长江口深水航道疏浚土“十三五”造地利用研究Ⅰ——疏浚土资源供需分析

通过调查分析长江口深水航道疏浚土资源量和上海市滩涂造地需砂量,掌握疏浚土资源的供需关系。结果表明:1)深水航道疏浚土是可用于吹填造地的清洁泥沙资源;2)"十三五"期,深水航道疏浚土总产量约3.15亿m~3,不能完全满足上海市吹填造地约4亿m~3的疏浚土实际需求量;3)深水航道北槽段的疏浚土可满足横沙东滩圈围工程需要,土质较好的南港圆圆沙段航道疏浚土可供应至长兴岛、浦东机场的建设用地圈围工程,尚有富余的深水航道疏浚土可作为南汇东滩圈围工程的补充砂源。     

长江口深水航道疏浚土“十三五”造地利用研究Ⅱ——疏浚吹填工艺和方案

在分析评价长江口不同疏浚吹填工艺的特点及适用性的基础上,结合疏浚土资源供需关系和圈围工程现状条件,提出"十三五"期长江口深水航道疏浚土造地利用的初步技术方案。结果表明:1)长江口航道常用的"挖运抛+挖吹"和"挖运吹"工艺仅适用于较短运距的疏浚吹填工程;新研制的"耙吸装驳"工艺能适用于长运距的疏浚吹填工程,"十三五"投入应用后可显著拓展深水航道疏浚土的利用空间。2)"十三五"期间,横沙东滩七、八期圈围工程可利用深水航道北槽段疏浚土,采用"挖运抛+挖吹"和"耙吸装驳"的"挖+运+吹"工艺实施疏浚吹填;南汇东滩圈围工程N1库区可部分使用深水航道疏浚土,采用"耙吸装驳"工艺实施吹填;其他零星建设用地圈围工程可使用深水航道南港圆圆沙段疏浚土,采用"挖运吹"工艺吹泥上滩。     

长兴潜堤后方滩涂圈围工程疏浚土利用研究*

疏浚土正逐渐成为长江口滩涂造地泥沙资源供给的有效补充。长兴潜堤后方滩涂圈围工程紧邻长江口12.5 m深 水航道南港圆圆沙段,航道疏浚土利用的区位优势显著。在调查掌握南港圆圆沙段航道疏浚土产量、分布、土质及稳定性 的基础上,针对圈围工程特点,比选适合的疏浚吹填工艺,并提出可行的吹泥上滩技术方案。结果表明：南港圆圆沙段航 道疏浚土产量丰富稳定、运距短且土质条件较好,可满足圈围工程吹填用砂的要求。各类疏浚吹填工艺中,艏吹和耙吸装 驳工艺的技术适用性较好,现阶段可采用技术成熟的艏吹方案进行疏浚吹填,而耙吸装驳方案可作为备选,待2013年底正 式投入运营时可应用于圈围工程。研究成果为圈围工程吹填开辟了砂源,实现了航道疏浚与圈围造地的双赢。     

长江口深水航道养护疏浚效益测算

利用疏浚货运比和疏浚单方经济效益2个相对指标,并结合航道疏浚土吹填造陆情况,测算2016年长江口深水航道养护疏浚效益及其与"十二五"期的差异。结果表明,2016年长江口深水航道疏浚货运比下降至630m3/万t,总体比"十二五"期平均值降幅约38%。同年,深水航道养护产生的疏浚单方经济效益达到182. 3元/m3,约为目前国内疏浚费用单价的9倍,较"十二五"期增加35%,创近6年新高。经测算,2016年全年累计约3 500万m3的航道疏浚土吹填至横沙东滩七期、八期圈围区,航道疏浚土利用率显著提高至近60%,现阶段可直接减少深水航道维护成本4～5元/m3,取得了良好的综合效益。2016年,长江口深水航道产生的养护疏浚效益整体好于"十二五"期平均水平,实现了"十三五"良好开局。     

长江口航道疏浚土利用方式与发展方向

结合近年来长江口航道维护疏浚土利用现状,从疏浚土的处理模式、实施过程及取得成效等方面总结了近年来航道疏浚土综合利用实践所取得的成功经验,主要包括3方面：分期实施,适应不同工程阶段的航道疏浚土特点;权责明晰,创建疏浚土利用的沟通协调模式;合作共赢,探索疏浚土利用的长效运行机制。在此基础上,探讨了今后一段时期长江口航道疏浚土利用的发展方向及建议,针对“十四五”及以后长江口航道疏浚土利用的可持续问题,提出实施横沙浅滩（N23潜堤以东）滩涂整治、横沙六期至八期加高整治工程,以及在深水航道南北坝田区修建大泥库等疏浚土利用的发展方向。研究成果对上海市滩涂资源整治与保护等具有一定指导意义,也可为我国海洋疏浚土资源化利用提供参考。     

长江口疏浚土在横沙东滩吹填工程中的应用

长江口深水航道疏浚工程每年产生大量的疏浚土,与此同时横沙东滩吹填工程需要大量的吹填土,二者的有机结合不仅可解决吹填土资源不足的问题,又可实现疏浚土的综合有益利用,为互利共赢之举.结合横沙三期吹填工程和横沙六期吹填工程实例,阐述了该类吹填方案设计原则和设计情况,并对今后的广泛应用提出相关建议.     

长江口12.5 m深水航道运行初期的疏浚效益评价

构建疏浚货运比、疏浚单方经济效益2个相对指标,同时结合疏浚土的综合利用,评价长江口12.5 m深水航道运行初期的疏浚效益。结果表明:2011—2015年长江口深水航道疏浚货运比趋于下降,已由运行首年的1 083 m~3/万t降至2015年的765 m~3/万t,降幅近30%。近5年来,深水航道疏浚单方经济效益增加明显,2015年已达到142元/m~3,远高于目前国内疏浚费用单价。同时,用于滩涂围垦的航道疏浚土数量相当可观,有利于控制疏浚和造地成本,实现提高长江口疏浚土利用率和增加上海市土地资源战略储备量的双赢局面。当前长江口12.5 m深水航道已进入全面发挥效益的稳定运行阶段。     

川江航道治理疏浚土有益利用实践与探索

疏浚是川江航道治理最重要的措施之一。长期以来,川江航道治理产生的疏浚土未进行有益利用,简单粗放的疏浚土处理方式不仅造成泥土资源的浪费,还对生态环境造成二次污染。在分析川江航道疏浚土来源及特点的基础上,结合工程实际,探索疏浚土改善环境和工程利用的2种途径,提出表层砂卵石疏浚土上岸作为建筑材料、底层砂卵石及块石疏浚土构建生态涵养区的利用方案,获得良好的投资效益和生态效果,可为类似航道治理工程疏浚土利用及内河生态航道建设提供借鉴。     

长江口航道疏浚土利用至横沙浅滩数值模拟研究*

针对2020年后长江口深水航道疏浚土全部外抛至海洋倾倒区造成疏浚土资源浪费的问题,利用三维潮流泥沙数学模型SHIWM-3D对疏浚土综合利用至横沙浅滩进行固沙保滩的方案进行了数值模拟,综合分析横沙浅滩流态分布、泥沙输运扩散情况、疏浚土落淤效果以及对深水航道回淤的影响。结果表明：1）航道疏浚土吹泥上滩后部分泥沙直接落淤,部分泥沙则随涨落潮流扩散输运。2）横沙浅滩区域大潮期间呈现冲刷状态,小潮期间呈现淤积状态,疏浚土在浅滩总体表现为淤积。3）航道疏浚土吹泥上滩至横沙浅滩区域对深水航道的回淤影响不大。4）长江口航道疏浚土利用至横沙浅滩的方案是可行的,是解决2020年以后长江口航道疏浚土综合利用的可持续发展方向之一。     

疏浚土的固化处理技术

结合上海市围垦4.0万ha，促淤7.3万ha的10年计划以及长江口深水航道疏浚土处理的需要。讨论疏浚土的固化处理技术及有关力学特征。     

曹妃甸挖入式五港池航道与防波堤工程潮流泥沙物理模型试验研究

曹妃甸挖入式五港池建成后,浅滩区被围填或开挖成深水港池,因此港池航道主要是细颗粒泥沙淤积问题,为此通过潮流泥沙物理模型试验对五港池防波堤及航道工程进行研究。试验表明,五港池港区及防波堤建设没有改变深槽水流特性,对曹妃甸海域宏观流场基本没有影响;防波堤方案2和方案3水流条件较好,其中方案3稍优于方案2。泥沙试验表明,港池年平均淤强为0．15m／a左右,年最大回淤厚度为0．5—0．6m/a,各方案差别不大;折线航道年平均淤积强度为0．43m／a,最大为0．69m／a;直线航道年平均淤积强度为0．39m／a,最大为0．55m/a,直线航道要明显优于折线航道。从水流和泥沙试验结果分析,方案3较优,其次为方案2。试验成果为设计方案的选取提供了科学依据。     

大型绞吸船开挖深水航道艉吹装驳工艺

为避免破坏疏浚区水环境,采用大型绞吸船在不炸礁的情况下开挖深水航道岩石,已成为现实。绞吸船通常需对接排泥管线以便将疏浚土吹填成陆域,而在航道中使用绞吸船挖岩在无适合吹距的吹填区时,可采用直接装驳和艉吹装驳两种施工工艺。重点阐述大型绞吸船开挖航道岩石疏浚土处理的新方法,移动艉吹装驳工艺的产生、实施过程的优化改进,并从中梳理、提炼、总结出绞吸船艉吹装驳的输送原理,供类似工程施工借鉴以至推广。     

温州浅滩围涂工程对港口航道的影响研究

采用波浪、潮流、泥沙数学模型,对瓯江口温州浅滩围涂工程海区的工程前后的波浪场、潮流场、悬沙场、底床冲淤进行了数值模拟研究,对温州浅滩围涂工程对瓯江口港口航道的影响进行了分析论证。研究结果表明,温州浅滩围涂工程不仅对温州港现有港口航道及未来的状元岙深水港区基本没有负面影响,而且有利于航道水深的维护和稳定,可以改善从瓯江北口到黄大岙水道的船舶航行条件。     

滩槽泥沙交换对长江口北槽深水航道回淤影响的分析

黏性细颗粒泥沙在潮汐水流中运动的主要特性之一是存在多种不同尺度的输运形态。就长江口而言,其中1～2 m近底水流驱动下的高浓度悬沙输运应加重视。现场观测表明,近底高浓度悬沙的生成与黏性细颗粒泥沙在潮汐水流中的沉降特性有关,其输运对航道回淤的影响表现为滩槽之间的泥沙交换。初步估计横向水体高浓度悬沙输运造成12.5 m深水航道中段2 000万～3 000万m3的年回淤量是可能的。这可能是造成航道中段集中回淤的重要原因之一。     

滩槽泥沙交换对长江口北槽深水航道回淤影响的分析

黏性细颗粒泥沙在潮汐水流中运动的主要特性之一是存在多种不同尺度的输运形态。就长江口而言,其中1~2 m近底水流驱动下的高浓度悬沙输运应加重视。现场观测表明,近底高浓度悬沙的生成与黏性细颗粒泥沙在潮汐水流中的沉降特性有关,其输运对航道回淤的影响表现为滩槽之间的泥沙交换。初步估计横向水体高浓度悬沙输运造成12.5 m深水航道中段2 000万~3 000万m~3的年回淤量是可能的。这可能是造成航道中段集中回淤的重要原因之一。     

东营港拟建航道沿线滩面沉积物特性及航道可挖性分析

通过对现场底质取样和试挖槽观测,对东营港拟建5～15万t级航道沿线滩面沉积物特性进行了研究,同时结合海域的水动力及泥沙环境分析,对东营港航道可挖性进行了探讨。研究结果表明-18 m等深线(10万t级码头)以内水域滩面泥沙以粉砂和砂质粉砂为主,d50为0.03⁰.04 mm,活动性强,发生骤淤的可能性大,不宜开挖航道;-18 m等深线以外海域滩面以粘土质粉砂为主,d50小于0.02 mm,泥沙活动性较差,开挖航道后出现大风骤淤的可能性较小。     

九段沙北侧输沙对长江口深水航道的影响

为了研究南汇边滩促淤圈围工程对长江口九段沙滩面输沙和南导堤越堤水沙运动带来的影响,在长江口整体潮 流河工模型上,采用定床输沙物理模型试验方法,研究了九段沙沿程滩面泥沙起动后的跨槽越堤输移,根据底沙在北槽的 分布分析了促淤圈围工程对北槽航道的影响。研究表明：无论有无圈围工程,九段沙的底沙均能够越堤进入长江口深水航 道,但促淤工程使九段沙头部进入北槽航道的泥沙略有减少,九段沙中部进入北槽航道的泥沙略有增加。     

长江口航道疏浚土综合利用及新横沙生态成陆探索

针对长江口新水沙环境和滩涂演变的现状,以及长江口深水航道疏浚土综合利用面临的困境,以生态优先、共抓长江大保护的理念为指导,论述了后续疏浚土综合利用的紧迫性和可行性。从生态环境塑造、滩涂资源保护、长江口河势控制等方面着手,探讨了开展长江口大保护的有关路径和方法。提出了以横沙大道延伸及促淤护滩工程为依托,实现2020年后综合利用长江口深水航道疏浚土在新横沙生态成陆的具体方案。