周玲娟

摘 要：本文以珠海淇澳帆船游艇基地碼頭工程為例，通過(guò)波浪、泥沙潮流數(shù)學(xué)模型的分析結(jié)果對(duì)游艇碼頭的防波堤平面布置進(jìn)行研究，為游艇碼頭的防波堤設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：防波堤 游艇碼頭 平面布置

1.概述

珠海淇澳島帆船游艇基地總體以會(huì)員服務(wù)、航行、賽事組織、休閑、商務(wù)活動(dòng)為主要項(xiàng)目的定位形式，參照歐美及香港游艇會(huì)的運(yùn)作模式和經(jīng)營(yíng)理念，采用會(huì)員制的組織方式，聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行管理，并提供游艇、帆船的選擇、購(gòu)買(mǎi)、航海技能培訓(xùn)及船舶維護(hù)保養(yǎng)服務(wù)。

游艇基地包括碼頭水域、系泊設(shè)施、防護(hù)設(shè)施、上下岸設(shè)施、游艇岸上存放設(shè)施、岸上管理運(yùn)營(yíng)設(shè)施、綜合服務(wù)設(shè)施、交通設(shè)施等。本文重點(diǎn)針對(duì)淇澳帆船游艇基地的防護(hù)設(shè)施平面布置進(jìn)行研究。

2.項(xiàng)目概況

珠海淇澳游艇會(huì)位于珠海市香洲區(qū)淇澳島南芒灣，港區(qū)內(nèi)需設(shè)置136個(gè)游艇泊位，總面積約14.3萬(wàn)m2，其中陸地面積約1.5萬(wàn)m2，海域使用面積12.8萬(wàn)m2。工程所在區(qū)域已建突堤式碼頭一座，為婆灣碼頭，長(zhǎng)約170m，規(guī)劃作為游艇碼頭防波堤的一部分。 2. 1設(shè)計(jì)船型

游艇碼頭靠泊的船型為機(jī)動(dòng)艇和帆船，其中機(jī)動(dòng)艇最大船型為50（長(zhǎng)）×9.6（寬）×3.0（吃水）m，最小船型為12（長(zhǎng)）×4.1（寬）×1.1（吃水）m，帆船最大船型為25（長(zhǎng)）×6.5（寬）×5.0（吃水）m，最小船型為12（長(zhǎng)）×3.9（寬）×2.1（吃水）m。

2.2風(fēng)浪條件

2.2.1風(fēng)

工程附近海洋站1995～2006年實(shí)測(cè)風(fēng)資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表1、圖1）顯示，常風(fēng)向?yàn)镾E向，出現(xiàn)頻率為19.8%，多年平均風(fēng)速為5.4m/s；次常風(fēng)向是ESE向，出現(xiàn)頻率為17.2%，多年平均風(fēng)速為6.1m/s；強(qiáng)風(fēng)向?yàn)镹向，出現(xiàn)頻率為14.1%，平均風(fēng)速為8.8m/s；次強(qiáng)風(fēng)向?yàn)镹 N W，出現(xiàn)頻率為6.3%，平均風(fēng)速為7.8m/s；多年年平均風(fēng)速最小的是WSW向風(fēng)，為2.3m/s，其頻率也最小，為0.2%；SW向風(fēng)頻率次小，出現(xiàn)頻率為0.4%。

2.2.2波浪

游艇基地所在的淇澳島南淺灘近期以淤積為主，平均淤積厚度約為0.02 m/a，呈現(xiàn)為整體的淤積。舊碼頭附近淤積厚度最大，為1.26m，平均年淤積強(qiáng)度為0.057m/a。

3.防波堤平面布置研究

3. 1游艇碼頭港池泊穩(wěn)條件

鑒于游艇對(duì)港池水域泊穩(wěn)條件的特殊要求，游艇基地一般需配套建設(shè)防波堤，控制波浪入射和其在港內(nèi)的反射，使水域達(dá)到泊穩(wěn)條件要求。國(guó)內(nèi)對(duì)游艇泊穩(wěn)條件尚無(wú)相關(guān)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，參照國(guó)內(nèi)外游艇碼頭設(shè)計(jì)中泊穩(wěn)條件的選擇，波高一般控制在0.1～0.3m之間，浮式碼頭游艇泊穩(wěn)的允許波高為0.5m。

3.2防護(hù)設(shè)施布置原則

防波堤口門(mén)的位置、方向及寬度應(yīng)綜合考慮常風(fēng)向、波浪、潮流、泥沙運(yùn)動(dòng)的影響，確保游艇及帆船可安全進(jìn)出口門(mén)。口門(mén)方向的選擇，應(yīng)防止波浪和潮流直接進(jìn)入港內(nèi)，同時(shí)應(yīng)防止因泥沙入侵造成的口門(mén)淤塞?？陂T(mén)還宜設(shè)在泥沙運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向點(diǎn)處，或設(shè)在泥沙運(yùn)動(dòng)相對(duì)較弱的破波帶之外。此外，為保證游艇安全進(jìn)出港池，不能使游艇受橫浪作用。同時(shí)需考慮到小型帆船不宜頂風(fēng)直線(xiàn)前進(jìn)，口門(mén)方向需與常風(fēng)向保持45～90度的夾角。

3 . 3防波堤布置方案

對(duì)于風(fēng)向，工程所在海域常風(fēng)向?yàn)镾E向，次常風(fēng)向是ESE向，強(qiáng)風(fēng)向?yàn)镹向，由于N向?yàn)殛懹?，故防波堤主要掩護(hù)方向?yàn)镾E向，口門(mén)方向需與SE向保持45度～90度。對(duì)于外海波浪，工程位于珠江口伶仃洋西側(cè)，因?yàn)橹榻谕馊f(wàn)山群島及大嶼山等眾多島嶼作為天然屏障，對(duì)外海波浪有較明顯的阻攔作用，伶仃洋灣內(nèi)海區(qū)在大風(fēng)（主要是臺(tái)風(fēng)）時(shí)以風(fēng)浪為主，水域波況主要為SE、S向及E向小風(fēng)區(qū)波浪控制，防波堤設(shè)計(jì)時(shí)需保證游艇出入口門(mén)的時(shí)候不受橫浪作用。對(duì)此，本文結(jié)合景觀效果，考慮了以下三個(gè)防波堤平面布置方案：

（1）平面方案一：

防波堤由東、西兩段組成，其中西防波堤長(zhǎng)為324.1m，呈“L”型，轉(zhuǎn)角連接處均為圓弧處理；東防波堤沿原婆灣碼頭直線(xiàn)延長(zhǎng)200.0m。堤頭段局部加大，做成圓形，東堤堤頭中心位置設(shè)置一座燈塔。防波堤口門(mén)布置在港區(qū)南側(cè)，寬50m。具體見(jiàn)圖3。

（2）平面方案二：

防波堤由東、西兩段組成，其中西防波堤自北端岸線(xiàn)以直線(xiàn)向南延伸159.6m；東防波堤在原婆灣碼頭基礎(chǔ)上延長(zhǎng)，呈“L”型，堤頭位置往西南側(cè)轉(zhuǎn)折，堤頭段局部加大，做成圓形，東堤堤頭中心位置設(shè)置一座燈塔。防波堤口門(mén)布置在港區(qū)中部，寬50m。具體見(jiàn)圖4。

（3）平面方案三：

除東、西防波堤和進(jìn)出港航道在口門(mén)處有些不同外，方案三的平面布置與方案一基本相同。具體見(jiàn)圖5。

3 . 4防波堤布置方案對(duì)比

3.4.1掩護(hù)條件對(duì)比

在充分收集珠海帆船游艇會(huì)碼頭工程附近海洋站風(fēng)、浪資料的基礎(chǔ)上，采用波浪整體數(shù)學(xué)模型試驗(yàn)，考慮不同設(shè)計(jì)水位與該海域S、SSE、SW、E向不同重現(xiàn)期波浪組合工況，對(duì)碼頭工程航道、回旋水域、防波堤內(nèi)外側(cè)、碼頭停泊水域、排水涵等波浪狀況進(jìn)行了試驗(yàn)研究，確定了防波堤內(nèi)外及港池區(qū)域的波浪要素，分析了設(shè)計(jì)高水位、2年一遇各向浪作用下游艇碼頭停泊水域泊穩(wěn)條件，主要結(jié)論如下：

①模型試驗(yàn)結(jié)果顯示，在極端高水位、50年一遇SE向浪作用下，方案一外航道有效波高在1.67～1.78m之間，口門(mén)處有效波高為0.41m；西防波堤外側(cè)有效波高在0.51～1.29m之間，南防波堤外側(cè)有效波高在1.76～1.78m之間；進(jìn)入口門(mén)后，受雙向防波堤的影響，港池內(nèi)波浪動(dòng)力顯著減弱，中型游艇碼頭泊位處有效波高在0.66～0.71m之間，比波高在0.37以下，大型游艇碼頭泊位有效波高在0.47～0.62m之間，比波高在0.35以下。S、SW、E向浪作用下，港池及停泊水域的波高相對(duì)于口外波浪亦顯著減??；設(shè)計(jì)高水位、設(shè)計(jì)低水位情況下波浪場(chǎng)特征與極端高水位同一浪向波浪場(chǎng)基本一致，表明方案一防波堤布置具有較好的防浪效果。方案二、方案三對(duì)S、SE、SW、E向浪都有較好的防浪作用。

②不同方案防浪效果比較分析顯示，在極端高水位，E、SE、S、SW向浪水文組合條件下，方案一回旋水域相應(yīng)的有效波高分別為0.34m、0.55m、0.51m、0.4m；西防波堤內(nèi)側(cè)（大型游艇碼頭泊位）相應(yīng)的有效波高分別為0.59m、0.55m、0.35m、 0.1m，南防波堤內(nèi)側(cè)相應(yīng)的有效波高分別為0.28m、0.30m、0.51m、0.54m，對(duì)工程區(qū)域主浪向SE、S向浪的防浪效果最佳，為三個(gè)方案中波浪條件最優(yōu)方案。

③泊穩(wěn)試驗(yàn)結(jié)果顯示，方案一各向浪作用下，游艇碼頭停泊水域H4%大多在0.3m以下，僅E向浪條件下，大型游艇碼頭停泊水域H4%為0.49m。方案二各向浪作用下，游艇碼頭停泊水域H4%大多在0.4m以下。方案三各向浪作用下，游艇碼頭停泊水域H4%大多在0.3m以下。綜上，各方案基本滿(mǎn)足泊穩(wěn)條件。

3.4.2泥沙回淤對(duì)比

根據(jù)潮流數(shù)學(xué)模型研究及泥沙回淤分析研究報(bào)告，基于工程附近水域的水流條件和泥沙運(yùn)動(dòng)特性，計(jì)算分析各方案實(shí)施前后的流速分布及其變化情況、泥沙回淤情況等，結(jié)論如下：

①3種方案工程后港池和回旋水域流速不大，進(jìn)港航道流速較大；方案二工程后進(jìn)港航道流速較其它2個(gè)方案小，方案一橫向流速小于方案三。

②方案一港內(nèi)年回淤量最小，為12.41萬(wàn)m3，港內(nèi)平均淤積強(qiáng)度為1.12m/a；方案二港內(nèi)年回淤量最大，為14.41萬(wàn)m3，港內(nèi)平均淤積強(qiáng)度為1.22m/a；方案三港內(nèi)年回淤量居中，為13.18萬(wàn)m3，港內(nèi)平均淤積強(qiáng)度為1.15m/a。

③方案一港區(qū)驟淤量最小，為15.13萬(wàn)m3，港區(qū)平均淤積強(qiáng)度為1.37m/a；方案二港區(qū)驟淤量最大，為17.36萬(wàn)m3，港池平均淤積強(qiáng)度為1.51m/a；方案三港區(qū)驟淤量居中，為15.63萬(wàn)m3，港池平均淤積強(qiáng)度為1.40m/a。

3.4.3推薦防波堤平面布置方案

本工程的三個(gè)防波堤平面布置方案均能滿(mǎn)足港內(nèi)水域泊位、船舶進(jìn)出港安全等要求。方案三僅口門(mén)位置與方案一不同，相比較，方案三擋浪效果比方案一稍好，但泊穩(wěn)試驗(yàn)結(jié)果顯示方案一、方案三游艇碼頭停泊水域H4%大多在0.3m以下，均能滿(mǎn)足游艇泊穩(wěn)要求。且方案一港區(qū)年回淤量最小，為12.41萬(wàn)m3，方案三港區(qū)年回淤量為13.18萬(wàn)m3，港內(nèi)回淤條件較方案一差。

綜上所述，防波堤平面布置方案一較優(yōu)。

4.結(jié)語(yǔ)

游艇不同于普通貨船，其對(duì)泊穩(wěn)條件要求較高，本文僅從防波堤對(duì)游艇會(huì)基地碼頭港池水域的掩護(hù)情況及回淤情況角度分析，推薦出相對(duì)較優(yōu)的防波堤平面布置方案，工程實(shí)際中還需考慮防波堤的工程造價(jià)、對(duì)游艇進(jìn)出港便利性等角度分析比較。

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