威海中心渔港围海工程对葡萄滩湾水动力环境影响的研究

摘要

随着我国经济的迅猛发展，沿海地区的用海需求越来越大，过去的十年我国围海总面积超过10万公顷，围海造地规模宏大，围填海活动在给地方经济注入活力的同时，也带来了一系列环境问题，改变了原有的海洋动力环境，对海洋的其他功能也造成影响，这是值得深入研究和探讨的问题。围填海工程主要造成海湾面积减小，海湾纳水体积和纳潮量减小，海湾的整体水动力环境减弱，从而改变海湾泥沙冲淤环境，造成泥沙冲刷和淤积问题，进而改变海湾原有的基本功能。威海中心渔港为适应渔业经济快速发展的需要，2006年在葡萄滩湾进行了围海工程，在葡萄滩湾湾口建立了1320米的引堤，超过湾口长度的三分之二，保障渔船免受外海风浪袭击。围海工程实施前的研究论证认为，湾口引堤的修建可以有效地减小海浪的入射，改变湾内流场，使得外海泥沙无法进入湾内，不会使葡萄滩湾受到泥沙冲淤的影响，原有水深地形不会改变。但是自2009年，威海中心渔港围海工程完成后的两年内，葡萄滩湾的西侧内湾出现严重的泥沙淤积问题，而葡萄滩湾东侧高质量的海水浴场沙滩遭到了较为严重的冲刷，冲淤环境的改变出人意料，与围海工程前的研究论证结论有明显出入。本文主要采用数据分析和数值模拟相结合的方法，在模型验证的基础上，分析威海中心渔港围海工程建设前后水动力环境的变化和冲淤环境的变化，重点研究了围海工程对葡萄滩湾水动力环境的影响。主要发现：(1)威海中心渔港围海工程改变了葡萄滩湾内的潮流运动规律，使得潮流场显著减弱，水动力条件明显弱化；(2)威海中心渔港围海工程，有效地减小了外海波浪的入射，使得葡萄滩湾湾内海浪波高减小；(3)威海中心渔港围海工程，虽然减小了葡萄滩湾潮汐余流，但是明显改变了潮汐余流的结构，围海工程后，在葡萄滩湾的东南部潮汐余流自东向西流动，而海湾西南侧无论是潮流还是潮汐余流都极小，水动力环境减弱，有利于泥沙沉降淤积，围海工程造成葡萄滩湾内潮汐余流结构的变化，加上湾内潮汐动力环境减弱，是造成葡萄滩湾冲淤环境改变的根本原因；(4)威海中心渔港围海工程后，葡萄滩湾西侧海域发生大规模泥沙淤积问题，并不是外海泥沙输入的结果，而是由于围海工程造成湾内水动力环境的改变，从而引起了湾内泥沙搬运的结果。本研究可为葡萄滩湾的整治工作提供参考，也对类似围填海项目的论证工作具有重要的借鉴意义，对于围海工程泥沙冲淤的研究不仅要考虑外海泥沙输入输出问题，还要重点考虑围填海工程造成海湾水动力环境的变化，从而造成海湾内部泥沙搬运问题。