淤泥质海岸波致液化及航道骤淤问题初步研究

研究波浪与淤泥海床相互作用导致的海床液化、体积冲刷和高浓度近底悬沙的层移输运问题。采用de Wit提出的液化判别条件及计算方法,结合连云港近岸波浪和淤泥力学特征,计算不同来波条件下淤泥质海床的液化深度;进一步考虑浑水中含沙量对流速的折减影响,计算液化层运移速度分布。计算结果表明,大浪条件下,淤泥质海床可能有较大的液化深度,但层移厚度不大。由于层移含沙量较高,在近底水流驱动下仍能形成较大的输沙率和一定规模的大风天航道骤淤。有关研究成果为海床稳定性分析和输沙计算提供了新的思路和方法。     

淤泥质港口航道适航密度确定方法的改进

根据浮泥层中船舶航行时船体边壁带动附近浮泥作剪切流动的物理过程与浮泥在缓坡上的重力流之间的相似性,提出以船体边壁附近浮泥层流态转换条件来定义适航密度,以避免现行方法的不确定性,并提出了相应的计算方法.计算表明,适航密度与航行速度和浮泥层厚度有关.在通常航速和0.5~1.5 m浮泥层厚度条件下连云港航道的适航密度约为1.25~1.35 g/cm3.     

河口整治技术在长江口深水航道治理工程中的若干新进展

长江口深水航道治理以河口整治为基础，主要是通过整治建筑物使航道所在的汉道获得固定的边界，稳定的流场，从而调整地形，消除汉道内的拦门沙浅段。不能简单地将设计思想归结为束狭河床，提高流速。预测工程后的流场、地形以及航道回淤量，可采用正压模型；河床调整向不利方向转变的条件应由数值模拟或物理模型试验给出，事先设定某种分流比界限是困难的。已经完成的一期和二期工程的效果表明，工程设计和施工方案是先进、成功的。包括总体设计、护底及结构设计和施工成套技术，以及生态保护等在内的一系列关键技术的突破，标志着我国在河口整治技术和方法上已取得明显进展。     

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。     

淤泥质港口航道适航密度确定方法的改进

根据浮泥层中船舶航行时船体边壁带动附近浮泥作剪切流动的物理过程与浮泥在缓坡上的重力流之间的相似性,提出以船体边壁附近浮泥层流态转换条件来定义适航密度,以避免现行方法的不确定性,并提出了相应的计算方法。计算表明,适航密度与航行速度和浮泥层厚度有关。在通常航速和0.5~1.5 m浮泥层厚度条件下连云港航道的适航密度约为1.25~1.35g/cm~3。     

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。     

深水航道的河势控制和航道回淤问题

长江口深水航道的整治为检验和深化潮汐河口汊道整治理论及方法提供了依据。河势的宏观控制要求北槽维持落潮流输沙优势。分析表明,工程后北槽分流比下降,已接近河槽性质转变的阈值。一、二期整治工程使河槽断面由宽浅向相对窄深转变,形成了覆盖航槽的连续深泓,为航道维护提供了重要保证,但三期减淤工程使-8 m以下河槽断面向相对宽浅逆转,加上北槽中段过高的流速造成该河段的高含沙量和高输沙率以及该河段近底净输沙方向指向航槽内,使回淤量进一步增大。通过现场观测进一步揭示了近底高含沙量及浮泥形成的机制。进一步的减淤措施应注意恢复合理的导治线放宽率以使输沙率的沿程分布较为均匀。     

长江口深水航道分流比与汊道稳定性评估

潮汐河口汊道整治工程通常引起工程所在一支汊道分流比减少,目前对这种分流比减少的河势效应缺乏量化的评估。通过窦国仁河相方程,探讨长江口深水航道整治工程开工以来北槽水、沙条件的变化与河相调整间的相关关系。结果显示:1)整治工程可产生的河相调整幅度小于实际增幅。期间,大规模的疏浚工程和区域含沙量的降低是平衡河相实际调整的两大重要因素。2)当前,北槽低含沙量环境支撑了主槽平均水深的增加,但仍需通过疏浚稳定主槽容积。     

新时期长江口航道建设深化研究方向的探讨

长江口航道的建设与管理面临着河势背景深刻变化的新情况和生态优先等新要求。为了进一步提高航道的综合通过能力,分析近几十年来长江口河势的主要变化,归纳长江口深水航道的治理(设计)思路。基于对长江口在盐、淡水交汇和潮汐环境中的黏性细颗粒泥沙运动物理过程和航道回淤机理的认识,包括盐度和含沙量的层化、紊动抑制、悬沙斜压效应以及纵向及横流输沙、悬沙近底高浓度层的类推移输运、浮泥的重力流输运以及非黏性沙的层移输运等,提出长江口航道建设、维护需要注意的问题和进一步的研究方向,以及开展河口开敞边界泥沙收支、生物对河床稳定性影响等研究的建议。分析结论和工作建议可作为深化长江口航道治理的参考。     

长江口深水航道回淤物理过程分析及减淤思路探讨

长江口深水航道治理工程在取得巨大成功的同时,也为深化河口演变和河口治理的理论认识提供了丰富的经验。文章对河口拦门沙及最大浑浊带的生成机制及界定、泥沙密度层化、河口平衡剖面下的输沙特征、径流与丁坝工程对平衡剖面的影响、反映纵向环流影响的河口水团滞留时间(水龄)、航道回淤物理过程等的研究成果进行了归纳梳理,并在此基础上提出了进一步减淤的思路。