测资料统计)见图1: N 最大风速 (m/s): 平均风速 (m/s): 风频率(%): 图4-1 南通气象站风玫瑰图( 1952-1980) 0.015.0 0.015.0 0.015.0 图 1 南通气象站风玫瑰图 (4) 台风 根据南通气象站台风资料统
8、计,1949-1997年本地区共受台风影响110 次, 平均每年 2.24次,多集中于每年 7-9 月份,台风风力 -般 6-8 级,最大风力 12 级, 1987 年 7 号台风路过南通市附近,实测瞬时最大风速为20.0m/s。 (5) 雾况 累年最多雾日数 60d,累年最少雾日数5d,多年平均有雾日数30.9d。 各月平均雾日数见表1-2。 表 1-2 南通各月平均雾天数 月份1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 平均雾日 (天)2.1 2.3 2.7 3.1 2.8 2.5 3.0 2.2 2.1 2.3 2.4 3.3 (6) 雷暴 累年最多雷暴日 62d,累年最少雷暴
9、日12d,多年平均雷暴日34d。 (7) 降雪 多年平均降雪日 6.6d,累年最多降雪日34d。 1.2.3 水文 (1) 高程基准面 - 4 - 本工程高程系统采用1985年国家高程基准面。 当地各基面间的关系见下图: (2) 潮位特征值 工程河段位于长江口近口段, 受长江口外海潮汐影响, 本河段水流运动呈往 复流特征,潮位每日两涨两落。 长江口为中等强度的潮汐河口,潮汐为非正规半 日潮,日潮不等现象明显。涨潮历时短,落潮历时长,工程区域落潮历时约是涨 潮历时两倍。每年春分至秋分为夜大潮,秋分至次年春分为日大潮, 每月出现两 次大潮汛和两次小潮汛。 潮位高低主要由天文大潮决定,特别是天文大潮
10、与台风 遭遇时会形成风暴潮, 从而形成高潮位。历史最高潮位是 1997 年 8 月 19 日形成, 当日 11 号强台风恰遇天文大潮,工程附近天生港潮位站最高潮位达5.14m。表 1-3 为工程河段江阴、天生港和徐六泾三个潮位站潮汐特征值表。 表 1-3 工程河段潮位站潮汐特征值表 潮位站江阴天生港徐六泾 最高潮位( m)5.28 5.14 4.83 最低潮位( m)-1.11 -1.52 -1.56 平均潮位( m)1.25 0.95 0.77 最大潮差( m)3.39 4.01 4.20 最小潮差( m)0.0 0.0 0.02 平均潮差( m)1.64 1.96 2.01 平均涨潮历时
11、(时 :分) 3:30 4:09 4:17 平均落潮历时 (时 :分) 8:55 8:16 8:08 (3) 设计水位 根据上游江阴肖山水文站, 下游南通天生港水文站相应设计水位值按水面比 降线性插值算出。经推算,拟建工程处的设计水位如下: 设计高水位2.92m(高潮位累计频率 10%) - 5 - 设计低水位-0.43m(低潮位累计频率90%) 极端高水位5.02m(重现期为 50 年的年极值高水位) 极端低水位-1.34m(重现期为 50 年的年极值低水位) 防洪水位根据“长江流域防洪规划”中确定,本地防洪设计水位:无台风 4.80m,有台风时 5.50m(工程地点临近天生港) 。 (4)
12、 潮流 长江澄通河段处于长江下游潮流界内。根据有关资料反映, 长江潮流界随径 流强弱和潮差大小等因素变化而动,一般洪季潮流界在江阴附近, 枯季潮流界可 上溯到镇江附近。工程点所在的河段以落潮流为主, 落潮历时远大于涨潮流历时, 涨落潮流路基本一致。长江委水文局长江口水文水资源勘测局于2005年 8 月 24 日8 月 25 日在拟建工程点附近水域布设了2 条 ADCP 走航断面和 3 条固定测 验垂线,对流速、流向、流量等水文要素进行了观测。从实测流速资料来看,测 区主要以落潮流为主, 落潮流速大于涨潮流速。 参照邻近工程河段断面流速分布 成果资料,综合考虑本工程设计流速取值如下:涨潮垂线平均
13、最大流速1.3m/s, 落潮垂线平均最大流速2.0m/s。 (5) 风暴潮 风暴潮是在天文大潮遭遇强热带气旋或台风影响时发生,台风浪是热带气旋 或台风直接作用的结果,风暴潮和台风浪对长江堤防危害很大。 1974 年 8 月 20 日 13 号台风过境正值农历七月初三特大天文大潮,天生港 最高潮位达 4.46m,超过当时历史最高潮位。高潮位加风浪力作用,使南通市江 堤普遍受损,决口33 处,苏州市江堤也有多处决口。 1997 年 8 月 19 日,本地区同时遭遇11 号强台风和天文大潮袭击,天生港 高潮位达 5.16m,为历史最高潮位。本次风暴潮对南通市江堤造成了严重破坏, 部分江堤处于决口的边
14、缘。 长江口是受强热气旋和台风影响频繁的区域,19492004 年的 56 年间共受 台风影响 124 次,平均每年2.21 次,风力一般在68 级之间,最大风力达12 级。年最高潮位通常出现在台风、天文大潮和上游大洪水三者或二者遭遇之时, 台风和天文大潮是本河段形成最高潮位的主要因素,径流作用相对较小。 (6) 波浪 拟建工程附近无测波资料, 根据如皋中汉水道的水深条件分析,港址附近主 - 6 - 要承受上、下游顺江而来的风成浪,河口外的涌浪不能到达港区。按照海港水 文规范 (JTJ213-98)规定,由设计风速间接计算拟建码头前沿设计波要素如表 1-4、表 1-5。 表 1-4 码头前沿5
15、0 年一遇设计波要素(极端高水位) 项目 浪向 H1% (m) H4% (m) H13% (m) Hm (m) T ( s) L (m) SE 2.28 1.93 1.55 0.98 3.9 23.5 S 1.56 1.31 1.05 0.66 3.2 16.0 SSW 1.26 1.06 0.85 0.53 3.0 14.0 表 1-5 码头前沿2 年一遇设计波要素(设计高水位) 项目 浪向 H1% (m) H4% (m) H13% (m) Hm (m) T ( s) L (m) SE 0.82 0.69 0.55 0.34 2.6 10.5 S 0.78 0.65 0.52 0.32 2.
16、4 9.0 SSW 0.58 0.49 0.39 0.24 2.2 7.5 1.2.4 河道概况 澄通河段上起江阴黄山鹅鼻咀(江阴长江大桥附近),下迄常熟徐六泾,河 道全长约 89km。河段上、下端均为节点控制,整个河段由福姜沙汊道、如皋沙 群汊道和通州沙汊道等组成。 福姜沙汊道位于本河段上段,分南、北两汊,其北汊顺直、宽浅,为主汊, 南汊弯曲、窄深,为支汊,是典型的鹅头型汊道。在汊道进口段,主流由南岸逐 渐向北岸过渡,北汊因下游双锏沙头部楔入,将河槽分为福北和福中两股水道。 由于受上游稳定的江阴水道河势和鹅鼻咀节点控制,长江主流始终走福姜沙北 汊,且分流比基本保持在80%左右。在护岸工程控制
17、下,近40 年来,福姜沙汊 道河势保持了基本稳定。 长江水流过福姜沙汊道后进入如皋沙群汊道,该汊道包括南岸浏海沙水道、 北岸双锏沙北水道、如皋中汊和天生港水道。沙体分布有双锏沙、民主沙、长青 沙、横港沙等。 福北水道水流沿北岸走双锏沙北水道进入如皋中汊,中汊分流比 在 30%左右,福中水道水流与福姜沙南汊水流汇合走南岸浏海沙水道形成主流。 在南岸九龙港附近, 中汊水流汇入南岸主流并贴岸下行,在十二圩附近主流开始 向北岸过渡走下游通州沙东水道。天生港水道是沿北岸的一条潮汐水道,落潮分 - 7 - 流比不足 1%,其上口接如皋中汊,下口在通吕河口附近入长江主流。 如皋沙群汊道下接通州沙汊道,通州沙
18、汊道分东、西两股水道,东水道与上 游主流衔接平顺, 分泄长江流量达 90%以上,而西水道由于进流不顺, 分泄流量 不足 10%,是以涨潮流占优势的潮汐水道。东水道过龙爪岩节点后, 深槽偏离北 岸,深槽与北岸之间沙体为新开沙,沿北岸的狭长水道是新开沙夹槽。与通州沙 尾相连的沙体为狼山沙,它是从上游不断下移、西偏而至。在徐六泾节点附近, 新开沙夹槽、 狼山沙东水道、 狼山沙西水道和福山水道等多股水流汇合进入徐六 泾节点段。 1.2.5 地形、地貌 本工程位于南通如皋市长青沙岛南侧,临港工业区,东邻皋张汽渡,陆域为 长江滩地地貌,水域为长江水道。水域最前沿泥面高程最低达-13.0m,陆域滩地 泥面高
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