附：“胶莱运河”项目的水动力条件可行性分析（潮汐、潮流）
附：
“胶莱运河"项目的
水动力条件可行性分析(潮汐、环流)
1项目背景和必要性
1．1项目背景
胶州湾、莱州湾分处黄海、渤海，均属半封闭海湾。根据《全国海洋功能区划》和《山东省海洋功能区划》，莱州湾与黄河口及其毗邻海域内石油、天然气储量大，宜盐面积和地下卤水分布广泛，渔业和矿产资源丰富，是渔业资源利用和养护区、矿产资源利用区、海水资源利用区、海洋保护区和港口航运区；胶州湾及其邻近海域航道通畅，不淤不冻，海洋基础生产力较高，是港口航运、旅游、渔业资源利用和养护区。近年来，两湾内的水交换能力减弱，由于过度捕捞、填海造地、陆源污染等原因造成海域环境不断恶化。
开凿贯通胶州湾、莱州湾的人工海河，形成环胶东半岛的渤海、黄海大环流，增强两湾内的水交换能力，从而在根本上改善渤黄海海域生态环境。治理污染是“胶莱运河"项目的主要内容之一。胶州湾、莱州湾之间有胶莱河相连，地势平坦，工程建设具有较好的条件。历史上，元、明时期就曾建有胶莱运河，进行南粮北运。“胶莱运河”项目是在现有的胶莱河和大沽河的基础上进行开挖整治、加宽加深，使“胶莱运河”成为一条贯通胶州湾和莱州湾，既改善海域生态环境，促进海洋资源恢复，又能通行轮船，促进区域经济发展的大运河。
“胶莱运河"项目一经提出就广为专家学者、政府部门和社会各界关注。山东省政府及国家海洋局主要领导均先后表示对此项目的支持和重视。山东省海洋与渔业厅曾组织相关专家学者初步论证和研讨了“胶莱运河”对于加速和提高两湾水体的交换能力，改善渤海湾的生态环境，搭建渤黄海新的海上航运通道，满足3000～5000吨船舶的通航能力，并以航运的发展拉动和推进邻近地区的经济发展的重要意义。
1.2项目必要性
渤海是我国唯一的半封闭内海，具有独特的资源优势和地缘优势，素有“鱼池、油池、盐池”和“黄金渔场”之称，是环渤海经济圈的重要支持系统。莱州湾作为渤海主要海湾之一，是黄渤海多种鱼、虾、蟹类的产卵场、索饵场、育幼场，具有重要而独特的海洋资源和生态价值。莱州湾水深较浅，水动力弱，自净能力差，湾内陆源排污同益严重，成为渤海中污染的“重灾户”，生态灾害触目惊心：湾内局部海域已呈“荒漠化”，优质鱼虾类已形不成渔汛；海岸系统日趋不稳定，岸段侵蚀严重；海水倒灌，土地盐渍化加剧；湿地生态系统退化，自然风景区遭到破坏。局部地区污染极为严重。胶州湾属半封闭型海湾，也同样存在污染严重、水交换不畅的问题。由于生态环境的恶化，生物多样性明显减少，近岸海区赤潮频发，环境污染和生态损害带来了巨大的经济损失。因此，采取有力措施治理莱州湾、胶州湾的污染问题，不但能改善海洋生态环境，也能带来巨大的经济效益。
有关研究显示，渤海作为半封闭内海，水体全部交换一次需要30年时间。莱州湾和胶州湾在一个潮汐涨落周期内，湾内外海水交换的量是很有限的。胶莱两湾内外水体交换缓慢，污染物不能很快稀释扩散是其海洋环境持续恶化的重要原因。
根据已有的相关结果显示：“胶莱运河”两端存在明显的海平面差异和由于潮汐位相不同而存在的潮位差异，具备形成一定时段内稳定单向流的基本条件。开凿“胶莱运河”后，胶莱两湾的水体交换周期可大大缩短，有助于加快胶莱两湾的水交换，达到最大限度地利用海洋的“纳污”能力，有效降低环境污染的危害，降低环境治理的成本，改善生态环境、保护海洋资源的目的。
目前应迅速开展“胶莱运河”预研项目的论证工作，数值模拟和分析水交换的速度和周期，为“胶莱运河”项目提供水动力可行性论证依据。
2 “胶莱运河”水动力初步分析结论
2.1自然状态下的水动力状况
胶州湾多年平均海平面比莱州湾多年平均海平面高
两湾水体如能形成交换，交换效果好坏取决于海河的断面结构和尺度——宽度、深度、长度和底床糙率。一般说来，断面越大、糙率越小，长度越短，则水流越顺畅，水交换效果越好。水交换效果与工程投资是一对矛盾，科学合理确定断面，优化工程方案是项目预研和工程可行性研究的工作重点。
总之，“胶莱运河”会在莱州湾与胶州湾之间通过成山头，形成新的环山东半岛大环流系统。海水的具体运动规律可以通过数值模拟掌握。为此可以通过预研项目进行科学研究。
这种自然状态下的环流，不需要在两个湾的湾口处建水库，可节省部分投资料，但其环流可能不一直沿同一方向。
2.2人为干涉下的水动力状况
由于胶州湾的潮差(
这种人为干涉下的环流其优点是容易形成稳定的环流系统，但在运河的某个湾口(最好是胶州湾口)处需要建立大型水库，以保持稳定的水位差，当然这样可以抬升水位，从而在挖掘运河时可适当挖浅一点，从而间接节省很多投资。
3 “胶莱运河"预研项目水动力可行性研究的基本思路和预期目标
3.1水动力可行性预研项目的研究思路
水动力条件是人工海河项目能否成立的主要前提条件，工程的实施也将引起两湾及海河水动力环境的重大改变。开展“水动力可行性”专题研究，编制项目预可行性研究报告，论证“胶莱运河”、莱州湾、渤黄海和胶州湾构建的环胶东半岛大环流的可行性，分析“胶莱运河”的科研价值、经济和社会效益，提出因开挖胶莱运河而可能引发的局部地区耕地品质下降，土地盐碱化，泥沙洄淤，地下水资源污染等负面影响的防护措施。
3.2预期目标
“胶莱运河”作为一项宏大工程，将改变周边区域的环境、社会、经济、战略格局，产生多方面的综合效益。胶莱人工海河建成后，最主要的功能是沟通两湾、沟通黄渤海，形成半岛环流，加快胶莱两湾乃至渤海的水循环，从而提高水体自净能力，促进海洋生态环境改善和海洋生物资源的恢复。从而，从空间上大大缩短了山东半岛南部沿海港口与渤海西部沿岸港口间的航运距离，提供了新的通航线路，带来巨大的经济效益，具有重大的战略意义。“胶莱运河”的开通，沿河两岸将形成新的旅游热点，山东半岛滨海旅游业将会迅猛发展。
针对海河工程的水动力条件及工程对水动力环境的影响，在项目预研阶段，拟以水动力数值模拟方法对工程方案的水动力可行性进行论证，对工程方案进行初步断面计算和优化，对海河及两湾的水动力环境变化进行预测。
开展预研项目的研究，着重研究不同季节、天气条件(尤其是发生赤潮、风暴潮和台风等灾害时)下“胶莱运河”水动力结构的变化，为下一步开展“胶莱运河”选线、工程设计参数、防淤减污、防治土地盐碱化、建立应急预警系统等科技问题的具体论证和实施提供数据和科学理论支撑。
4水动力可行性研究的主要内容和方法
具体研究内容和方法为：
4.1胶州湾顶水库建设相关参数确定
调查、分析选择在胶莱运河入口、胶州湾顶建设合适的人工海水水库的库址和库容，以便保证胶州湾一端比莱州湾高2
4.2海洋水文要素主要是潮汐观测和分析、预报
(1)作出运河胶州湾入口处水文要素分析、预报(包括在胶州湾顶胶莱运河入口设立永久性验潮站)。它是施工和日常管理的基础依据。
(2)水文基础资料、邻近海域实测资料搜集。
(3)水文、泥沙等要素综合分析，保证流路畅通。
4.3潮流数值模式
建立以一河、两湾为主要范围的潮流场数值模型。以两湾现有潮汐参数为基础，并结合实测潮位资料。模式由两个三维海湾模式(胶州湾和莱州湾)与一个一维河道模式(人工海河)嵌套而成。分别以人工海水库胶州湾入口比莱州湾出口高
4.4建立水动力模型，确定“胶莱运河”适宜的宽度和深度
为了达到加快胶莱两湾水体交换的目的，运河的河道必须具备相当的宽度和深度，保证一定的过水断面。人工海河宽度过窄则难以达到理想的水交换效果，过宽则工程量浩大、占用耕地过多。深度过大则工程难度大、海湾连接段泥沙洄淤威胁大，深度过小则影响水交换效果、航运功能受限。通过两湾工程前后的三维潮流场数值模拟，分析两湾工程前后潮流场的变化及其可能影响。通过人工海河河道水流数值模拟，定量给出河道中水流、水位的沿程变化，为分析人工海河水交换能力提供依据。利用上述模式，针对不同的河道断面方案进行模拟，研究评估两湾水交换的效果，对断面方案进行比选和优化。
4.5泥沙数值模拟
利用三维浅海数值模型，模拟和分析“胶莱运河”对胶莱两湾的三维环流场结构和季节变化，研究台风、寒潮等特殊天气条件以及爆发赤潮、风暴潮等海洋灾害时，对胶莱两湾环流场的影响，为河道入海段防泥沙洄淤、河道通航和港口设施建设提供相应的参数数据。胶莱两湾水深浅，滩面坡度小，应着力防止泥沙洄淤而拥堵河道。“胶莱运河”建成后兼有通航功能，适当的河道深度可通航3000-5000吨级船舶，在沿线需配套建设港口及通航设施。
4.6水动力对环境的影响
以潮流场数值模式为基础，对水温、盐度进行模拟，研究两个湾中特别是人工海河口及河道中的水温、盐度分布及变化。为环境评估特别是对海水入侵和土壤盐碱化的评估提供支持。基于水动力和浅海数值模型，深入研究“胶菜运河”建成后对胶莱两湾的水动力环境的正面和负面影响。
中国海洋大学 陈宗镛、左军成、杜凌
电话：0532-82865194，135530011
Emai1：zuo@ouc.edu.
cn 2006．2．10
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