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曹妃甸港口工业区建设是我国十一五计划中最大的项目之一。曹妃甸港口的建设对我国北方尤其是环渤海地区有着重要的战略意义。港口航道的回淤是淤泥质平原海港建设的重要问题,严重制约着港口的发展。因此研究曹妃甸港口航道的冲淤变化趋势对港口的建设具有重要意义。
本文首先根据2006年所得数据与所收集的曹妃甸建设前的地貌、底质、水动力特征、悬沙含量等进行比较,分析曹妃甸在建设后动力地貌条件的变化;其次通过对2006地震剖面的解译、百年沉积速率的测定、近十年地形剖面的对比等,分析了该曹妃甸区域的滩槽稳定性;第三,京唐港在区域地貌的形成、水动力条件、建港条件等多方面的相似之处,用类比的方法分析曹妃甸港区港口航道的冲淤变化趋势。得出的主要结论如下:
(1)地貌的变化主要为浅滩的充填及港池的挖浚;大范围等深线走向及位置基本不变;甸头南侧、南堡深槽和老龙沟潮流通道有所冲深;二龙沟地区冲深较为显著,主要是由于人为开挖影响所致;淤积的区域主要为甸头以东区域和老龙沟落潮三角洲地区。表层沉积物的变化主要在于曹妃甸甸头西南区域及东部近海局部海域的粗化。潮流特征方面,大堤建设前后对潮波变形影响较小,流场基本一致,流向和流态没有变化,往复流特征明显,流速变化量值不大。悬沙浓度在建设前后变化不大,平均含沙量在0.2kg/m3~0.3kg/m3,但从空间分布特征来看,甸头西部悬沙浓度大于东部悬沙浓度的特征趋于明显。
(2)通过地震剖面的解译看,曹妃甸沙岛浅滩是古滦河三角洲的一部分,形成时代较老,基底稳定。甸头南侧的现代潮流深槽仍保持完整的双肩形态,甸头东西两侧的潮流通道老龙沟和二龙沟,为滦河的古河道,保证了潮流通道的稳定性。利用210pb同位素测定的沉积速率结果表明,位于老龙沟深槽区域的N1岩芯,210Pb比活度都在本底值2dpm/g左右波动,因此,在近百年来,该岩芯所代表的区域几乎没有新鲜的外来的沉积物在此堆积。位于研究区西部南堡深槽旁的N3岩芯,210Pb比活度由4dpm/g左右逐渐减弱到2dpm/g以下。根据210Pb比活度随深度分布关系,N3岩芯近百年来的平均沉积速率约为1 cm/a~1.5cm/a。总体上甸头东部处于微冲的状态,甸头西部微淤。曹妃甸海域处于均衡状态之中,近十年来等深线基本保持稳定。
(3)通过对京唐港与曹妃甸港在地貌、水动力条件、港口建设与利用性质等多方面的比较来看,京唐港建设后十年的变化可类比曹妃甸港口在今后的冲淤变化。通过类比,曹妃甸港口在正常水动力条件下,不会出现大的回淤。