淤泥质海岸泥沙运动及进港航道回淤强度数值研究

以连云港进港航道为例,应用波浪、潮流共同作用下的二维泥沙数学模型,研究淤泥质海岸的泥沙运动及航道回淤问题。鉴于进港航道回淤量是当地海域潮流、波浪、泥沙长期共同作用的结果,建议采用年平均含沙量场进行回淤计算,并在此基础上模拟了连云港7万吨级进港航道的年回淤强度,计算结果与实测资料吻合较好。研究结果表明,所介绍的研究方法可以合理地描述含沙量场特性以及计算进港航道回淤量。     

珠海港高栏港区进港航道回淤分析

航道开挖后容易出现回淤,回淤量研究对航道后期的维护尤为重要。以高栏港进港航道泥沙回淤为研究对象,结合黄茅海海域的海床历史演变情况,分析高栏港区航道泥沙来源,研究航道附近泥沙冲淤变化特征。研究结果表明:高栏港所在的十字水域海床近年来处于淤积状态,1977—1989年,平均淤积强度为3. 42 cm/a; 1989—2003年,淤积速率减缓,约为0. 86 cm/a。高栏港区航道年淤积量由常年淤积和台风骤淤两部分组成,航道每年发生明显骤淤1～2次,骤淤量一般为常年淤积量的30%～50%,骤淤引起的平均淤积厚度为0. 32～0. 60 m,骤淤量的大小和分布与台风路径及强度有关。研究成果对于航道维护时间及频次确定具有参考作用。     

连云港港区环抱式防波堤对航道回淤的影响

针对连云港港区25万吨级进港航道回淤总量小于15万吨级的现象,从航道回淤实测资料、工程前后水动力环境等入手,借助于潮流数学模型,研究了该现象产生的原因。研究结果表明:疏浚工程和环抱式防波堤工程均会对进港航道的回淤产生一定的影响,但防波堤的影响起主要作用。疏浚工程导致航道流速以减弱为主,因而使得航道回淤略有增加;而环抱式防波堤工程,将使口门附近流速显著增加,从而导致进港航道回淤大幅减小。此外,环抱式防波堤的掩护作用,在很大程度上阻挡了泥沙进入港区,从而使口内航道段回淤也大幅降低。     

南通港吕四港区进港航道试挖工程回淤监测研究

南通港吕四港区进港航道地处苏北辐射沙洲南缘,为自然水深航道,缺少航道开挖的工程实践.吕四进港航道扩建阶段在小庙洪水道开展了航道试挖工程,并进行了为期1 a的回淤监测.研究表明,正常天气情况下试挖槽年回淤强度为0.74 m/a,回淤强度不大;一次常年大风过程平均淤积厚度基本不超过0.1m,正常年份的大风过程对回淤的影响有限;在遭遇了当地5～10 a一遇的“梅花”强台风作用下的淤积厚度约0.28 m,未出现明显“骤淤”现象.上述研究成果为吕四进港航道的扩建提供了技术支撑,也为辐射沙洲海域航道回淤研究提供重要的科学参考.     

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%。     

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。     

连云港港15万吨级航道回淤观测研究

开展了连云港港15万吨级航道实际回淤观测,结合水文泥沙条件,对常年和大风天的回淤特征和影响因素进行了研究。研究表明,连云港港15万吨级航道年回淤量约为607×104 m3,与15万吨级航道初步设计预测值基本相近;回淤分布与7万吨级航道相似,最大淤强位于外1段,约为1.86 m/a。大风天航道回淤呈现3阶段变化特征,具有先淤后恢复的特征,风后的局部淤积是暂时的,需要疏浚的实质性回淤很小。依据15万吨级航道实测回淤特征,建议30万吨级航道宜结合港区在东西连岛口门建设防波堤,以减小回淤峰值区段淤强。     

开辟大洋山深水航道的初步分析

大洋山周边深条件优越，风浪掩护条件好，有建设深水码头和开辟深水航道的条件。本文分析了大洋山水域潮流，波浪和泥沙特征，对深水航道开辟后的泥沙回淤进行了初步估算，认为目前航道道浅段开挖后的回淤主要是以悬沙为主，如对平均水深１２ｍ段浚至１５．５ｍ时年回淤强度在１．２ｍ左右，并且在航道淤积过程中出现浮泥的可能性较大。     

华能玉环电厂码头10万t级进港航线方案研究

根据乐清湾海域水动力特性、泥沙运动分析、岛屿地貌特征及水深条件,结合航道开挖、疏浚工程量及年回淤量分析,进行10万t级进港航线方案的比选。结果表明,东航线具有航行条件好、疏浚工程量和回淤强度小等优点,宜建设10万t级航道。     

滨州港深水航道水动力数值模拟研究

利用数值模拟方法对滨州港拟建5万t级航道工程常态水动力情况进行研究,深入分析工程实施后最大流速、最大横流等,以掌握工程实施对周围海域的影响,也为其它相关研究提供支持。研究结果表明:方案的实施未改变大范围海域潮流运动规律,变化发生在工程附近海域;航道掩护段以内最大流速约1.13 m/s,掩护段以外最大流速约0.68 m/s;内航道段由于受两侧导堤约束,水体基本沿航道顺流,横流较弱,均在0.30 m/s以下,外航道最大横流0.46 m/s。     

神华黄骅港外航道泥沙淤积问题总结与探讨

对黄骅港海区的水动力泥沙环境等自然条件进行分析,基于黄骅港航道十多年的现场观测资料和近几年的研究成果,对外航道泥沙运移形态、回淤机理和回淤泥沙来源等问题进行论述和探讨。提出了黄骅港航道回淤的3种泥沙来源,即近岸浅滩中转泥沙、航道两侧滩面泥沙、疏浚废弃泥沙,并分析了在回淤中所占的比例及其变化。     

天津港人工沙滩环抱水域泥沙回淤研究

为提高对环抱堤内水域的泥沙回淤状况的认识,以天津港东疆人工沙滩环抱堤内水域为实例,通过综合分析浑水现象调查、悬沙粒径时空分布、含沙量时空分布、余流等方面的资料得出了环抱堤内水域的泥沙来源,然后采用套图法计算了地形冲淤变化并分析了冲淤原因。结果表明,环抱堤内的浑水主要随涨潮水体自口门外流入;淤积区域的年均淤积厚度约为0.2 m,环流集中区所在的重淤积区的淤积厚度约为平均淤积厚度的2~4倍;口门约束形成的大流速和从口门直接入射的波浪,以及NE向小风区波浪的作用,造成口门—宾馆区沙滩水域出现深度约为0.2 m的冲刷带;环抱堤内水域的冲、淤分布与动力条件分布密切相关。     

天津港口门附近淤积与减淤措施

天津港口门附近的已投产深水泊位自2008年11月运行以来水深一直处于淤积、浚深的交替变化状态,码头前平均回淤强度约1～1.5 m/月,淤积强度远大于理论强度。从天津港的泥沙来源、正常情况下港内泥沙淤积、近期水深对比、疏浚施工等多个角度分析了造成实华原油码头泊位、港池泥沙淤积偏重的原因主要是疏浚施工的影响,又以航道内耙吸船施工影响为最大,预测了该港池的正常年淤积厚度应在0.7 m/a以内,提出了降低深水泊位淤积可采用扩大深水泊位面积和增加局部段航道水深等措施。     

连云港港扩建对田湾核电站取水影响及措施研究

基于TK-2D软件建立了连云港港和田湾核电站海域的潮流泥沙数学模型,在对模型进行验证的基础上,对连云港港口扩建(旗台港区3.5 km规划)方案对田湾核电站已建取排水工程的影响进行了数值模拟研究,计算了取排水明渠口门附近岸滩的冲淤变化及取水口设计水深等深线的位移。针对连云港港扩建造成的影响,对田湾核电站取水工程2种措施方案(即取水明渠向东延长方案和取水明渠及拦沙防波堤同时向东延长方案)的泥沙冲淤进行了研究,并采用常用的经验公式进行了校核。研究结果表明:(1)连云港港口扩建后,己建的田湾核电站取水明渠口门附近水域形成了泥沙淤积环境,滩面将会淤高,设计的取水口门水深等深线将会外移1402 m,核电站正常取水将会受到影响,必须采取工程措施;(2)取水明渠向外延长方案延伸段会发生明显淤积,取水明渠及拦沙防波堤同时向东延长1500 m可保证取水明渠口门设计水深,取水明渠内的泥沙淤积明显减少。     

射阳港进港航道整治工程相关问题探讨

在总结分析射阳港出海口泥沙运动规律和航道回淤机理的基础上,提出射阳港进港航道整治工程方案。从航道回淤机理出发,介绍本工程开展一系列科研论证工作的总体思路,以理清目前仍可能存在的问题,并指出需要进一步研究的问题,为类似工程的建设提供参考。     

天津港国际邮轮码头工程泥沙数模试验研究

根据天津港整体发展规划,拟在东疆港区南端建设一个邮轮码头。根据现场实测资料分析,利用MIKE21 Flow Model模块建立了天津港海域大模型和邮轮码头海域小模型,其中大模型为小模型提供水动力模型所需要的开边界条件。其模拟结果为泥沙数学模型提供了潮流动力条件。在对模型进行充分验证的基础上,计算了现状单航道和复式航道开通2种情况下邮轮码头港池内的流场和泥沙淤积情况。计算结果表明,该工程是可行的。     

台风对洋口港深水航道骤淤影响的研究

联合运用SWAN模型和MIKE21模型，建立了波流联合作用下平面二维的泥沙数学模型，模拟台风作用下洋口港深水航道的淤积情况；提出了近底高浓度水体临界高度的计算方法，据此建立了考虑推移质与近底高浓度含沙水体层两层模式输沙、计算粉砂质海岸淤强的经验公式；最后运用上述2种方法分别计算台风作用下洋口港外航道的淤积，分析结果认为台风作用不会对洋口港外航道造成很大淤积。     

崖门出海航道疏浚工程潮流泥沙变化数值模拟

崖门出海航道穿越黄茅海，是连接银洲湖和珠海高栏港的重要通道。采用数学模型在对最近的水文数据和地形冲淤资料验证的基础上，对崖门出海航道的进一步浚深方案进行了潮流泥沙运动模拟和航槽回淤计算。计算结果表明：东航道水沙条件相对较优，泥沙回淤主要集中在拦门沙航段，具有进一步提升通航标准的空间，在同等条件下可选择优先开发东航道。     

连云港徐圩港区航道大风天强淤可能性分析

连云港海域流速不大,徐圩港区规划航道线南北两侧断面,平均流速在0.20～0.40 m/s;波浪作用相对较大,年平均H1/10最大波高为3.58 m;徐圩港区南部紧邻粉沙质区,位于粉沙向淤泥过渡的边缘地带;徐圩港区底质沉积物主要以细颗粒为主,中值粒径一般都在0.01 mm以下,粘土含量在30%以上,属于淤泥质海岸性质;海域年平均含沙量在0.20 kg/m3左右,近岸河口或浅滩表层平均含沙量在0.10～0.20 kg/m3,外海域表层平均含沙量在0.1 kg/m3以下;台风期间海域含沙量骤增,近底层含沙量可达5.0 kg/m3以上。根据国内其他港口大风天回淤问题的研究经验和对骤淤(或强淤)条件的分析以及与连云港港区的对比分析,认为徐圩港区航道开辟后,也会出现大风天强淤情况,但淤积的形式应完全不同于粉沙质海岸。