长江口北槽航道回淤原因分析

针对2005年以来北槽深水航道回淤量增大且主要集中于中段的特征,系统分析泥沙条件和水动力条件等各类因素变化的影响,指出导致中段回淤量增大的主要原因,提出制定减淤措施方案的思路.     

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%。     

长江口北槽河槽地形变化及深水航道回淤特征分析

以长江口北槽航道为研究对象,利用1997年12月~2013年2月多年实测水深资料和北槽深水航道一期工程开通以来维护疏浚资料,采用统计分析与对比方法分析了北槽河槽多年来的地形冲淤变化和一、二、三期航道航槽回淤特征。研究结果显示:(1)在此期间,在北槽上段北侧滩面和坝田大范围淤积,下段南侧滩面和坝田大范围淤积,北槽拐弯段为北槽淤积集中区域,河槽向窄深方向发展;(2)北槽航道年回淤量大,三期12.5 m航道期间,北槽航道年回淤量在6 400万m3左右;(3)北槽航道回淤沿程分布差异大,北槽中段(H~O疏浚单元)的回淤量占北槽航道段回淤量的70%左右;(4)北槽航道洪季和枯季回淤差异大,洪季期间的回淤量占全年该段航道回淤量的80%以上;(5)北槽航道南北回淤差异大,南侧淤积高于北侧淤积400~1 300万m3;(6)北槽12.5 m航道与10 m航道相比,全年回淤量有较大增加,洪季期间的回淤比重有所增大,北槽中段回淤峰值更加突出,略有所下移。     

长江口深水航道回淤量随水文条件变化的特征分析

文章以流量、潮位、潮差、水温、水深和波能为影响因子,建立了长江口深水航道回淤预测的神经网络模型,并利用该模型的预测结果分析了回淤量随单一影响因子的变化规律。结果表明：全航道回淤总量随流量呈一定的非单线性变化特征;波能、水温、潮位和潮差对回淤量的影响基本呈单线性变化特征,回淤量随各水文要素的增大而增大;洪季条件下对回淤量影响较大的水文条件分别为流量、波能和潮位,而潮差和水温变化的影响相对较小。本文的研究成果为长江口深水航道的维护以及回淤机制的研究提供可靠的理论依据和明确的参考指标,具有重要的工程实践意义。     

长江口北槽12.5 m深水航道回淤的物理过程

长江口12.5 m深水航道于2010年3月贯通,发挥了巨大的经济社会效益,但航道回淤问题十分突出。针对航道回淤总量大、时空集中分布于洪季北槽中段最大浑浊带区段的特点,利用北槽洪季沿程大小潮水文测验资料,分析了水沙盐场的时空分布特征和输移规律,揭示了洪季航道回淤集中在北槽中段的主要原因,并提出了涨落潮周期内航道回淤水沙运动的物理过程。     

长江口12.5 m深水航道悬沙分布特征*

利用长江口12.5 m深水航道洪、枯季水文测验资料,分析深水航道悬沙的时空分布特征。结果表明：南港圆圆 沙段含沙量小,垂线分布相对均匀;北槽中段含沙量大,垂向分布不均匀。细颗粒泥沙絮凝、盐淡水分层与河口滞流点是 北槽中段形成高含沙量且垂向分布不均匀的主要原因。北槽中段含沙量的时空分布特征,与12.5 m深水航道的回淤变化特 征具有一致性,表明北槽中段的航道回淤可能以悬沙淤积为主;而南港圆圆沙段含沙量低,且垂向相对均匀,表明该区段 航道回淤受悬沙的影响较小。     

铜鼓航道冲淤变化分析

概述了铜鼓航道地理位置及水流泥沙条件。根据2008—2009年铜鼓航道5次水下地形测量资料,结合铜鼓海区水文泥沙环境,从航道沿程水深变化、航道冲淤分布、航道回淤量和断面形态变化4个方面,分析了航道的时空冲淤分布特点,并计算了铜鼓航道的年回淤量和平均年淤积强度。得到如下结论:铜鼓航道年平均回淤量为573万m3,平均年淤强为0.82 m,并且回淤呈现"洪季多淤、枯季少淤"和"主槽回淤较多、边坡回淤较少"的特点。     

长江口12.5m深水航道潮周期内回淤量分布

潮周期内航道回淤量是一个随潮动力的变化而动态变化的量。确定深水航道的回淤量的潮周期内分布特征,将有助于合理安排航道的疏浚,减少不必要的疏浚船方。采用适用于长江口深水航道的回淤量计算模型,基于实测航道近底层的水文观测资料,获得了潮周期内的航道回淤量分布特征及其形成机制,得到航道回淤量主要发生在中小潮期间,而大潮期间动力较强冲刷明显、近底层泥沙浓度高,但形成的回淤量较小的结论。这一结论通过枯季近底层实测的水、沙及地形冲淤变化过程资料得到了验证。     

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。     

长河段二维水沙数学模型研究及应用*

为了适应长江长河段系统治理技术的需要,对TK-2DC软件水沙计算核心部分进行了并行程序开发,将并行计算技术应用到长河段水沙数学模型中,大大提高了长河段水沙模拟计算效率及模型计算的时效性。建立了长江中游沙市—监利、戴家洲—牯牛沙及长江下游安庆—南京长河段平面二维水沙数学模型,对航道整治工程效果进行了模拟预测。     

长江中下游五类典型河段航道整治工程经验总结

对长江中下游已实施航道整治工程的河段进行总结归类,提出了5类典型河段,即矶头控制下的弯曲放宽河段、鹅头分汊的弯曲河段、两反向弯道之间的过渡河段、微弯分汊河段和顺直分汊河段。针对这5类典型河段的航道整治,选取工程实例,从航道概况、整治方案以及工程效果等方面进行了论述。最后归纳总结了这5类河段航道整治在工程技术上所取得的成功经验,可为后续长江中下游类似河段的航道整治提供理论参考。     

长江中游戴家洲河段崩岸特性及护岸措施研究

在戴家洲右缘崩岸特点、崩岸机理分析的基础上,通过戴家洲右缘崩岸敏感性计算,分析了戴家洲右缘崩退与直港航道条件的关系。根据直港合理曲率半径以及崩岸敏感性计算结果分析了护岸时机,确定了对戴家洲右缘下段先进行守护,而戴家洲右缘上段待时机成熟后再行守护,并提出了先期护岸长度。对长江中下游已有护岸措施及其适应性进行了分析,在此基础上,提出了合理的护岸措施。     

仿生水草垫在航道整治护滩工程中的应用

针对三峡水库蓄水后,来沙量大幅减少的实际情况,在长江中游荆江窑监河段新河口边滩护滩工程缓流区,开展了仿柔性植被水草垫促淤结构现场试验,取得了较好的工程效果。对水草垫促淤结构的设计思路、构件设计、促淤机理和施工工艺进行阐述,并对工程效果进行分析。该结构丰富了航道整治工程促淤结构形式。     

沙洲水道河床演变及航道整治方案

根据长江中游沙洲水道近年来实测资料,分析水道河床演变特点及碍航特性,并根据长江航道治理规划,提出航道整治思路和方案。结合数学模型计算,对2个治理方案进行动床效果研究。模型计算结果显示:2个方案均可起到守护洲滩、控制左汊发展、维护右汊稳定的作用,均可达到预期的治理效果,但方案1略优,可作为推荐方案。     

长江中游典型河段整治关键参数的应用研究*

利用数值模拟手段,针对长江中游藕池口河段、牯牛沙河段典型碍航浅滩,将三峡水利枢纽运用后新的航道整 治参数确定方法应用到具体河段航道整治工程中,对航道整治关键参数进行实践检验,为相关研究提供应用基础。数学模 型计算结果表明：在此种整治参数下,经过典型水文过程后可达到规划的航道尺度,整治工程达到了预期的整治效果,新 的航道整治参数理论成果适用于目前三峡水利枢纽运用后长江中游浅滩的航道整治。     

长江中游牯牛沙水道航道整治一期工程效果分析

牯牛沙水道为长江中游近期出现的重点碍航浅水道,整治好该水道对长江中游航道的畅通具有重要意义。交通运输部于2010年2月批复同意实施该水道航道整治一期工程。简介牯牛沙水道演变特点、主要影响因素、碍航特性与整治方案,详细分析牯牛沙水道整治前后过渡段变化情况、牯牛沙边滩淤积情况以及航道改善情况,重点分析一期工程整治效果,预测演变趋势,提出后续工程建议。一期工程实施后,工程效果良好,总体河势更趋稳定,牯牛沙边滩淤高展宽,利于枯水期水流集中,过渡段浅埂得到较为有效冲刷,淤积减少,碍航程度减轻,浅区航道条件改善,为后续工程的实施创造了有利条件。分析认为:一期工程效果将会随着建筑物功能的继续发挥进一步显现,达到预期目标。     

软体排护滩带的护滩效果研究

长江中下游心滩河段水沙运动规律较为复杂,碍航问题也较为突出。为了改变这种现状,可采用护心滩建筑物对心滩进行守护,以达到恢复和改善航道条件的目的。以长江中游典型碍航心滩河段——沙市三八滩河段为原型,进行了心滩采用软体排护滩带守护的概化模型试验,结合理论分析,详细论述了软体排护滩前后心滩和河床的冲刷变化规律以及软体排护滩带对汊道分流分沙比的影响。给出了水流挟沙力和动床阻力在心滩河段汊道及滩上的沿程变化规律。对心滩守护前后的水流挟沙力和动床阻力进行了对比分析,并对软体排护滩的整体效果进行了总结。     

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。     

长江中下游航道整治技术问题的几点思考

长江中下游的航道整治目前全面展开,很多技术问题亟待解决,为此结合目前的整治技术进展,对诸如整治河段单元的划分、目标河型的选择、工程区、守护工程功能属性转化、洲头鱼骨坝的作用扩展、汊道分流面、工程的结构型式等问题进行了商榷性讨论,为最终解决这些问题做一些铺垫性思考。