关于长江口深水航道维护条件与流域来水来沙关系的初步分析

长江口深水航道一、二期工程建成后,航道回淤量得到了控制.分析其原因,长江流域进入河口的泥沙近十多年来明显减少,但河口水体含沙量并未减少.河口下段由于存在明显的泥沙再悬浮过程,泥沙活动总量远大于流域来沙量.因此,在一定时期内,流域来沙减少不会显著改善航道的维护条件.另一方面,河相关系分析和实测地形资料表明,近十多年来长江口内沙洲面积持续减少,分析认为应与流域来沙减少和变细有关.一段时期内,河床演变趋于活跃,增加了泥沙活动,对航道维护有不利影响.     

长江口近期来沙量变化及其对河势的影响分析*

长江来水来沙变化影响因素众多,除自然因素外,人类活动对河流水沙运动影响越来越显著。作为长江流域的终端,长江口地区既受自然因素影响,同时也显著地受到流域人类活动的影响。采用Mann-Kendall法分析大通站近几十年的泥沙监测资料,结果表明:近几十年来,大通站的年均输沙量一直呈下降趋势,2003年大通站的年均输沙量出现显著下降。长江口来沙量减少主要是由于流域来沙量的显著减少,与水库工程拦沙、长江上游水土保持工程、人工采沙及中游河道泥沙淤积等因素有关。长江口来沙量减少对南支及口外三角洲影响相对明显,均表现为冲刷特征,对此长江口综合治理相关部门应当充分给予重视。     

长江口径流来沙量减小对河口含沙量的影响

针对近年来长江流域来沙量大幅减小对长江河口含沙量的影响问题进行统计分析、对比研究。利用大通站来沙量数据,统计分析1950—2011年输沙量的变化,得出长江口近期径流来沙量大幅减少。对长江口各汊道1978—2011年实测含沙量进行统计分析,得知长江口径流来沙量减小对河口含沙量的影响。研究结果表明:1)长江口来沙量减小,使得口内段南支、南港总体含沙量水平明显减小,口外含沙量亦有所减小,但拦门沙区段的含沙量基本不变。减小幅度从内、外两侧向拦门沙降低。2)拦门沙区段水体含沙量主要与河口区滩地泥沙来源丰富、泥沙活动规模大、潮汐动力强以及盐淡水混合综合影响形成河口最大浑浊带等密切相关,上游来沙量减小对该区段含沙量变化规律的影响尚不明显。     

无围堰条件下横沙浅滩接纳长江口深水航道维护疏浚土的可能性分析

受流域来沙持续减少影响,长江河口拦门沙区域已普遍进入侵蚀状态,滨海湿地资源流失日趋明显。同时,长江口深水航道疏浚维护量也有所减少,疏浚土资源日趋宝贵。近年来疏浚维护量基本稳定在5 500万～6 000万m~3/a。利用航道疏浚土就近补给受侵蚀浅滩,可成为未来疏浚土资源化利用的重要方向。从培育生态滩涂角度出发,无围堰条件下的吹填上滩是需要研究的工艺选项。以横沙浅滩为例,借鉴淤泥质海床在波浪作用下动力响应的黏弹性模型和连云港外航道疏浚土实测流变特性参数,研究分析了淤泥海床在不同来波波高和不同浮泥密度下的波高衰减率,得到浮泥密度1. 20～1. 30 g/cm~3时消浪效果最大等结果。该思路和方法可为长江口航道疏浚土无围堰吹填工艺论证提供参考。建议对长江口航道疏浚土的动态流变特性等开展试验研究。     

上海国际航运中心建设的区域合作与国际合作

一、避开长江口拦门沙,加强跨省市区域合作。 有专家认为,长江口深水航道的整治工程是解决上海深水航道和深水港区的最佳途径。愚以为,这一项目投资量大、技术问题复杂、周期长、不确定因素太大,不宜匆促上马。长江是多泥沙河流,每年输沙量达7亿吨,长江口年均输沙总量达4.86亿吨。长江口泥沙顶沉积运移复杂,河道宽浅分汊,沙滩出没游移,口门拦门沙顶水深仅6米至7米。世界上多泥沙河口整治鲜有成功的范例。以美国密西西比河口港新奥尔良为例,目前水深已达13.7米,最大水深达18.2米。但这不是单靠治理河口所得的结果。一百多年来.美国花费巨资对密西西比河进行了全流域治理,使年输沙量从5亿吨减少到不足1亿吨,并在河口龙颈外建起两条输沙分道,从而辟出了深水航槽。美国治理密西西比河的第一目标是兴利除患,而河口港的港口航道治理只是全流域整治后水到渠成的一个附带效益。事实上,世界上多泥沙河口治理取得明显效果的先例是没有的。     

长江口北槽深水航道回淤量变化宏观动力原因分析

根据实测资料、物理模型试验结果和有关文献成果对影响长江口北槽深水航道回淤量的宏观动力原因进行了分析。取得新的认识：1）与枯季相比,长江口拦门沙河段洪季波浪中的长周期波浪显著增多,其中8.0 s及以上周期的波浪能量占总波能的比例由枯季的3.2%增加至洪季的40.6%;2）高能波浪运动对北槽航道回淤产生了显著的不利影响,与北槽航道回淤量的增加息息相关;3）12.5 m航道开挖后,北槽航道内水流冲刷能力沿程均有增强,有利于槽内泥沙往两侧高滩运移;4）长江口拦门沙河段泥沙自身交换量远大于河口上游来沙,洪水不是造成北槽航道回淤量发生显著变化的主导性宏观动力原因;5）波浪作用是长江口北槽航道回淤量发生显著变化的主导性宏观动力原因,“消浪”应成为今后北槽深水航道减淤工程以及长江口南槽、北港和北支下段航道整治工程设计研究工作中不可忽视的指导性原则之一。     

细颗粒泥沙运动及滩槽交换对航道回淤的影响

潮汐河口细颗粒泥沙为主的泥沙运动方式呈现出复杂的形态,其不同的运动形态对河口演变和航道回淤问题的研究十分重要。讨论在潮汐、波浪条件下,非黏性沙的层移运动和黏性细颗粒泥沙近底高浓度悬沙层的类推移运动,以及浮泥层的推移运动等泥沙运动形态的特点、发生条件和运移规律。针对长江口南槽水动力条件,利用前人水槽试验成果,估算了主槽水体含盐度高于浅滩时,航道两侧浅滩近底高浓度悬沙横向输移进槽的输沙量,得到与实际基本相符的结果。     

泥沙粒度对航道回淤的指示——以丹东港出海航道为例

根据鸭绿江河口西水道水流、悬浮泥沙和底质粒度特征的分析,研究丹东港出海航道泥沙淤积的动力机制以及泥沙粒度对回淤的指示作用。分析表明,海域来沙为西水道的主要泥沙来源,泥沙运动以“波浪掀沙、潮流输沙”为主要特征;悬沙和底质粒度对比表明,上航道和中航道段航道回淤以悬沙落淤为主,下航道和外航道段航道回淤以底沙推移为主。航道回淤泥沙作为泥沙运动的“指示剂”,能够较好地揭示航道回淤的机理;采用刘家驹悬沙淤积模式和罗肇森底沙输移模式相结合的方法,估算丹东港大东港区20万吨级航道回淤量为679万m,,与物理模型试验结果较为接近,上述分析方法和公式可适用于砂质海岸航道回淤计算,也为类似航道回淤研究提供了重要的参考和借鉴。     

长江口12.5 m深水航道回淤变化及其影响因素*

基于2010—2018年长江口12.5 m深水航道回淤、水文、泥沙、地形资料，对航道回淤变化及影响因素进行分析。结果表明：1）长江口12.5 m深水航道常态回淤量大，年际间存在波动，多年平均年常态回淤量约为6 500万m3，2012年后总体呈减小趋势，目前基本稳定在5 000万m3，年回淤强度约1.3 m/a；2）回淤量与回淤强度具有明显的时空分布特征，即洪枯季分布不均、航道中段回淤集中；3）影响航道回淤时空分布的因素主要包括洪枯季泥沙来源和输沙强度、水沙盐结构和泥沙落淤条件、北槽中段水沙盐结构及滩槽泥沙交换能力等。对于北槽中段航道而言，主要受南导堤越堤泥沙影响较大。4）年际回淤变化总体呈减小趋势，其中南港—圆圆沙航道与滩槽高差的缩小和上游底沙输沙量的减少有关；北槽航道则是由于南坝田挡沙堤加高工程的实施有效改善了北槽内水沙环境，其实测减淤幅度为17.6%。     

长江口规划生态航道建设方向研究

针对长江口北港、南槽生态航道的建设问题，通过分析区域环境特点和航道发展需求，梳理已建的长江口深水航道生态化建设情况，提出长江口生态航道建设的核心和模式。结果显示：1)南槽和北港生态航道的建设需以确保河势格局稳定为基础；2)需与滩涂保护、生态功能区域保护形成联动布局；3)需积极研发和应用生态结构，构筑“人工生态礁体”群，优化河口综合环境；4)需结合滩涂泥沙资源需求和航道建设自身筑堤用沙需求，实现航道疏浚土的资源化、生态化利用；5)需强化建设运营中科学的管控体系、生态补偿体系等。     

铜鼓浅滩泥沙起动和运移形态

对铜鼓浅滩泥沙的起动、运移形态进行了试验研究。结果表明 :铜鼓浅滩泥沙具有典型的淤泥质泥沙的运移特征。当水流单独作用时 ,该地泥沙很难起动 ,而在波浪或波、流共同作用下 ,该地泥沙一旦起动 ,即“悬扬”后将以悬移质形态运移。根据其流变特性和矿物成分 ,对该地泥沙难以起动的原因做了分析     

丹东电厂蓄水库淤积预报和施工验证

简要介绍以著名的潮流模型Ｓ２１ＨＤ为基础,用新建的依赖于原观资料的全沙冲淤概化模型,对丹东电厂蓄水库设计方案进行了回淤计算;引述了相应的波浪模型试验结构和浪、流联合作用淤积预报结果。经过对库区开挖主要阶段施工资料的分析与验证得知：所建立的冲淤概化模型和整个淤积预报都是成功的。     

海洋平台桩基的冲刷机理

从桩基周围的水流结构和此水流条件下泥沙的运动来叙述桩基冲刷的过程,总结平台桩基冲刷的机理及影响冲刷坑位置与大小的因素,综合前人的研究,认为海洋平台周围水流状态对桩基的冲刷研究有待进一步深入。     

丹江口水库下游河床冲刷与水位降落对航道的影响

在冲积性河流上修建水库以后,因水库的调节作用水库下游的水、沙过程发生巨大改变,导致河床新的变形,直接影响航道水深的变化,给航道带来不同影响。本文根据水库下游丹江口至碾盘山河段的观测资料和河床演变分析,论证了在水库调节作用下河底降低与水位下降关系的五种变化类型,分析了五种类型产生的原因和条件,这不仅对汉江中游的航道整治具有重要意义,而且对水库下游冲积性河流的冲刷,特别是三峡工程兴建后河床冲刷对航深的影响均具有一定的参考价值。     

茂名港沙坝泻湖海岸泥沙运动特征分析

文章根据博贺湾的地形地貌、潮流、风浪、泥沙运动等资料,分析了沿海沙坝泻湖海岸泥沙运动特征,探讨沿海沙坝泻湖地区建设深水大港的可行性。     

洋山港及邻近海域悬沙输运特征研究*

基于SWEM2D数值模型,建立了一个范围包括洋山港、长江口及杭州湾的二维水流泥沙数学模型。根据2004年5月洋山港实测水文泥沙资料,认为洋山港区域悬沙垂向切变输运较小,可忽略该项对悬沙输运的影响,采用二维泥沙数学模型能基本反映出该区域悬沙输运特点。利用2004年5月洋山港及邻近海域实测水文泥沙资料对模型计算结果进行验证,验证结果表明模型计算结果与实际情况吻合良好。在此基础上,根据模型计算结果计算了洋山港及邻近海域大、中、小潮期间悬沙输运速度。结果表明,洋山港区域悬沙主要以欧拉输运为主,斯托克斯漂移、潮泵输运为辅。该区域西口门高含沙量主要是受到长江口及杭州湾悬沙输运富集的影响。其邻近海域主要的悬沙输运在近南汇边滩以东区域分成两股,一股向北,一股沿着南汇南岸的水下泥沙通道,径直流向杭州湾,并在杭州湾的悬沙输运的带动下,向洋山港流去。     

鸭绿江公路大桥桥区河段平面二维潮流泥沙数学模型研究

为研究在建鸭绿江公路大桥桥墩及施工栈桥等对航道条件的影响,建立了二维潮流泥沙数学模型,对桥区河段水动力条件和河床冲淤变化进行了模拟研究。研究结果表明大桥施工期桥区河段出现的剧烈变形主要由河床自然演变造成,淤积的主要原因是前期冲刷量大、河床自动恢复平衡的结果。施工栈桥和桥墩也对淤积产生一定贡献,拆除后河床会产生一定的冲刷和恢复调整。     

二维泥沙数学模型在洪奇沥航道整治工程中的应用

采用环境流体动力学数学模型考虑边界条件建立二维泥沙数学模型,用实测资料对模型的含沙量以及河床变形进行验证。利用数学模型计算分析洪奇沥水道航道整治工程后工程区的冲淤变化。结合半理论半经验的方法估算航槽的回淤,作为对泥沙数学模型的补充,并对比分析数模结果与估算结果。     

某顺岸式栈桥码头泥沙淤积成因分析

某顺岸式栈桥码头泊位改造后呈现淤积速度加快的状态,通过MIKE21建立二维潮流泥沙模型,模拟了泊位的潮流、泥沙淤积情况。潮流、悬沙量的模拟结果与实地测量结果验证良好。金塘水道所在海域潮流主要以往复流为主,金塘水道淤积的泥沙主要为"过路沙"。码头淤积的原因有地理位置和地形、泊位布置和走向、船舶停靠、临近电厂排水、码头桩基、后期的疏浚等,并通过数值模拟的方法详细分析了船舶停靠与否、临近电厂排水与否、码头桩基存在与否以及临近电厂取水区域地形深浅对于泊位淤积的影响。得出结论:码头设计和建设的不合理是淤积的主因。     

广州港南沙港区水文泥沙条件及回淤分析

根据广州港南沙港区的历史水文资料、近年的多次水沙实测资料和相关科研成果,时南沙港区的水文泥沙条件和工程后的泥沙回淤进行全面的分析研究.综合分析工程水域的水文泥沙条件和泥沙沉积环境,探讨了泥沙淤积经验公式在本港区的适应性,初步得到了南沙港区泥沙回淤的特性.