水文学论文
一、黄骅港发展概况
黄骅港是我国重要的能源输出港，2015 年完成货物吞吐量 1.7 亿吨，集装箱吞吐量 50 万 TEU.黄骅港有神华煤炭港区和综合港区两个主港区，神华煤炭港区 2001 年开港，综合港区 2010 年开港。两港区现共有万吨级以上生产泊位 33 个，各自拥有独立的航道和掩护水域，神华煤炭港区货物以煤炭为主，综合港区以矿石和集装箱为主。
1.航道情况
神华煤炭港区航道中线与综合港航道中线距离为 3600 米，两条航道都是人工航道。神华煤炭港区的航道是 5 万吨级有条件双向通航航道，全长约为 24海里，自新口门至最里面的 100 泊位前沿，距离约为 8海里。综合港区的航道是 20 万吨级单向通航航道，全长约为 33 海里，自口门至最里面的冀海码头前沿，距离约为 9 海里。
2.防波堤
神华煤炭港区一期工程建设的防波堤呈环抱式，南、北防波堤共长约 11 公里，南、北防波堤外端至老口门处，宽度约为 600 米。2004 年开始的航道整治工程，新建南、北防沙堤总长 21.6 公里，新口门宽度约为1000 米。综合港区防波堤呈环抱式，全长约为 23 公里，综合港区防波堤口门宽度约为 960 米。
3.水文气象
黄骅港是大风较多的港口，强风向为 ENE,次强风向为 NE.黄骅港海域属于不规则半日潮，张潮流向为 290°、流速 1.4kn;落潮流向为 85°、流速 1kn.两个港区的防波堤口门附近，由于受到防波堤阻挡的作用，防波堤口门处的流向与航道的夹角较大，流速较快，在潮差大于 2 米的初涨阶段，流速可达 2 节以上。
二、黄骅港冰情概况
黄骅港是全球纬度最低的季节性结冰海域之一，冬季寒潮侵袭时容易形成较大范围的冰区，严重影响船舶通航安全和港口生产运营效率。黄骅港初冰日在12 月上旬，以冰皮、尼罗冰、莲叶冰为主，不影响船舶航行和靠离泊，但当冰量较多时，冰絮容易堵塞海底门，造成主机高温。盛冰日在 12 月下旬，融冰日在 2月下旬。在盛冰期，以灰冰和灰白冰为主，由于船舶航行和海浪的作用，使海冰叠加起来，某些区域叠加厚度可达 30 厘米左右，严重影响船舶航行和靠泊作业。
黄骅港水域每年的冰情差别较大，2015 年为最轻的 1 级，2013、2014 为 1.5 级。2009 年冰情最为严重，达到了 4 级，在当年的海冰灾害中，黄骅港 24 海里长的人工航道有 20 多海里被浮冰覆盖，冰层平均厚度在 15-30 厘米，最厚冰层达到半米多；港池浮冰厚 30-40 厘米，最厚叠冰处达到 1 米以上。
三、黄骅港海冰灾害的形成原因
1.海水盐度偏低
河流入海和大面积晒盐造成了黄骅港水域海水盐度偏低。黄骅港位于河北、山东两省交界处，漳卫新河（山东省境内）与宣惠河（河北省境内）交汇的大口河、南排河、北排河、独流减河、子牙新河等多条河流在黄骅港水域入海，淡水的汇入，降低了海水盐度。黄骅港地区周边有大量的盐场，晒盐会使海水的盐分析出，降低海水的盐度。海水的冰点与海水盐度成线性关系，盐度越低冰点越高，黄骅港水域海水盐度偏低，所以海水更容易结冰。
2.滩宽水浅
老黄河口埕北海区在黄骅港水域，由黄河水搬运的泥沙，受到潮水的顶推、冲刷形成了“滩宽水浅”的地形。黄骅港水域海底坡度非常平缓，水深很浅，从不受潮水侵蚀的岸边到 5 米等深线，距离约为 15 海里。浅水使海水与寒冷空气接触面大，寒潮来袭时海水降温快，由于水体保温效果比深水海域差，所以海水结冰快，可迅速发展形成较大范围的沿岸冰区。
3.风向、地理位置和环抱掩护水域形状的影响
黄骅港冬季多出现持续的偏北风，无风日很少，寒潮对海冰发展影响很大。寒潮大风天气每年约发生十多次，时间一般在 11 月份至次年 3 月份，主要集中在 12 月份至次年 2 月份，持续时间较长的寒潮大风平均每月 2~3 次。寒潮来袭时，随着气温的急剧下降，风力一般为 7~8 级，最大可达 10 级以上，强风向为ENE,次强风向为 NE.近年来随着气候的异常变化，寒潮发生的频率也有所增加。黄骅港处于渤海湾的西南沿岸，受冬季常风向影响和寒潮大风影响时都处于下风，渤海湾的海冰在风力的作用下漂入黄骅港水域，形成大面积的冰区。
神华煤炭港区的防沙堤和防波堤，形成了葫芦形状的两个内宽外窄的掩护水域（见图 1）。在 8 海里长的葫芦形掩护水域，老防波堤口门的宽度仅约为 600米，新防波堤口门的宽度仅约为 1000 米。综合港区的防波堤，形成了口袋形状的掩护水域。在 9 海里长的口袋形掩护水域，防波堤口门的宽度仅约为 960 米。
神华煤炭港区和综合港区的两个掩护水域的防波堤口门都处于冬季强风向和次强风向的上风位置，在ENE 或 NE 的大风作用下，伴着潮水，大量海冰涌入掩护水域。海冰进入防波堤口就像钻进葫芦和口袋里一样，进来的多出去的少，直到填满了整个防波堤内的航道水域和港池。涌进来的海冰，在风力和潮水的作用下越积越厚，随着气温的降低，层层叠叠冻在一起，形成了面积大、冰层厚的叠冰区。
四、海冰对港口生产和船舶的危害
1.海冰对灯浮破坏严重
海冰在大风、水流的作用下移动，就会形成流冰，流冰会将灯浮压到浮冰之下，刮掉灯浮的油漆、顶端灯器和标识物，使灯浮失去导航定位的效能。在冰区，许多灯浮都会被压在冰下，灯浮的油漆、顶端灯器和标识物几乎都会被刮掉。有少数灯浮，还会在大块流冰的强大作用力下，整体移位、断链漂失，成为碍航物。整体移位到航道中的灯浮，如果被流冰压在冰下无法被发现时，就有可能与船舶发生碰撞。冰期灯浮损坏率很大，在 2009-2010 年度的冬季，灯浮坏损率高达 90%.
2.海冰对船速的影响
冰区海冰层叠聚集，尤其是在口门附近的厚冰区，船舶航行困难，经常会使船速急剧下降。如浮冰过厚船舶无法破冰前行，与浮冰的相对速度变为零时，就形成了冰困局面。涨落潮时，流冰在口门强流和防波堤约束力的作用下，几乎与航道垂直运动，船舶航行至此遇到流冰，如果降速太大或者形成冰困，就有碰撞灯浮、搁浅、甚至触碰防波堤的危险。
3.海冰对船舶的影响
当主机循环水使用外循环时，海冰极容易堵塞海底门，造成主机高温停车、船舶失控，严重的还会造成全船失电。遇到厚冰区，船舶降速严重时，容易造成主机负荷突然增大，损坏船舶主机。船舶在冰区中航行，冰体与船体的撞击会刮掉油漆、锌块，刮伤船壳；船舶与大块硬冰猛烈的撞击力还会造成局部船体受损；海冰也有可能损坏螺旋桨和舵，尤其是在压载状态下。
5.海冰对靠离泊的影响
大量海冰在港池聚集，对船舶靠离码头影响比较大，进港船难于靠拢码头，出港船难于调头转向，船舶靠离码头速度明显要慢很多，有时候还会出现自引船靠不上码头而临时申请引航员重靠的情况，这些都严重影响了冰期港口生产的运营效率。另外，拖轮作业时如被大船挤到厚冰区，会难于控制，严重的有被挤翻的危险。
6.海冰对通航的影响
冰期进出港航行极易导致险情高发，据黄骅港引航站统计，在 2009 年的海冰灾害中，引航员共计排除主机短时停车、冰困的险情 60 余起；执行因主机失控、全船失电，必须拖航的抢险任务 20 余次。海冰减慢了船舶通过航道速度的同时，还会因为其引发的险情，而使航道被迫暂时关闭，这些都严重影响了港口的生产运营效率。
五、冰期防冰、抗冰的措施
（1）破冰。对于港池内的海冰，可派拖轮不定时破冰，并在靠泊时集中破冰，保证港池、码头前沿不出现大块儿冰体。航道上的海冰对航行有影响时，可派拖轮在口门处破冰，冰情严重时，还要增派拖轮在航道上的厚冰区实行 24 小时往返破冰，保证船舶航行安全。（2）护航。船舶进出港时，派拖轮在口门附近流冰最重的区域护航，逐一协助航行困难的船舶；在船舶发生冰困时要进行破冰协助，必要时顶推大船船尾增加动力。（3）优化进出港顺序。多艘船舶进出港时，要合理调整前后顺序，破冰能力强、主机功率大、船况好的船舶应排在前面，小型船排在后面穿插排序；小船在大船后的航行间距要适当缩小，大船在小船后的航行间距要适当增大，要密切注意前船的速度变化，船舶靠泊时，要按泊位顺序，由里向外依次靠泊。（4）使用 DGPS 导航。冰区灯浮被破坏时将失去导航作用，而岸上导标因作用距离有限等原因，很少能起到导航的作用，所以要使用 DGPS 导航设备才可以获取精确的船位，确保进出港船舶的安全。DGPS 导航设备的海图要及时更新，在确保设备工作正常后，再进行船舶进出港操作，船舶上下线时要远离灯浮位置。（5）主机循环水的选择。船舶主机冷却系统应使用内循环，如果没有内循环系统，海底阀应改为低位，并试验各海底阀箱的蒸气或压缩空气冲冰阀，清理各海水进口滤器，保证拆装迅速，备齐工具，随时准备拆开滤器清除冰块。（6）调整船舶吃水。空船进出港前要保证有适当吃水差，要尽量使螺旋桨没在水面以下，以此保护螺旋桨和舵，提高螺旋桨的推进效率，提供更大的破冰动力。（7）确保船舶设备正常运转。船舶进入冰区前，要保证主机、辅机、舵机、锚机、缆机都正常可靠，锅炉和加温设备，应彻底检修，保持其正常状态，并准备必要的备件。船舶要做好防冰措施，做好应急堵漏准备。