长江口深水航道治理工程不同阶段北槽丁坝群坝田泥沙冲淤分析

根据长江口深水航道治理工程不同阶段的地形分析,定量分析不同工程阶段影响下北槽丁坝群坝田冲淤厚度以及地形变化。结果表明:在不同的工程阶段,北槽南北侧坝田冲淤差异受工程进度影响,总体呈逐年淤积趋势,南北侧坝田呈"洪季多淤、枯季少淤积"的状态,北侧坝田淤积厚度大于南侧。北槽主槽与坝田地形变化在2010年之前变化较大,2010年之后,主槽基本趋于稳定,变化较缓,坝田则持续淤积。     

潮汐河口淹没丁坝群坝田淤积特征及成因分析

潮汐河口淹没丁坝群坝田水动力条件复杂多变,坝田复杂的水流结构决定了坝田内的泥沙淤积过程及淤积形态。以长江口北槽丁坝群形成坝田为例,分析坝田形成后淤积形态及淤积速率特征和规律。分析结果表明:随着时间推移,坝田内2 m等深线逐渐向距坝头0. 2倍坝长处靠近,5 m等深线逐渐向坝头处靠近;坝田的初始容积与冲淤平衡时的平衡容积呈对数关系;在丁坝间距为3～4倍坝长时,坝田内淤积分布最为均衡;坝田内淤积速率的拐点均出现在坝田形成后5～6 a。另外,从工程影响淤积丁坝布置参数方面探讨坝田内淤积特征的成因。     

丁坝群坝田与主流水沙交换与冲淤机理综述

丁坝群不同平面布置方案下坝田与主流间的泥沙交换和地形变化是长江口深水航道回淤机理及减淤措施研究的重要内容,但以往研究不多。坝田与主流的泥沙交换及地形变化与紊流结构及时均流场有关,即与坝田-主流主界面混合层的大尺度相干结构和坝田内时均大尺度环流有关。在出水丁坝和淹没丁坝情况下坝田与主流的质量交换系数变化不大,约为0. 02左右。坝田不存在悬沙的平衡剖面(Rouse分布),悬沙和底沙均存在指向坝田的净输沙。坝田淤积达到准平衡状态需要5～6 a,但基本上在前2 a就达到了平衡。     

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。     

长江口北槽深水航道回淤相关问题分析*

从滩槽泥沙交换角度对长江口北槽深水航道回淤热点问题进行分析。取得新的认识：1）对长江口拦门沙河段滩槽泥沙交换而言,温度、盐度以及上游来水来沙均是独立存在的因素,但都不能独立起作用或作用很弱,对北槽深水航道回淤影响也非常有限;2）在长江口拦门沙河段滩槽泥沙交换中,拦门沙浑浊带、近底高含沙水体、南导堤越堤输沙、坝田淤积、边滩坡度及河床密实度变化以及层化和制紊效应等均是伴随而生的过程,这些现象的变化具有很好的一致性,但均不是独立存在的,不能独立对北槽深水航道回淤产生影响;3）波浪作用是引起长江口拦门沙河段滩槽泥沙交换往“冲滩淤槽”方向发展的根本动力,在北槽深水航道回淤原因分析及减淤研究中应抓住这个关键。     

长江口深水航道三期工程北槽演变特征及航道回淤部分原因分析*

对长江口深水航道三期2004—2007年工程期间的北槽河势演变进行了分析总结。分析表明北槽总体上呈现了拦 门沙区域的“洪淤枯冲”规律,而且北槽上段北滩地一直淤积,W3附近南滩地一直发生淤涨,导致滩地坡度较大,且航道 南侧滩槽水深比和航道回淤量非线性负相关性非常强。 W3附近南滩一直淤积、滩槽水深比小、滩地坡度大、8 m线宽度最 小等因素是使近底高含沙水体易进入航道导致北槽中段回淤量大的部分原因。     

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。     

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。     

长江口深水航道治理一期工程整治效果分析

主要论述长江口深水航道治理一期工程的整治效果，结合工程进展情况，研究分析北槽来水来沙条件变化，河床冲淤调整过程及北槽新河势产生的原因；从河势的角度总结一期治理效果及经验认识，为二，三治理工程提供借鉴。     

长江口北槽深水航道水沙输运特征三维数值模拟

基于长江口北槽实测水文观测资料,利用三维水流泥沙数学模型对北槽内盐水楔、水流及泥沙输运特征等进行模拟分析。结果表明:北槽中段泥沙表、底层差异明显,垂向分布不均匀,受盐水楔影响,泥沙更容易在中段聚集;泥沙北槽内输运距离较长,1个落潮过程难以输出北槽,在反复输移中跨越航槽几率大大增加,尤其北槽中下段涨转落低流速时段较长,底部含沙量较高,易形成航道回淤;输出北槽的部分泥沙水体可能在旋转流作用下经九段沙及南导堤重新回到北槽,累积循环,成为北槽内含沙量较高的重要原因。     

长江口三期工程四个专题科研项目全面展开

长江口三期工程科研项目“长江口航道三期工程航道冲淤及减淤方案研究”、“长江口北槽12．5m航道通过能力研究”、“长江口三期工程河床演变分析研究”和“长江口航道信息平台开发”等4个专题的工作大纲在2007年3月份已通过了交通部专家审查。据悉，长江口航道冲淤及减淤方案研究通过对流场、泥沙场变化对深水航道的影响进行分析，提出有关解决方案，对保障三期工程顺利实施将起到积极作用。对长江口北槽12．5m深水航道通过能力进行研究，将为科学评估三期航道治理工程实施后长江口深水航道的通过能力，充分利用航道资源以及长江口航道发展规划及航道的科学管理发挥重要指导作用。     

三峡蓄水后鲤鱼山水道演变对航道的影响与对策研究

三峡蓄水后改变了长江中游许多放宽河段原有冲淤规律,导致航道条件出现不利变化。通过对三峡蓄水后鲤鱼山水道洲滩演变的分析,研究了洲滩间的关系,揭示了河段洲滩演变与航道变化之间的关系,明确了近期河段航道不利变化是三峡蓄水影响下黄莲洲频繁冲淤、南槽冲刷发育、厍家湾边滩低滩周期性冲淤变化综合作用的结果,并据此提出稳定北槽边界,增强主航道枯水水动力条件的治理对策。     

岱山西北海域海床冲淤演变分析*

根据不同年份的水深地形资料及遥感影像,采用GIS技术对近30 a来岱山西北岸线变化及海床冲淤进行数字化分析。同时,结合该海域的水文泥沙特征及人类活动因素,研究海底冲淤变化的主要影响因素。综合分析表明：2011年以前岱山西北海岸岸线稳定,岸滩经历了由滩淤槽冲转为滩冲槽冲的动态演变过程,除岱山西部与大鱼山之间的槽沟局部地形变化较大外,其它海区冲淤速率不到10 cm/a,整个海域的侵蚀速率有加速趋势。2011年之后,岱山北部开始实施大规模围涂工程,岱山西北近岸5 m等深线以浅的岸滩发生1.75 m/a的淤积,而计算范围内的其它海区仍以微侵蚀为主。岱山西北海域泥沙主要以过境输移为主,长江来沙量的减少和近年围垦活动的增加是该海域海床冲淤演变的两个主要影响因素。     

丁坝挑角对坝田淤积的影响

通过试验研究，探讨丁坝挑角对坝田淤积，雍水程度，冲刷范围等的影响，并介绍获得的试验数据及分析成果。     

长江中游鲤鱼山水道滩槽调整原因及趋势分析

长江中游鲤鱼山水道为微弯放宽河段,受两岸山矶节点控制,洪水河势较稳定,但近期中枯水滩槽形态变化明显,对航运及岸线利用产生不利影响。文章在广泛收集实测地形、水文、泥沙资料的基础上,结合数值模拟,对鲤鱼山水道河床演变特点、水力输沙特性进行了分析,对滩槽调整原因、河床演变趋势进行了探讨。研究结果表明,1998、1999年特大洪水以及三峡工程蓄水后来沙大幅度减少的先后影响,是鲤鱼山水道由单一河槽转化为枯水双槽的主要原因。今后,该河段总体河势格局不变,河道仍能维持枯水双槽、北槽为主的滩槽形势,但黄莲洲心滩呈冲刷之势、厍家湾边滩冲淤交替,北槽航道条件难以稳定。     

潮汐河口宽浅弯道的水流动力特性分析*

以长江口北槽河道为例,以大量实测资料为基础,分析潮汐河口宽浅弯道的水流动力特性及演变特征,探讨 北槽航道回淤集中于弯道段与潮汐河口宽浅弯道演变的关联性。研究成果表明,尽管受多种因素干扰以及河槽较强的二维 性,潮汐河口弯道仍呈现了一定程度弯道水流特征和演变特征,北槽中部航槽的弯道形态可能对航道回淤起到一定的促进 作用。     

长江口北槽浮泥初步研究

根据现场预测和室内实验的资料,对长江口北槽深水航道浮泥的分布状况、物理特性、形成条件和影响因素、流变特性、沉降固结特性、浮泥对航道回淤和疏浚的影响,以及适航水深的利用等方面进行了较为全面的论述,对北槽浮泥的源地和演变规律进行了初步探讨,并提出了深入研究的途径。     

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12.5m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%。     

关于导堤结构透水性对整治功能的影响

根据一期工程的整治效果和对二期工程完工后二维潮流数模计算的成果,分析了北槽分流比、导堤内外冲淤变化趋势及导堤内外水位差的影响,得出常规堤坝结构的透水性不会影响导堤整治功能发挥的结论,建议放宽对导堤结构“基本不透水”的限制。