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。     

基于BP算法的泥沙含量预测研究

长江口北槽是长江的主航道，泥沙的淤积对航运和河道治理有着极为重要的影响。根据ADCP资料，应用BP算法对长江口的泥沙含量进行了研究，建立了泥沙含量预测模型并根据实测资料进行了验证，实现了根据ADCP资料推求泥沙含量，其结果满足精度要求。     

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。     

长江口北槽悬沙垂线分布经验公式研究*

利用Rouse公式对长江口多次实测资料进行整理分析,得出了长江口北槽纵向悬沙垂线分布的特征,验证了描 述悬浮泥沙垂线分布的Rouse公式的适用性,阐明了利用Rouse公式推算得到的不平衡条件下泥沙沉速与实际泥沙沉速的差 异,并利用不平衡条件下的垂线分布公式和北槽悬沙垂线分布实测资料,率定和验证了不平衡输沙系数和垂线平均含沙量 的经验关系式,在此基础上,建立了适用描述长江口北槽悬沙垂线分布的经验公式,并通过实测资料得到了验证。     

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。     

应用MODIS遥感影像反演长江口表层泥沙场

以长江口拦门沙水域为对象,利用长系列MODIS遥感数据和"长江口遥测系统"实测含沙量,建立悬浮泥沙定量遥感模型,并反演长江口水域表层悬浮泥沙场.研究结果显示大潮涨潮后期九段沙附近存在高含沙水体进入北槽中下段.     

长江口北槽深水航道回淤量计算模型研究*

把长江口北槽深水航道内2012年洪枯季两次、大中小潮的观测资料以及对应时段的航道回淤量等实测数据,引入到常用的近底层泥沙通量计算模型中,通过选取和率定其中主要的模型计算参数以及率定人工维护条件下航道内底层泥沙的沉降概率,最终建立了一个适合长江口北槽深水航道回淤量计算的数值模型,并利用洪枯季航道回淤的实测资料对该计算模型进行验证,得到较符合的结果。     

长江口南港北槽水域水文特征分析

长江口水域滩槽相间汊道众多，河势水情变化复杂。为分析径潮流作用下长江口南港北槽水域水文的变化，进一步提高对长江口南港北槽水域的认识，基于2018—2022年长江口水域各实测站点洪枯季水文测量资料，对各水文特征值进行统计对比分析。研究结果表明：径潮流变化对长江口南港北槽水域各水文特征影响不尽相同，水域涨落潮流同时受到径流和潮流的耦合作用影响。径潮流在南港北槽水域影响作用的临界点大约在北槽上口门水域，临界位置跟随径潮流变化而摆动，盐水楔和最大浑浊带的位置也随着径潮流变化而上下摆动，并且此种摆动也会造成回淤分布的变化。     

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%。     

长江口拦门沙河段航道回淤的波浪动力环境Ⅲ:对航道回淤的影响*

开展了长江口拦门沙河段波浪对北槽深水航道回淤的影响及特征研究。结果表明:1）北槽深水航道内的浮泥量变化与拦门沙河段的波浪密切相关,航道内浮泥量的显著增加均出现在波能显著增大之后,波能增加越大且持续时间越长,浮泥量也越大且持续存在时间也越长;2）较强波浪荷载作用会引起大量细颗粒泥沙从河床内部渗出,这些细颗粒泥沙就是形成航道内大量浮泥的主要物质基础;3）北槽深水航道的回淤量变化与长江口拦门沙河段的波浪变化在宏观上和微观过程上均吻合良好;4）在台风等因素引起的短期强烈波浪作用结束之后,其对床面的影响并不是随之而结束的,往往要持续相当长的时间。     

长江口规划生态航道建设方向研究

针对长江口北港、南槽生态航道的建设问题，通过分析区域环境特点和航道发展需求，梳理已建的长江口深水航道生态化建设情况，提出长江口生态航道建设的核心和模式。结果显示：1)南槽和北港生态航道的建设需以确保河势格局稳定为基础；2)需与滩涂保护、生态功能区域保护形成联动布局；3)需积极研发和应用生态结构，构筑“人工生态礁体”群，优化河口综合环境；4)需结合滩涂泥沙资源需求和航道建设自身筑堤用沙需求，实现航道疏浚土的资源化、生态化利用；5)需强化建设运营中科学的管控体系、生态补偿体系等。     

南汇东滩对长江口与杭州湾泥沙交换的影响研究

南汇东滩位于长江口与杭州湾的交汇处,是长江口与杭州湾水沙交换的重要通道,文章结合水动力特征指出南汇东滩是长江口外一个特殊的潮流动能减弱区,潮滩南北两侧潮流动能相对较强,涨落潮时过境泥沙易于落淤。根据长江口外的盐淡水混合类型分布及实测泥沙粒径组成指出风浪天气下南汇东滩是南槽淤积泥沙的主要物质来源,部分泥沙经南槽出海后随涨潮流进入杭州湾,大风天气下南汇东滩与杭州湾北岸地形演变成相反趋势,进一步证明南汇东滩是长江口与杭州湾泥沙交换的中转站。文章最后结合Lagrange质点运动轨迹分析了边滩不同区域质点的运动趋势,发现潮滩南北两侧质点运动趋势相反,提出边滩泥沙运动分界点的位置。研究表明南汇东滩特殊的动力机制对长江口与杭州湾北岸的岸滩演变具有重要的影响。     

基于分层系数法与混合比法的长江口盐淡水混合规律研究

采用长江口4条入海汊道3个月的水文测验资料,研究长江口的盐度分布格局和盐淡水混合情况,运用分层系数法和混合比法对长江口实测盐度数据进行分析。结果表明:北支汊道的盐度最高,洪、枯变幅大,全年均为垂向均匀混合型;南支3条汊道盐度从高到低依次为南槽、北槽、北港;盐淡水混合强度从高到低依次为南槽、北槽、北港,这与长江口北港分流量大于北槽、北槽分流量大于南槽的格局相对应;枯季的混合强度大于洪季,大潮的混合强度大于小潮。盐淡水的混合强度呈周期性变化,涨急前后垂向混合程度最大,涨潮的混合强度高于落潮时的混合强度。     

长江口北槽航槽开挖对水流及河势的影响*

基于试验数据和实测地形,初步分析了航槽开挖对长江口北槽水流及河势的影响.结果表明:1)12.5 m航槽开挖引起北槽主槽尤其航槽内流速显著增加;2)在计算北槽航槽开挖后槽内流速时,乐培九公式计算结果吻合较好;3)12.5 m航槽开挖对北槽河势变化产生显著影响,是引起2009年以后北槽河势显著变化的一个主要原因,因此在分析评价长江口深水航道以及其它相关的航道整治工程治理效果时,应充分考虑航槽开挖所带来的影响.     

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。     

基于运输组织方式及船型匹配的长江口南北槽航道货运量预测

为论证长江口南槽航道治理一期工程的必要性,通过主要货类的运输组织变化、流量流向及其匹配船型分析,确定不同货类在南北槽航道运输中的分担比例,预测未来长江口南北槽航道分货类货运量的发展趋势。结果表明:南槽航道货运量仍将保持较快增长,2020年后随着北槽航道通过能力日益紧张,南槽航道货运需求增速有望快于北槽航道。     

大型船舶进出港安全乘潮计算模式的研究

本文从分析大型船舶乘潮作业的尺度关系着手,对建立大型船舶进出港安全乘潮通航计算模式进行详细的技术探讨。用所建立的计算模式对长江口北槽一年702个潮的实例分析计算表明,长江口地区的理论通航能力较目前的实际通航能力要大得多,由此可见,开发长江口的通航潜力大有可为。     

上海横沙新港建设对长江口滩槽水动力的影响

基于CJK3D-WEM模型,建立长江口横沙港区数学模型,研究横沙港区形成后周边水域的水动力变化。结果表明:横沙港区方案实施后,各汊道断面分流比变化较小;南港河段、北槽中上段涨落急流速均有不同程度增加,北槽下段涨、落急流速略有减小,南港—北槽航道的落潮优势流略有变化,仍表现为明显的落潮优势;北港沿程落急流速变化较小,涨急流速北港口外段增加,其余区段减小。方案的实施对长江口拦门沙地区的总体河势格局不会产生明显影响。