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1、*解读山海关港区外部条件（二稿）费了一个多月时间，仔细阅读了山海关港区规划的相关文件，并查看了一些资料，写成这篇评述意见，其中的一些分析方法，原则上适用于其他港区规划。仅供各位参阅。时间仓促，文中未免有不妥与疏漏之处，请各位指正！ 翁克勤 2014-11-15 2014年11月*目 录第一节 潮汐一、潮位特征二、山海关外海域的“无潮点”三、乘潮水位、设计水位、减水第二节 风和波浪一、风二、测波资料情况三、波况分析和评价第三节 泥沙淤积一、海岸泥沙研究方法二、山海关港区泥沙问题初步判断第四节 防波堤布置方案一、港区的波浪特征二、防波堤布置方案评述第五节 货运量预测一、货物运输与货运量二、经济腹地
2、与运量预测方法三、货运量预测评述四、初步意见第六节 看法与建议一、对港区规划的看法二、对建港方式的建议. 解读山海关港区外部条件内容提要 本文重点研究以下问题：1、山海关外的无潮点及其影响；2、风、浪的分布特征；3、泥沙淤积问题；4、防波堤布置评述；5、运量预测评论；6、看法与建议。导言 一个港区的规划不能脱离港区所在的外部条件。一个好的港区规划是港区预测运量与自然环境条件的完美结合。因此在做规划之初，需要认真地研究港口所处的自然条件、运输需求等，分析各自的特点，将港区规划与其环境条件协调起来,并优化规划方案。这如同工艺大师事先仔细地琢磨原石的质地、外形和色彩，设计出与之协调的表现主题，才能创
3、作出完美的玉雕作品。第一节 潮汐一、潮位特征山海关港区规划报告（以下简称规划报告）中介绍：“ 1) 基面关系本工程利用芷锚湾海洋站基面关系，当地理论最低潮面位于56黄海平均海平面下0.784m，本文设计水位以及相关高程除特殊说明外均以理论最低潮面起算。2) 潮位特征值本港潮汐为规则日潮型，潮差较小。年最高潮位： 2.32m年最低潮位：-0.55m年平均潮位： 1.05m平均高潮位： 1.47m平均低潮位： 0.69m平均潮差： 0.78m 最大潮差： 2.56m3) 设计水位根据芷锚湾海洋站2004年7月1日2005年6月30日一年潮位资料和芷锚湾海洋站1986年2005年潮位年极值资料推算极
4、端高、低水位，同时综合考虑海港水文规范（JTS 145-2-2013）中附录C中“K”值，得到工程位置的极端高、低水位。设计高水位： 1.84m设计低水位： 0.16m极端高水位（重现期50年)：2.84m极端低水位（重现期50年）：-1.44m极端高水位（重现期100年）：2.94m极端低水位（重现期100年）：-1.58m4) 乘潮水位本工程位置冬三月乘潮水位：乘潮历时2小时，累积率90%的乘潮水位为0.74m。”二、山海关外海域的“无潮点”芷锚湾离山海关港区仅7km，利用芷锚湾海洋站2004年7月2005年6月一年的潮位资料，计算潮位特征值和设计水位；利用芷锚湾海洋站1986年2005年
5、潮位年极值资料推算极端高/低水位，符合海港水文规范要求。但是，这里不同于其它港口之处，在于山海关港区与“无潮点”相邻。万家屯是山海关外铁路沿线的小村镇，地理坐标北纬4000,东经11956，在秦皇岛东北约40公里。1936年日本潮汐学家小仓伸吉推算指出:万家屯外有“M2分潮无潮点”(北纬3952,东经12005) 。后来国内外一些学者相继得出非常接近的结论，例如山东海洋大学沈育疆、叶安乐在1984年推算“无潮点”位置为：北纬3952,东经12014。1959年海军海测大队王志豪在系统实测渤海海图时，也证实了这个“无潮点”的存在。芷锚湾海洋站的地理坐标为北纬4000,东经11920；与“无潮点”
6、的纬度相差8，经度相差50（暂且按北纬3952,东经12010计算），由此计算“无潮点”中心位置大约在芷锚湾海洋站ESE方向70公里处。由于潮波的推进速度与水深相关，推测“无潮点”中心的位置在南北和东西向有些微小的摆动。进入东海海域时，潮波为行进波；经黄海进入渤海之后，向北的一支潮波受辽东湾海岸的阻挡，发生反射与折返；这时正好与后一个潮波在万家屯外附近海域交会，并且二者的相位正好始终相差 T/2（见图1和图2），半日分潮M2的振幅很小。万家屯外海域的潮汐型态数F= 9.83式中的F=（HK1+HO1）/ HM2，这表示全日分潮（HK1+HO1）的振幅几乎是半日分潮（HM2）的10倍；也就是说半
7、日分潮的振幅很小，几乎只剩下日分潮振幅了。“无潮点”是辽东湾地形与渤海湾潮波特定的条件下形成的。这是万家屯M2分潮“无潮点”的物理解释。图1 渤海潮波示意图图2为M2分潮潮波图，虚线表示等振幅线（cm），实线、为同潮时线，可见潮时以“无潮点”为中心逆时针方向递增，辽东湾东岸高潮/低潮出现的时间是先南后北；辽东湾西岸则是先北后南（图2）。图2 渤海M2分潮潮波图表1是实测或者推算的秦皇岛、万家屯、长山寺、葫芦岛等站的潮值表（上面的图和表均引自王志豪中国沿海的应用潮汐）。海图上的“大潮升”是指“从深度基准面至大潮高潮面的垂直高度”，即大潮潮高。实测万家屯的平均大潮潮高86 cm，平均海平面68 c
8、m；若从平均海平面起算，平均大潮潮高仅仅18 cm。若忽略潮时变化，可以将“无潮点”附近高潮面的包络线（外轮廓线）理解如碟形的盘子，中间部分最凹，接近于年平均海面；并且潮差最小，向外围逐渐扩大。以万家屯“无潮点”为中心的辽东湾潮波系统，影响到湾内水域的潮差、潮时和潮汐性质。王志豪认为：“实测潮位资料和计算的调和常数显示，万家屯外及其附近约50公里水域为日潮区（4F），日潮区前后各25公里范围为不正规日潮区（2F4）,辽东湾其他水域为不正规半日潮区（F2）。万家屯外的年平均潮差最小，仅12cm，向四周逐渐扩大。”附近各测站点的资料说明：大潮与中潮期表现为明显的一涨一落的日潮特征，小潮时则半日潮特
9、征较强。表1 辽东湾西岸潮值表 单位：cm验潮站曹妃甸滦河口秦皇岛万家屯前所外葫芦岛北纬385639 153954400040084043东经11831119 07119 38119561201212059年平均海面12194666878185潮汐形态F0.691.053.669.834.850.68*平均大潮差158104361830242*平均小潮差865616622134平均大潮升27919810286108427平均小潮升2071508274100319注：本表中的潮值数是通过短期资料和调和常数计算得来的，以理论深度基准面起算。相邻各测站的年平均海平面是水平的，表中平均海面数值不同，只
10、是表示深度起算面（基准面）不一致。有“ * ”记号处似有误，待查。山海关港区恰好在万家屯外“无潮点”附近，认识“无潮点”附近水域的潮汐特征，对于码头前沿高程和外航道设计，尤为重要。万家屯太默默无闻了，山海关比万家屯著名，可以改称为“山海关外无潮点”，更加醒目和明瞭些。三、乘潮水位、设计水位、减水 1、乘潮水位利用乘潮水位，需要注意三个方面：潮型、年平均潮差与月平均海面。其一，潮型。正规和不正规半日潮的潮周期是12小时25分，全年有704/ 705个潮次；不正规半日潮的潮高不等现象比较明显。全日潮（F4）潮周期是24小时50分，但年内仍有些日子是半日潮，比如海口马村港区，潮汐型态数F约5.2，归
11、入日潮港，全年约440个潮次；不正规日潮港的全年潮次数高于正规日潮港，如海口秀英港区，F=3.92，全年约518个潮次；秦皇岛港的F=3.66，全年约538个潮次。随着F值减少，全日潮的日子减少，渐渐接近于半日潮，全年的潮次数相应增加。这就是说，潮型不同时，同样在港外锚地候潮进港，等候下一潮次的时间是不同的。其二，平均潮差。一般年平均潮差越大，乘潮水位越高，也就是沿海各港口的乘潮水位随着年平均潮差呈增长趋势。渤海湾内的潮汐，从黄海经渤海海峡传入后，一般平均潮差在0.72.8m之间。在山海关外与黄河口五号桩外海域，由于“无潮点”影响，年平均潮差较小，例如秦皇岛港仅69cm(1982年)。在辽东湾
12、，海湾呈喇叭形，在接近湾底处水深变浅，并且过水断面收缩，潮波向北传播时，惯性作用下水体雍高，湾底附近年平均潮差最大，例如营口附近的四道沟站平均潮差为2.76 m。天津港在海岸线的凹部，平均潮差也比较大，为2.50 m。东海沿岸的潮差普遍较大，平均潮差在1.775.54m之间。杭州湾内以“钱塘潮”称著，年平均潮差5.54m，最大潮差为8.87m。台湾海峡西岸，潮波从海峡的南口和北口进入后相遇，以及潮波在岩石岸边和海湾内的反射，平均潮差也比较大；其中以福建三都澳最大，平均潮差5.35m，年最大潮差8.54m。其三，月平均水位的季节性变化。沿海各月的平均水位有明显的季节性变化。一般在冬季由于气温低、
13、气压较高，以及上层海水水温较低，月平均海平面较低；夏秋季节海面较高。以各站的年平均海平面为基准，统计多年的月平均海平面的偏离值，如表2所示。表2 沿海各港口 月平均水位 逐月变化表 单位：cm月份123456789101112振幅秦皇岛-29-25-16-28202930206-13-2458烟台-21-23-16-63142125176-9-1748威海-21-21-17-72132124198-6-1645青岛-21-19-16-71111923198-4-1745日照-19-19-16-62111924209-8-1743连云港-18-18-15-71111923209-7-1741绿华山-15-17-15-907111520132-937福州马尾-13-15-14-61421-6110142-1036厦门-1-3-8-11-8-8-10-1132114332汕头妈屿-2-3-6-107-7-11-3132115532黄埔-16-15-13-1047359132-729湛江-2-5-6-10-9-10-13-9112418637
