王超，姜?jiǎng)佥x，王世臣，李春川

1. 中國(guó)海洋大學(xué)深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學(xué)中心，青島 266100

2. 中國(guó)海洋大學(xué)海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青島 266100

3. 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所，青島 266071

工程建設(shè)對(duì)海洋環(huán)境的影響一直備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。海岸工程建設(shè)往往會(huì)改變海岸形態(tài)，引起海域水動(dòng)力環(huán)境的改變。Kassas[1]認(rèn)為海岸工程的建設(shè)會(huì)導(dǎo)致所在海域潮流、潮位、波浪等水動(dòng)力條件發(fā)生變化。Byun 等[2]認(rèn)為韓國(guó)海岸工程的建設(shè)導(dǎo)致附近海域潮汐特征發(fā)生顯著變化。Rtimi 等[3]探討了世界第二大潮汐電站的建設(shè)對(duì)法國(guó)蘭斯河口水動(dòng)力特征的影響，認(rèn)為工程建設(shè)不會(huì)導(dǎo)致潮流特征大范圍改變，僅在工程附近水域有較大變化，防波堤堤頭水域由于挑流作用流速增大，其余區(qū)域流速普遍減小。海岸工程建設(shè)會(huì)阻隔沿岸泥沙輸運(yùn)，破壞海岸抵抗海洋災(zāi)害的能力[4]。Ranasinghe 等[5]認(rèn)為海岸防波堤的建設(shè)對(duì)岸線附近海域的沖淤環(huán)境和地貌演變產(chǎn)生了較大影響。Neumann 等[6]認(rèn)為過(guò)多的海洋工程建設(shè)甚至?xí)鹑蚝Ｆ矫嫔仙推渌卮髽O端事件。規(guī)劃建設(shè)良好的海岸工程又會(huì)有效地減小波浪效能，保護(hù)港口和海岸[7-8]。圍填海工程的建設(shè)會(huì)造成海域面積減小，直接導(dǎo)致納潮量減少[9-10]，影響水交換[11]，進(jìn)而影響海洋生態(tài)環(huán)境。Rusdiansyah 等[12]利用數(shù)值模擬研究了雅加達(dá)灣海堤的建設(shè)對(duì)海灣納潮量的影響。Barnes 等[13]認(rèn)為人工島的建設(shè)會(huì)改變?cè)泻Ｓ虻牡匦螚l件，直接影響附近海域的海洋生態(tài)環(huán)境。人工修復(fù)岸線會(huì)增強(qiáng)水交換能力[14]，減輕海洋污染。

裕龍島位于山東省龍口市龍口灣南部海域[15]（圖1），填海面積35.23 km2，建設(shè)7 個(gè)離岸式人工島。前人對(duì)裕龍島也做了很多研究，劉金鵬等[16]運(yùn)用MIKE21 軟件對(duì)裕龍島及附近海域的波浪場(chǎng)和水動(dòng)力場(chǎng)進(jìn)行了模擬研究；費(fèi)成鵬等[17]利用MIKE21數(shù)學(xué)模型模擬了裕龍島建設(shè)前后的潮流、波浪、納潮量及水交換率等水動(dòng)力特征，探討了人工島群建設(shè)對(duì)龍口灣水動(dòng)力環(huán)境的影響；劉星池等[18]利用MIKE21 軟件模擬了裕龍島不同建設(shè)方案對(duì)龍口灣潮流變化和海底沖淤演變的影響。然而，前人的研究多集中于較大型的海灣或者開(kāi)闊區(qū)域的大型工程，研究方向也主要集中于潮流場(chǎng)、波浪場(chǎng)等水動(dòng)力方面，對(duì)于人工島等大型工程內(nèi)部跨河道工程建設(shè)對(duì)沉積動(dòng)力環(huán)境影響的系統(tǒng)研究很少。因此，本文針對(duì)山東裕龍島內(nèi)部跨河道工程的建設(shè)對(duì)沉積動(dòng)力環(huán)境的影響進(jìn)行了較為全面的研究。

圖1 裕龍島地理位置圖Fig.1 Location of the Yulong Island

裕龍島內(nèi)部各人工島之間有多條水道與外側(cè)海域相通，為了裕龍島項(xiàng)目的后續(xù)發(fā)展，需要建設(shè)跨河道工程，解決各人工島之間的連接問(wèn)題?？绾拥拦こ探ㄔO(shè)方案分為橋梁方案和管涵方案兩種。建設(shè)橋梁對(duì)區(qū)域海洋環(huán)境影響較小，但是建設(shè)成本高，施工難度較大；建設(shè)管涵成本低，難度小，但是對(duì)海洋環(huán)境影響較大?；诠こ探ㄔO(shè)實(shí)際考慮，在環(huán)境可接受范圍內(nèi)，盡可能建設(shè)管涵。因此，需要對(duì)比分析不同建設(shè)方案對(duì)沉積動(dòng)力環(huán)境的影響。本文利用研究區(qū)附近海域的潮位潮流、水深地形、表層沉積物、衛(wèi)星影像、海圖等資料，運(yùn)用數(shù)值模擬的方法，主要從水動(dòng)力、地形地貌沖淤、水交換等方面研究了裕龍島內(nèi)部12 個(gè)跨河道工程不同組合方案對(duì)沉積動(dòng)力環(huán)境的影響，為跨河道工程建設(shè)提供技術(shù)支撐，為裕龍島工程的后續(xù)建設(shè)和海洋環(huán)境保護(hù)提供理論依據(jù)[19-20]。

1 研究區(qū)及工程概況

龍口灣是屺坶島連島沙壩圍成的一個(gè)次生海灣，為萊州灣的一個(gè)附屬海灣[21]，整體地勢(shì)東南高、西北低，地貌主要為沖洪積平原或淺海平原，海岸類型主要為基巖海岸或砂礫質(zhì)海岸[22]，灣內(nèi)水深除航道外普遍小于10 m[23]。灣內(nèi)表層沉積物粒徑較細(xì)，主要以粉砂和砂為主[24]。潮流性質(zhì)以不規(guī)則半日潮流為主，潮流運(yùn)動(dòng)形式主要為往復(fù)流[25]。

裕龍島內(nèi)部3 條主水道分別為緯一河、經(jīng)一河、經(jīng)二河，水道寬度為40～400 m，平均水深約4 m，共需要建設(shè)12 個(gè)跨河道工程，即緯一河跨河道工程1、2、3，經(jīng)一河跨河道工程4、5、6、7、8，經(jīng)二河跨河道工程9、10、11、12（圖2）。截止2021 年底，緯一河通道3、經(jīng)一河通道6 和經(jīng)二河通道10 均已建成臨時(shí)道路，并且埋設(shè)管涵。橋梁方案建成橋面寬度約15 m，橋墩直徑約1 m，根據(jù)水道寬度建設(shè)橋墩數(shù)量不等；管涵方案建成路面寬度約15 m，管涵直徑約1 m，統(tǒng)一埋設(shè)4 根管涵。

圖2 跨河道工程位置圖Fig.2 Location of the cross-river project

2 建設(shè)方案

基于工程建設(shè)對(duì)沉積動(dòng)力環(huán)境和水交換等方面產(chǎn)生的影響[26-27]，選取4 種不同組合建設(shè)方案進(jìn)行數(shù)值模擬。

方案1：所有跨河道工程全部建設(shè)管涵；

方案2：經(jīng)一河跨河道工程建設(shè)橋梁，其余建設(shè)管涵，即通道1、2、3、9、10、11、12 建設(shè)管涵，通道4、5、6、7、8 建設(shè)橋梁；

方案3：現(xiàn)有工程基礎(chǔ)上，緯一河跨河道工程1、2 建設(shè)管涵，其余建設(shè)橋梁，即通道1、2、3、6、10 建設(shè)管涵，通道4、5、7、8、9、11、12 建設(shè)橋梁；

方案4：經(jīng)一河、經(jīng)二河跨河道工程建設(shè)橋梁，緯一河跨河道工程建設(shè)管涵，即通道1、2、3 建設(shè)管涵，通道4、5、6、7、8、9、10、11、12 建設(shè)橋梁。

3 研究方法

3.1 數(shù)學(xué)模型

本研究采用MIKE21 模型中的水動(dòng)力模塊、泥沙輸運(yùn)模塊和對(duì)流擴(kuò)散模塊，對(duì)研究區(qū)海域的潮流場(chǎng)、地形地貌沖淤和水交換進(jìn)行數(shù)值模擬[28-31]，共進(jìn)行兩個(gè)時(shí)間段的模擬計(jì)算，分別為2017 年5 月1—31 日和2018 年5 月1—31 日。模型采用非結(jié)構(gòu)三角網(wǎng)格剖分計(jì)算域，采用標(biāo)準(zhǔn)Galerkin 有限元法進(jìn)行水平空間離散，時(shí)間上采用顯式迎風(fēng)差分格式離散動(dòng)量方程與輸運(yùn)方程[32]。模型計(jì)算域范圍為遼寧登沙河和山東雞鳴島兩點(diǎn)以及岸線圍成的北黃海及渤海海域，并對(duì)裕龍島附近海域進(jìn)行局部加密（圖3），最小空間步長(zhǎng)約6 m。

圖3 網(wǎng)格分布及驗(yàn)證點(diǎn)位置Fig.3 Grid distribution and tidal verification sites on tidal level (red dots) and tidal current (blue triangles)

水深地形選取2005 年以來(lái)中國(guó)人民解放軍海軍航海保證部制作的1∶100 萬(wàn)海圖（10011 號(hào)），1∶15 萬(wàn)海圖（ 11370 號(hào)、 11570 號(hào)、 11710 號(hào)、11770 號(hào)、 11840 號(hào)、 11910 號(hào)） ， 1∶2.5 萬(wàn)海圖（11891 號(hào)）及2018 年中國(guó)海洋大學(xué)在裕龍島附近調(diào)查的水深地形測(cè)量資料，岸界依據(jù)2014—2017 年的衛(wèi)星影像資料確定。根據(jù)中國(guó)海洋大學(xué)2018 年在裕龍島附近海域調(diào)查的表層沉積物資料和歷史表層沉積物調(diào)查資料，確定沉積物類型、性質(zhì)、粒度特征等相關(guān)參數(shù)。風(fēng)資料參照龍口氣象站2002—2006 年每日資料統(tǒng)計(jì)，確定該區(qū)各向風(fēng)出現(xiàn)頻率輸入模型進(jìn)行計(jì)算。

3.2 水交換計(jì)算方法

假定在水道附近海域有同樣的溶解態(tài)保守污染物，使水體中污染物質(zhì)的濃度達(dá)到某一個(gè)特定的量值Wc，且初始時(shí)刻均勻分布在附近水域內(nèi)，假設(shè)水邊界入流時(shí)給定這種物質(zhì)在開(kāi)邊界的濃度為0，計(jì)算出不同時(shí)刻此種物質(zhì)的濃度值W，進(jìn)而通過(guò)以下公式計(jì)算不同時(shí)刻被區(qū)外海水置換的比率（也即水體交換率），來(lái)對(duì)比不同建設(shè)方案裕龍島內(nèi)部水道的水體凈化能力[11,33-36]。

式中，n為水體交換率，Wc為原有的污染物濃度值，W為每一時(shí)刻水體中的污染物濃度值。

本文選取裕龍島內(nèi)部河道及其周邊2 km 左右范圍內(nèi)海域作為水交換計(jì)算區(qū)域（圖2）。

4 結(jié)果

4.1 模型驗(yàn)證

利用大連、旅順、鲅魚(yú)圈、曹妃甸、大口河、濰坊港、北隍城、八角、煙臺(tái)港、龍口港等10 個(gè)潮位站歷史觀測(cè)資料經(jīng)調(diào)和分析后[37]，選用M2、S2、K1、O1四個(gè)分潮的調(diào)和常數(shù)預(yù)報(bào)出大潮期的潮位與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證；同時(shí)選用中國(guó)海洋大學(xué)2017 年5 月10—11 日在研究區(qū)附近進(jìn)行的2 個(gè)站位（C4、C6）潮位現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明，對(duì)應(yīng)觀測(cè)點(diǎn)上潮位模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)潮位資料基本吻合。

采用中國(guó)海洋大學(xué)于2018 年5 月18—19 日在研究區(qū)附近進(jìn)行的2 個(gè)站位（D1、D3）和2017 年5 月10—11 日（大潮）在研究區(qū)附近進(jìn)行的6 個(gè)站位（C1、C2、C3、C4、C5、C6）共27 小時(shí)海流同步連續(xù)觀測(cè)資料與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明，對(duì)應(yīng)觀測(cè)點(diǎn)上的潮流流速流向模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)潮流資料基本吻合，能夠較好地反映研究區(qū)周邊海域潮流狀況。限于篇幅限制，本研究?jī)H列出距離研究區(qū)較近的站位潮位驗(yàn)證曲線（C6、龍口港，圖4）和潮流驗(yàn)證曲線（D3、C6 站位，圖5）。

圖4 潮位驗(yàn)證曲線Fig.4 Tidal level validation curve

圖5 潮流驗(yàn)證曲線Fig.5 Tidal current validation curve

采用中國(guó)人民解放軍海軍司令部航海保證部出版的龍口港2002 年海圖和1992 年海圖水深地形資料進(jìn)行對(duì)比分析，計(jì)算典型斷面水深年變化量（圖6），將工程建設(shè)前的年模擬沖淤變化量與海圖水深變化量進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證沖淤數(shù)值模型的準(zhǔn)確性[38]。結(jié)果顯示，除了M-M′斷面5.5 km 處和N-N′斷面2.7、3.6 km 處進(jìn)行航道疏浚，水深變化較大之外，總體而言，從沖淤厚度和趨勢(shì)上看，模擬值與實(shí)測(cè)值基本吻合（圖7）。

圖6 水深變化對(duì)比斷面位置圖Fig.6 Location of the comparison section for water depth changes

圖7 水深變化對(duì)比驗(yàn)證結(jié)果Fig.7 The results of comparison and validation for water depth changes

4.2 潮流場(chǎng)模擬結(jié)果

本研究分別模擬了工程建設(shè)前和4 種不同工程組合建設(shè)方案的水道潮流場(chǎng)，結(jié)果如下：

（1）工程建設(shè)前

漲急時(shí)，緯一河流速為15～40 cm/s；經(jīng)一河整體由北向南流，流速為30～60 cm/s；經(jīng)二河整體由北向南流，北側(cè)流速小于10 cm/s，南側(cè)和中間區(qū)域流速為10～30 cm/s。

落急時(shí)，緯一河流速為20～40 cm/s；經(jīng)一河整體由南向北流，流速為20～45 cm/s；經(jīng)二河整體由北向南流，流速為10～30 cm/s（圖8）。

圖8 工程建設(shè)前漲急時(shí)和落急時(shí)潮流場(chǎng)Fig.8 Tidal current field during flood tide and ebb tide before cross-river engineering

（2）建設(shè)方案1

漲急時(shí)和落急時(shí)，除管涵附近外，其他海域潮流流速整體較小，一般小于5 cm/s（圖9）。

圖9 方案1 漲急時(shí)和落急時(shí)潮流場(chǎng)Fig.9 Tidal current field during flood tide and ebb tide of Plan 1

（3）建設(shè)方案2

漲急時(shí)和落急時(shí)，緯一河和經(jīng)二河潮流流速整體較小，一般小于5 cm/s；經(jīng)一河整體流速為30～50 cm/s（圖10）。

圖10 方案2 漲急時(shí)和落急時(shí)潮流場(chǎng)Fig.10 Tidal current field during flood tide and ebb tide of Plan 2

（4）建設(shè)方案3

漲急時(shí)，緯一河和經(jīng)二河潮流流速小于5 cm/s；經(jīng)一河整體由北向南流，整體流速小于10 cm/s。

落急時(shí)，緯一河整體潮流流速小于5 cm/s；經(jīng)一河整體由南向北流，南側(cè)流速小于10 cm/s，北側(cè)流速為10～20 cm/s；經(jīng)二河南側(cè)流速小于5 cm/s，北側(cè)流速為10～20 cm/s（圖11）。

圖11 方案3 漲急時(shí)和落急時(shí)潮流場(chǎng)Fig.11 Tidal current field during flood tide and ebb tide of Plan 3

（5）建設(shè)方案4

漲急時(shí)，緯一河潮流流速小于5 cm/s；經(jīng)一河整體由北向南流，流速為30～60 cm/s；經(jīng)二河整體由北向南流，北側(cè)流速小于10 cm/s，南側(cè)流速為10～30 cm/s。

落急時(shí)，緯一河潮流流速小于5 cm/s；經(jīng)一河整體由南向北流，流速為20～45 cm/s；經(jīng)二河整體由北向南流，流速為10～30 cm/s（圖12）。

圖12 方案4 漲急時(shí)和落急時(shí)潮流場(chǎng)Fig.12 Tidal current field during flood tide and ebb tide of Plan 4

4.3 地形地貌沖淤模擬結(jié)果

本研究分別模擬了工程建設(shè)前和4 種不同工程組合方案的沖淤情況（圖13、14），由結(jié)果可知：

圖13 工程建設(shè)前年沖淤變化Fig.13 The annual changes in erosion and siltation before construction of river-crossing project

圖14 各方案年沖淤變化Fig.14 The annual changes of erosion and siltation of each plan

工程建設(shè)前整體以微侵蝕為主，其中緯一河西側(cè)微侵蝕，東側(cè)微淤積，年淤蝕量小于2 cm；經(jīng)一河以侵蝕為主，年侵蝕量為2～8 cm；經(jīng)二河北側(cè)以侵蝕為主，年侵蝕量為4～8 cm，南側(cè)微淤積，年淤積量為2 cm 左右。

方案1 整體以微淤積為主，年淤積量1 cm 左右；經(jīng)二河北側(cè)微侵蝕，年侵蝕量小于2 cm。

方案2 緯一河微淤積，年淤積量小于2 cm；經(jīng)一河以侵蝕為主，年侵蝕量為2～8 cm；經(jīng)二河北側(cè)以侵蝕為主，年侵蝕量小于2 cm，經(jīng)二河南側(cè)微淤積，年淤積量小于2 cm。

方案3 整體以微淤積為主，年淤積量1 cm 左右；經(jīng)二河北側(cè)微侵蝕，年侵蝕量小于2 cm。

方案4 緯一河微淤積，年淤積量小于2 cm；經(jīng)一河以侵蝕為主，年侵蝕量為2～8 cm；經(jīng)二河北側(cè)以侵蝕為主，年侵蝕量為4～8 cm，經(jīng)二河南側(cè)微淤積，年淤積量約2 cm。

4.4 水交換模擬結(jié)果

本研究分別模擬了工程建設(shè)前和4 種不同工程組合方案14 d 水交換情況（圖15、16），由結(jié)果可知，工程建設(shè)前水道內(nèi)水體100%發(fā)生交換，水交換較好；方案1 水道內(nèi)絕大部分區(qū)域水交換率小于60%，水交換較差；方案2 緯一河、經(jīng)二河大部分區(qū)域水交換率小于60%，經(jīng)一河水交換率超過(guò)90%；方案3 水道內(nèi)大部分區(qū)域水交換率小于50%，水交換較差；方案4 緯一河西側(cè)大部分區(qū)域水交換率超過(guò)50%，其余水道水交換率超過(guò)90%，水交換較好。

圖15 工程建設(shè)前水交換率分布圖Fig.15 The water exchange rate before construction of river-crossing project

圖16 各方案水交換率分布圖Fig.16 The water exchange rate of each plan

5 影響分析

5.1 水動(dòng)力影響分析

裕龍島內(nèi)部水道潮流主要受龍口灣內(nèi)潮流特征影響，為了分析各跨河道工程對(duì)水道內(nèi)潮流場(chǎng)的影響，選取大潮期一個(gè)完整潮周期（13 h）的平均流速對(duì)比，在緯一河、經(jīng)一河、經(jīng)二河分別選取5 個(gè)特征點(diǎn)，共15 個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行流速對(duì)比（圖17）。

圖17 潮流流速對(duì)比點(diǎn)位置圖Fig.17 Location of comparison points for tidal current velocity

由結(jié)果可知，跨河道工程使水道內(nèi)潮流流速整體減小，對(duì)水道內(nèi)水動(dòng)力環(huán)境產(chǎn)生了一定影響。緯一河西部，各方案對(duì)流速影響都較大，工程建設(shè)造成潮流流速普遍減小，減小量可達(dá)20 cm/s 左右，變化率90%左右；緯一河?xùn)|部，方案4 對(duì)潮流流速影響較小，其余方案對(duì)潮流流速影響較大，流速減少普遍超過(guò)7 cm/s，變化率70%左右；經(jīng)一河，方案2、方案4 對(duì)潮流流速影響較小，方案1、方案3 使潮流流速明顯減小，減少量普遍超過(guò)20 cm/s，變化率80%左右；經(jīng)二河北側(cè)，建設(shè)前和各方案的流速均較小，工程建設(shè)對(duì)潮流流速影響不大；經(jīng)二河南側(cè)，方案4 對(duì)潮流流速影響較小，其余方案使潮流流速明顯縮小，變化率超過(guò)70%（表1，圖18）。

表1 不同方案各特征站位平均流速表Table 1 The average velocity at feature points of each plancm/s

圖18 不同方案特征點(diǎn)平均流速對(duì)比圖Fig.18 Comparison in average velocity at feature points of each plan

從水動(dòng)力角度考慮，水道水動(dòng)力強(qiáng)，有利于區(qū)域污染物擴(kuò)散，有利于海洋環(huán)境保護(hù)和項(xiàng)目持續(xù)發(fā)展[13]。本研究中方案1 和方案3 對(duì)潮流流速影響明顯，工程建設(shè)造成水道內(nèi)水動(dòng)力減弱，大部分區(qū)域流速小于5 cm/s，明顯不合適。方案2 在緯一河和經(jīng)二河對(duì)潮流流速影響明顯。方案4 整體對(duì)潮流流速影響較小，水道內(nèi)水動(dòng)力較強(qiáng)，對(duì)水動(dòng)力環(huán)境影響最小。

5.2 地形地貌沖淤影響分析

根據(jù)模擬結(jié)果，工程建設(shè)前，水道內(nèi)整體以微侵蝕為主，僅在緯一河?xùn)|側(cè)和經(jīng)二河南側(cè)發(fā)生微淤積，年淤積量2 cm 左右。方案1 和方案3 水道整體以微淤積為主，年淤積量1 cm 左右；方案2 和方案4 緯一河和經(jīng)二河南側(cè)以微淤積為主，年淤積量2 cm 左右，經(jīng)一河和經(jīng)二河北側(cè)以微侵蝕為主，年侵蝕量為2～8 cm。各方案均對(duì)水道沖淤產(chǎn)生了一定影響，方案1 和方案3 影響較大，造成水道內(nèi)大面積淤積；方案2 和方案4 影響較小，僅造成了緯一河的微淤積。

水動(dòng)力的強(qiáng)弱直接影響河道內(nèi)的沖淤變化。淤積會(huì)導(dǎo)致河道阻塞，污染物匯集，嚴(yán)重影響工程建設(shè)發(fā)展。強(qiáng)烈侵蝕會(huì)造成堤壩坍塌，影響人工島的穩(wěn)定。微弱侵蝕最有利于河道穩(wěn)定和污染物擴(kuò)散，有利于項(xiàng)目持續(xù)發(fā)展。本研究中各方案，河道均不會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈侵蝕和淤積，方案2 和方案4 對(duì)沉積動(dòng)力環(huán)境影響相對(duì)較小。

5.3 水交換影響分析

根據(jù)14 d 水交換率計(jì)算結(jié)果，工程建設(shè)對(duì)水道內(nèi)水交換影響較為明顯。工程建設(shè)前水交換率為100%，水交換好；方案1 水道內(nèi)絕大部分區(qū)域水交換率小于60%，水交換較差；方案2 緯一河、經(jīng)二河大部分區(qū)域水交換率小于60%，水交換整體較差；方案3 水道內(nèi)大部分區(qū)域水交換率小于50%，水交換較差；方案4 緯一河西側(cè)大部分區(qū)域水交換率大于50%，其余水道水交換率超過(guò)90%，水交換整體較好。

從水交換角度考慮，方案1、方案2 和方案3 水交換均較差，不利于區(qū)域污染物擴(kuò)散。方案4 水交換較好，滿足水道水體交換的需要，有利于海洋環(huán)境保護(hù)。

跨河道工程建設(shè)使裕龍島內(nèi)部水道潮流流速整體減小，部分區(qū)域減小量超過(guò)20 cm/s，減弱了水道內(nèi)水動(dòng)力環(huán)境。方案1 和方案3 對(duì)潮流流速影響明顯，大部分區(qū)域流速小于5 cm/s；方案2 在緯一河和經(jīng)二河對(duì)潮流流速影響較大；方案4 僅在緯一河西部對(duì)潮流流速影響較大，對(duì)整體潮流流速的影響相對(duì)較小，水道內(nèi)水動(dòng)力相對(duì)較強(qiáng)。

工程建設(shè)對(duì)水道內(nèi)沖淤環(huán)境產(chǎn)生一定影響，改變了水道的微侵蝕環(huán)境。方案1 和方案3 造成水道大面積淤積，年淤積量1 cm 左右；方案2 和方案4 主要造成緯一河微淤積，最大年淤積量2 cm 左右，其他區(qū)域以微侵蝕為主。

工程建設(shè)造成水交換率下降，明顯影響水道內(nèi)水交換。方案1、方案2 和方案3 造成水道內(nèi)大部分區(qū)域水交換率低于60%，水交換均較差；方案4 僅影響了緯一河西側(cè)部分區(qū)域水交換率，其余水道水交換率超過(guò)90%，水交換整體較好（表2）。

表2 不同方案綜合對(duì)比表Table 2 Comprehensive comparison of each lan

6 結(jié)論

（1）跨河道工程建設(shè)使裕龍島內(nèi)部水道潮流流速整體減小，部分區(qū)域減小量超過(guò)20 cm/s（變化率約90%），減弱了水道內(nèi)水動(dòng)力環(huán)境。

（2）工程建設(shè)對(duì)水道內(nèi)沖淤環(huán)境產(chǎn)生一定影響，改變了水道的微侵蝕環(huán)境。方案1 和方案3 造成水道大面積淤積，方案2 和方案4 主要造成緯一河微淤積，最大年淤積量2 cm 左右。

（3）工程建設(shè)造成水道內(nèi)水交換率下降，明顯影響水道內(nèi)水交換。方案4 僅造成緯一河西側(cè)水交換率下降，其余方案水道內(nèi)大部分區(qū)域水交換率低于60%。

（4）方案4 對(duì)水道內(nèi)沉積動(dòng)力環(huán)境影響整體較小，同時(shí)盡可能利用了現(xiàn)有工程，符合工程建設(shè)的實(shí)際要求。

（5）海岸工程建設(shè)應(yīng)優(yōu)先考慮海洋環(huán)境保護(hù)，在環(huán)境可接受范圍內(nèi)，盡可能降低投資成本，實(shí)現(xiàn)工程和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。