于博，劉國(guó)寶

（1.中交第一航務(wù)工程局有限公司，天津 300461 2.大連中交理工交通技術(shù)研究院有限公司，遼寧 大連 116000）

0 引言

中國(guó)是僅次于美國(guó)的世界第二大石油消費(fèi)國(guó)，戰(zhàn)略性石油儲(chǔ)備的功能主要定位在應(yīng)對(duì)外部石油供給的突然中斷，因而《國(guó)家能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2004—2020）》明確提出了建立國(guó)家石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備的要求。國(guó)家戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備陸上基地建設(shè)的一期工程已經(jīng)在大連、黃島、舟山等地進(jìn)行建設(shè)[1]。鄰國(guó)日本截至1996年，相繼建成10個(gè)國(guó)家石油儲(chǔ)備基地，其中2個(gè)為海上基地，海上基地主要由儲(chǔ)油浮體、相關(guān)附屬設(shè)置及裝卸油碼頭組成。特殊時(shí)期，各個(gè)海上戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備區(qū)內(nèi)的無(wú)動(dòng)力儲(chǔ)油浮體可由拖輪拖運(yùn)至安全區(qū)域形成戰(zhàn)略反擊態(tài)勢(shì)，保證國(guó)家石油安全，較陸上基地的安全保障能力更強(qiáng)。迄今為止，我國(guó)尚未興建海上戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備基地，建設(shè)海上戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備基地刻不容緩。海上戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備基地選址要滿足以下條件：

1）布置與周邊水陸域現(xiàn)狀相協(xié)調(diào)；

2）滿足工程組織管理和船舶操作安全要求，便于工作人員上下船和油船裝卸作業(yè)；

3）充分考慮風(fēng)、浪、流和水深、地質(zhì)等自然條件因素，合理進(jìn)行平面布置；

4）結(jié)合自然條件，合理使用資源，為基地長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展留有余地。

通過(guò)考察渤海灣溫坨子島、長(zhǎng)江口半邊山島和珠江口擔(dān)桿島，綜合以上條件本文選址珠江口外擔(dān)桿島。擔(dān)桿島地理位置靠近香港、深圳、廣州，臨近珠江三角洲核心區(qū)域，地理位置優(yōu)越，水深條件良好，國(guó)際航線密布，適合建設(shè)海上基地。本文對(duì)其進(jìn)行平面布置，結(jié)構(gòu)選型，分析工程造價(jià)和工程周期，為國(guó)家決策海上戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備提供經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)方案。

1 自然條件

1.1 地理位置

擔(dān)桿島位于珠江口萬(wàn)山群島東部，珠海香洲東南部73 km，北距香港九龍30 km，面積13.2 km2，如圖1所示。

圖1 擔(dān)桿列島地理位置Fig.1 The location of Dan'gan Island

1.2 島嶼自然情況

擔(dān)桿島東北至西南走向（圖2），地勢(shì)中部高，兩端低。長(zhǎng)約11.4 km，寬1.4 km，呈不規(guī)則長(zhǎng)條形。主峰為樟木灣頂，海拔322 m。低矮的茅草和灌木交雜生長(zhǎng)，間有少量松、相思樹(shù)等。地質(zhì)多為花崗巖結(jié)構(gòu)。

圖2 擔(dān)桿島衛(wèi)星視圖Fig.2 The satellite view of Dan'gan Island

1.3 島嶼周圍水文條件

1）在擔(dān)桿島附近海域，水深線標(biāo)注如圖3所示，離岸200 m即為20 m以上深水區(qū)域，適宜建設(shè)大型儲(chǔ)備設(shè)施。

2）潮流和海冰情況

潮汐：利用擔(dān)桿島1981年1—8月逐時(shí)潮位數(shù)據(jù)分析計(jì)算該區(qū)潮汐特征[2]。潮汐性質(zhì)屬于不規(guī)則半日潮平均高低潮位，海域平均高潮位為0.38 m，平均低潮位為-0.44 m；海域平均潮差為0.82 m，最大潮差2.52 m。

圖3 擔(dān)桿島附近水深圖Fig.3 Bathymetric chart around Dan'gan Island

海流：收集附近海域連續(xù)站測(cè)流數(shù)據(jù)分析海流狀況，觀測(cè)海域?yàn)椴徽?guī)半日潮流，其運(yùn)動(dòng)形式為往復(fù)流，流速較小，屬弱流區(qū)，主流向?yàn)閃NW-ESE向，平均落潮流速大于平均漲潮流速，潮流速度隨水深的增加而減小，漲潮歷時(shí)均大于落潮歷時(shí)。小潮的1個(gè)太陽(yáng)日內(nèi)發(fā)生1次漲潮1次落潮，漲、落潮流歷時(shí)分別為6 h 31 min和8 h 24 min；大潮期，漲、落潮流歷時(shí)分別為6 h 21 min和6 h 00 min。余流速度不大，大潮期余流速度小于5 cm/s，小潮期余流速度在5～10 cm/s之間；余流方向基本為ES向。

海冰：無(wú)。

3）波浪情況

島嶼附近沒(méi)有觀測(cè)點(diǎn)，選用相對(duì)較近的遮浪臺(tái)站（N22毅39’，E115毅34’）的數(shù)據(jù)[3]，遮浪海域波浪數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 遮浪海域波浪散布表Table 1 Statistic of waves in covering wave sea area次數(shù)

2 建設(shè)方案及工程造價(jià)

2.1 總體布置

考慮基地所需水深、波浪掩護(hù)條件，擬在擔(dān)桿島西北側(cè)中段建設(shè)海上戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備基地，共建設(shè)1個(gè)30萬(wàn)噸級(jí)開(kāi)敞式油碼頭、2條直立式防波堤、1個(gè)海上作業(yè)區(qū)域、以及儲(chǔ)油船系泊裝置及其他配套設(shè)施。10艘100萬(wàn)m3的浮式儲(chǔ)油駁船船首向西北，總平面布置圖如圖4所示[4]。

1）開(kāi)敞式油碼頭平面布置

西北部建設(shè)1個(gè)30萬(wàn)噸級(jí)開(kāi)敞式油碼頭，可兼靠50萬(wàn)噸級(jí)和15萬(wàn)噸級(jí)油船[5]。碼頭軸線方向與強(qiáng)浪向和常浪向保持一致。泊位長(zhǎng)度524 m，碼頭前沿高程12 m，底高程-27 m，碼頭采用重力式靠船墩與重力式系纜墩相結(jié)合的方式布置。碼頭前方設(shè)置回旋水域，回旋水域底標(biāo)高-27 m，直徑為950 m。碼頭與主體儲(chǔ)油作業(yè)平臺(tái)使用760 m的鋼引橋相連接，鋼引橋下方設(shè)置7個(gè)重力墩式結(jié)構(gòu)。開(kāi)敞式油碼頭布置形式如圖4所示。

圖4 總平面布置圖Fig.4 General arrangement plan

2）防波堤布置

本工程防波堤主要用于掩護(hù)無(wú)動(dòng)力儲(chǔ)油駁船，工程區(qū)域常浪向和強(qiáng)浪向?yàn)镹E方向和SW方向，本工程防波堤主要掩護(hù)東北側(cè)和西南側(cè)來(lái)浪，其南側(cè)有擔(dān)桿島掩護(hù)。由于本工程北側(cè)距離香港島16 km，主要為風(fēng)成浪，波高較小，現(xiàn)階段缺少工程資料，暫定北側(cè)只建設(shè)圍油欄。防波堤頂高程為9 m，寬度為19.35 m，底高程為-25 m，采用重力沉箱式結(jié)構(gòu)。

3）系泊系統(tǒng)布置

本工程系泊系統(tǒng)采用樁基平臺(tái)（23 m伊23 m）結(jié)合鼓型橡膠護(hù)舷的方式進(jìn)行系泊[6]，于儲(chǔ)油駁船的頂角布置靠船平臺(tái)，使用5個(gè)板式鼓型橡膠護(hù)舷系泊，其中3個(gè)護(hù)舷固定在23 m伊23 m的樁基平臺(tái)上，限制儲(chǔ)油船左右擺動(dòng)，另外2個(gè)鼓型橡膠護(hù)舷通過(guò)可折疊鋼結(jié)構(gòu)固定在樁式平臺(tái)上限制儲(chǔ)油駁船軸線運(yùn)動(dòng)，每艘儲(chǔ)油駁船通過(guò)四角共計(jì)20個(gè)鼓型橡膠護(hù)舷限位。折起可折疊鋼結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)油駁船可進(jìn)入港區(qū)，或被拖離港區(qū)。港池內(nèi)布置小型高樁平臺(tái)用于支撐第一層圍油欄和工作通道。系泊系統(tǒng)見(jiàn)圖5。

圖5 系泊系統(tǒng)平面布置圖Fig.5 Arrangement plan of mooring system

4）海上作業(yè)區(qū)域

海上作業(yè)區(qū)域?yàn)楸竟こ瘫匾涮自O(shè)施安置區(qū)域，包括日常使用的輸油設(shè)備、消防設(shè)施、人員辦公休息區(qū)等必要的配套設(shè)施，擔(dān)桿島上有自然保護(hù)區(qū)，結(jié)合本工程可能存在的不易疏浚的地質(zhì)條件，本工程作業(yè)區(qū)布置在儲(chǔ)油區(qū)與島嶼之間，預(yù)留環(huán)島水體交換區(qū)域并與擔(dān)桿島隔離，本區(qū)域布置在擔(dān)桿島北側(cè)，東西長(zhǎng)1 448 m，南北寬55 m，填海形成陸域面積79 678.5 m2，采用斜坡護(hù)岸，內(nèi)部使用島上開(kāi)山土石進(jìn)行回填，進(jìn)行強(qiáng)夯地基處理，表面采用混凝土面層（上部設(shè)施本文未作討論）。

5）儲(chǔ)油駁船

基于島嶼周圍水文資料，以無(wú)動(dòng)力浮式儲(chǔ)油駁船為主體設(shè)計(jì)海上石油儲(chǔ)備基地，共設(shè)計(jì)10艘100萬(wàn)m3的浮式儲(chǔ)油駁船。需要特別提出的是設(shè)計(jì)的10艘100萬(wàn)m3的浮式儲(chǔ)油駁船是可沉降式的，初步設(shè)計(jì)的可沉降高度為3 m。擔(dān)桿島浮式儲(chǔ)油駁船方案見(jiàn)表2所示。

表2 浮式儲(chǔ)油駁船方案Table 2 Design plan of floating production storage and offloadings

2.2 工程量及工程造價(jià)

新建300 000 DWT開(kāi)敞式油碼頭泊位1個(gè)、新建直立式防波堤2條、回填陸域形成工作區(qū)1處。土建工程量及工程造價(jià)如表3所示。

表3 土建工程量及工程造價(jià)表Table3 Quantity and cost of civil engineering

儲(chǔ)油駁船單價(jià)約2億元，共計(jì)10艘，儲(chǔ)油駁船與基地土建總投資約為59億元。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)調(diào)研，選取珠江口外擔(dān)桿島建設(shè)海上戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備基地，此方案優(yōu)點(diǎn)為：地理位置優(yōu)越，戰(zhàn)略意義重大；地質(zhì)條件較好，建設(shè)難度較低；波浪掩護(hù)條件好，有利于基地平面布局。儲(chǔ)油駁船與基地土建總投資約為59億元，投資規(guī)模較為合理。建議選取此地建設(shè)國(guó)家海上戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備基地，調(diào)研期也同時(shí)考察了渤海灣的溫坨子島和長(zhǎng)江口的半邊山島，建設(shè)條件略有不足，也可進(jìn)一步論證。

工程前期規(guī)劃選址論證需0.5 a，工程可行性研究、海洋環(huán)境評(píng)價(jià)、海域使用論證需1 a，前期勘察、初步設(shè)計(jì)需1 a，施工圖設(shè)計(jì)需1 a，施工期4 a。工程在順利的前提下需要7.5 a時(shí)間完成。相關(guān)高校已經(jīng)掌握可沉降儲(chǔ)油駁船關(guān)鍵技術(shù)，土建施工期可進(jìn)行駁船設(shè)計(jì)和建造。工程從選址論證到竣工需要7.5 a時(shí)間，如遇政策變化、審批困難及施工突發(fā)事件影響，工期會(huì)進(jìn)一步滯后，建議盡早開(kāi)始海上戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備基地建設(shè)。

[1]李卓.石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備計(jì)劃與石油消費(fèi)的動(dòng)態(tài)路徑分析[J].管理科學(xué)學(xué)報(bào)，2008，11（1-2）：22-25.LI Zhuo.Strategic reserve and dynamics of oil consumption[J].Journal of Management Sciencesin China,2008,11(1-2):22-25.

[2] 李靖波.港珠澳大橋波浪潮流數(shù)值計(jì)算分析報(bào)告[R].大連：大連理工大學(xué)，2007.LIJing-bo.Numerical analysisof wave flow in Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[R].Dalian:Dalian University of Technology,2007.

[3] 遮浪臺(tái)海洋站.遮浪臺(tái)2010年水文實(shí)測(cè)資料[R].廣州：國(guó)家海洋局南海分局，2011.Ocean Station of Zhelangtai.Hydrological data of Zhelangtai in 2010[R].Guangzhou:The South China Sea Branch of the State Oceanic Administration,2011.

[4]JTS165—2013，海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范[S].JTS165—2013,Overall design codefor seaports[S].

[5]JTJ295—2000，開(kāi)敞式碼頭設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程[S].JTJ 295—2000,Design and construction technical code of open seaterminal[S].

[6]JTS167-1—2010，高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范[S].JTS 167-1—2010,Design and construction code for open type wharf on piles[S].