长江口铜沙老航槽自然回淤的初步分析

研究人工航槽的自然回淤规律和回淤上的特性变化,对航道进行合理的疏浚和维护具有重要的现实意义。本文试图就长江口铜沙老航槽自然回淤作初步分析。 一 长江口铜沙航槽于1982年2月将铜沙航槽Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区向南平移了800米,遂将原来的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区废弃(见图1)。     

长江口深水航道治理工程：一期工程Se标段施工简介

长江口水航道治理工程,是我国建国以来最大的水上基础设施项目,也是世界上罕见的河口航道治理工程,它采用双导堤、丁坝结合疏浚的工程措施,分期将原依靠疏浚维护的７ｍ航首对１２．５ｍ。全工程各类堤坝总长约１３３ｋｍ,航槽疏浚土方近２．５亿ｍ＾３,计划总工期８年左右,工程总投资约主１５５亿人民币,其中一期工程工期为３年,约３２．５亿元开工以来工程顺利。     

灌河口外航道整治模型试验研究

灌河口外为粉沙淤泥质海岸,口外沙嘴发育,形成主、副槽,拦门沙浅区水深仅2 m左右,波浪掀沙作用强烈,水沙运动复杂。利用波、流共同作用下物理模型试验研究灌河口外拦门沙深水航道整治后水动力变化及航槽回淤,特别是台风浪情况下航道骤淤问题。研究表明:灌河口外海域动力条件、泥沙环境以及工程涉及问题复杂,双导堤配合航槽疏浚整治工程能有效发挥减淤效果,通过双导堤间过流断面积补偿能有效降低工程对新沂河排洪的影响,正常条件下航道开挖年回淤约190~330万方,台风浪骤淤约为180万方,建议导堤根部加高以减少口门附近航道回淤。     

小清河河口航道治理方案研究

小清河河口航道治理是当地港口发展的必要条件。通过分析小清河河口治理的理论与实践研究成果,研究了小清河河口航道治理的措施和主要方案。研究表明,小清河河口航道治理必须采用整治与疏浚相结合的办法;整治防沙堤宜采用双导堤;航道轴线采用北槽与南槽方案技术差别不大,应结合环保、海域使用等非航运条件综合确定轴线方案。     

长江口水下高分辨率微地貌及运动特征

在 1997年枯季和 1998年全流域特大洪水后期 ,用旁侧声纳、热敏式双频测深仪、差分GPS、2 4道浅地层剖面仪、声学悬沙浓度剖面仪、流速仪等对长江口区主航槽进行走航测量和定点探测 ,第一次获得了长江口大量细颗粒大尺度底形沙波三维实测图像、数据以及底形运动的连续时间序列可视图像和数据。对这些图像和数据的分析结果对河口动力沉积和动力地貌过程、河口地形演变、大比例尺水下地形测量、三维流场的数值模拟、港口航道的疏浚以及深水航道的稳定性研究等具有重要意义。     

航道工程作用下福姜沙水道滩槽演变特性及对水沙过程响应的数值研究

福姜沙水道是长江南京以下12.5m深水航道重点治理河段。航道工程实施后,仍需进行疏浚维护保障航道畅通。为了探究航道工程作用下福姜沙水道的滩槽演变特征,并进一步研究其对水沙过程的响应关系,采用基于Hybrid LTS/GMaTS方法的平面二维水—沙—床耦合数学模型进行了数值模拟研究。Hybrid LTS/GMaTS方法在不损失模型计算精度的前提下大幅度提高了计算效率。研究结果表明：1)水动力作用是洲滩变形的主要动力,体现在洲滩整体冲淤和局部形态改变两方面;2)航道工程作用下,福中水道入口处水动力条件明显改善,各特征流量级下均呈现刷深趋势,航道中段呈现“洪冲枯淤”的冲淤特征,主流被归顺在深槽内,且随着流量增长深槽向南摆动;3)边心滩演变和水动力作用共同影响福北水道航道冲淤变化,航道工程作用下靖江边滩、双涧沙沙舌、福北水道的滩槽演变关系和对径流特征响应过程发生根本性变化。对水道整体而言,航槽回淤现象得到显著改善,然而受到洲滩演变和局部水动力减弱的不利影响,福北水道入口处航道条件发生恶化。     

环抱式防波堤口门航道横流三维特性研究

环抱式防波堤口门易出现较大横流,且三维特性明显。针对连云港主港区深水航道,建立三维潮流数学模型,并用现场航槽实测资料进行验证,在此基础上计算分析了不同潮差条件下口门段进港航道横流的三维特性。研究结果表明:最大横流约出现在高潮位前1.5 h,自表层至底层相继出现,且表、底层出现时刻仅相差0.5 h;因航道边坡较小,最大横流时未见水流分离现象,航槽底部没有反向流;各层最大横流值均与涨潮潮差有关,且相关程度高;航道内最大横流垂向分布梯度随潮差增加略有增大。     

长江口潮位变化规律及其工程应用

长江口北槽航道水深较浅,为提高航道与疏浚的经济效益,本文研究了航道维护疏浚、测量工程中关键的潮位变化规律,及其在工程上应用的关系。按浅水潮波理论与长江口区11个测站1年的典型潮及地形资料,详细分析了全区潮波运动的一般周期性变化规律,随时、空的非线性演变规律,物理机制及其对各地点潮位变化的制约。结果解释了重要的水文物理现象,提出了确定控制水位的新方法等,为工程需要提供了依据。     

长江口北槽一期工程后滩槽沉积物分布特征及其影响因素

根据2000年7月和2001年5—6月份长江口北槽航道及两侧滩地进行的沉积物采样分析结果,对长江口深水航道一期工程实施后的滩槽泥沙交换情况以及在自然与工程双重影响下的沉积物分布情况进行了较为详细的讨论。长江口深水航道工程的实施,影响了长江口尤其是北槽及两侧滩地的水沙条件和沉积物分布。强劲的径流和潮流作用和风浪作用造成航槽及两侧滩地的冲淤转换及沉积物分布的变化;深水航道治理工程的实施使工程段内航槽泥沙粒径粗化,两侧滩地和工程段下游泥沙中值粒径变细,这反映了在工程实施后滩槽泥沙交换的变化。     

基于AIS和潮汐数据的航道水深利用状况研究——以天津港复式航道为例

为直观表征近岸航道水深利用状况,提出应用一定时间尺度内最低瞬时水深、平均瞬时水深与海图水深、海图水深和深度基准面L值之和间的差异分布,定性分析水深利用状况的方法;提出以AIS报文中船舶吃水字段与对应海图水深的比值作为量化指标,定量分析水深利用状况的方法。天津港复式航道计算实例结果表明,南北两侧小船航道水深利用程度高于主航道,且小船航道处于高的水深利用状态;主航道水深利用程度相对较高,且其具有较大的水深可利用空间。综合考虑,在疏浚任务中应侧重南侧小船航道的疏浚,以提升天津港复式航道区域的综合水深利用状况。     

长江口悬沙及其运移

长江口现代沉积动力过程一直为中外学者所关注。1976年以来,我们对长江口徐六泾以下航槽底质和悬沙进行了沉积学的研究。本文就长江口的悬沙特性、航槽间泥沙交換和泥沙运移作一初步探讨,以期为长江口河床演变和航道治理提供一些科学依据。     

人工航道疏浚对近岸沉积的影响——以葫芦岛港为例

航道疏浚是海岸带人类活动的重要形式之一,对近岸海洋环境有着重要的影响。本研究以葫芦岛航道疏浚为例,通过X射线衍射物相分析、放射性同位素分析和激光粒度分析等方法,对航道疏浚区及邻近海域沉积物进行了系统的研究,结果表明:(1)航道疏浚产生的沉积物与现在海底沉积物在粒度组成、黏土矿物组合和210 Pb、137 Cs放射性强度等方面具有显著的差异,可以作为示踪航道疏浚物质扩散和影响范围的指标;(2)葫芦岛海域的航道疏浚物在潮流的作用下沿西北和西南2个方向扩散,不同程度地加入到表层沉积物中,个别地方疏浚沉积物直接覆盖到原沉积物之上,导致海底原地沉积物属性的改变。     

基于数字高程模型定量分析长江口深水航道工程治理效果

长江口深水航道工程于1998年开工建设,2002年和2005年一期和二期工程先后竣工,分别达到8.5和10.0 m通航水深。自2006年三期工程实施以来,北槽航道中段连续4a发生严重淤积,年疏浚维护量平均达6×107m3,影响三期工程目标的如期实现。通过自主开发的数字高程模型定量分析平台,建立时间序列的空间分布属性数据库,对长江口深水航道工程治理过程前后的河床冲淤变化规律和工程效果进行量化分析,分析结果揭示了长江口南港北槽深水航道近期淤积的泥沙来源、淤积过程、主要淤积原因和淤积部位,从而为工程治理对策提供科学依据。     

长江河口主槽地貌形态观测与分析

人类活动可以改变流域至河口的泥沙输运与沉积。尽管一些近期的研究已经调查了长江河口的形态演变,然而,流域和河口工程如何影响河口河床的形态演变仍然是不清楚的。该文利用2010年至2015年多波束测深系统和浅地层剖面仪等先进现场测量仪器的长江口主槽走航测量资料,并结合主槽表层沉积物资料,分析了近年来人为强干扰下的长江河口主槽底床微地貌形态,以理解近期人类活动对河口的影响。结果显示:近年来长江河口主槽底床上除了存在平床、沙波、冲沟和冲刷痕等常见微地貌形态外,还存在着疏浚痕和凹坑等人为微地貌形态。在流域和河口大型工程的共同影响下,近年来南北港中上段、横沙通道和南槽上段均受到不同程度的冲刷,其主槽底床上呈现出不同程度冲沟和冲刷痕等侵蚀性微地貌。而由于疏浚工程的影响,南港下段、圆圆沙航槽和北槽航道底床上出现了大范围的疏浚痕和凹坑。近年来包括南槽上段、北槽主槽中段和下段的局部区域和北港拦门沙河段局部区域在内的长江河口最大浑浊带的河床沉积物有粗化趋势。南北港中上段和横沙通道的大部分区域均发育了大量沙波微地貌;总体上,长江河口沙波的波高在0.12~3.12 m,波长在2.83~127.89 m,波高/波长在0.003~0.136,长江河口中上段的沙波尺度(波高的均值为0.91 m,波长的均值为20.08 m)大于密西西比河下游(波高的均值为0.87 m,波长的均值为17.62 m),且两区域沙波的几何形态差异性较小。     

长江口拦门沙深水入海航道整治工程的研究

随着国民经济的发展和上海浦东新开发区的发展，长江口深水入海航道的选择与治理，已越来越多地引起人们的关注，长江口深水入海航道的选择基本上可以分为避开拦门沙和不避开拦门沙两类。本文根据长江河口的发育模式、河口延伸、汊道演变的规律、汊道的形态与水力条件，提出长江口拦门沙深水入海航道整治规划，近期以北槽－８ｍ航槽为宜，远期可逐步开发至－１２．５ｍ     

海洋测绘成果在港口与航道维护保障中的应用

详细介绍了海洋测绘成果在港口与航道疏浚工程水下挖槽量、回淤量和航道边坡土方量及超宽量计算中的应用,探讨了维护疏浚工程效益分析方法,提出了扩大海洋测绘成果在港口与航道通航保障应用范围的建议.     

近海航槽的回淤率计算

本文应用粘性细颗粒泥沙近年实验成果,对近海动力条件进行适当概化,由输沙连续方程导得以悬沙落淤为主的航槽回淤率计算关系式.通过连云港、赤湾港等航道港池实测资料验证,说明本文提出的计算模式可用来预报近海航槽的回淤率.     

基于FVCOM的长江口预选倾倒区抛泥扩散数值模拟

2019年以来,长江口海域年疏浚总量约为7 000×104 m3,现有的7座吹泥站停用后,长江口倾倒区容量仅剩约3 000×104 m3,疏浚物处置缺口约为4 000×104 m3,需及时开展海洋倾倒区选划工作。通过FVCOM （Finite Volume Community Ocean Model）数值模型对预选倾倒区进行抛泥扩散模拟,并分析其影响。根据长江口航道管理局所统计的疏浚船只,结合实际情况,选定12 000 m3舱容作为代表船只进行模拟。模拟结果显示,抛泥悬浮物主要在倾倒区周围呈螺旋状扩散,从扩散范围来看,4个预选倾倒区抛泥时,其10 mg/L增量包络线均不会显著影响到附近主航道及周边环境敏感区,其中预选倾倒区D扩散影响范围最大,C次之,A和B扩散影响范围最小。从动力角度来看,长江口深水航道北侧两个预选倾倒区（A和B）倾倒扩散时,对南侧深水航道造成回淤的概率更大,深水航道南侧水动力条件优于北侧。综合抛泥扩散影响范围和动力条件来看,预选倾倒区C位置最佳。     

长江口12.5米深水航道南坝田挡沙堤加高工程总平面方案研究

长江口12.5米深水航道2010年贯通后,发挥了巨大社会经济效益,同时航道回淤量大、维护压力大、维护费用高的问题突出。本研究基于北槽四边界水沙通量观测成果,分析提出了北槽航道回淤泥沙来源;针对回淤原因,在已建减淤工程经验总结的基础上,提出了本次减淤的研究思路,优化了减淤工程方案的比选指标体系;采用三维潮流泥沙数模、清水动床物模、经济技术综合分析等手段,通过"加高范围"、"加高高程"及"加高位置"比选,研究推荐了减淤工程方案。利用实测回淤量分析了工程减淤效果。研究结果表明,南导堤越沙是洪季北槽的重要泥沙来源,对北槽高浓度含沙量场有一定贡献。提出了可通过加高北槽南侧的导堤,实现减少通过南导堤越堤进入北槽的泥沙量,从而减小北槽含沙量水平,同时改善北槽下段流态,降低水沙横向输移,进而降低航道回淤的减淤思路。研究推荐的长江口12.5米深水航道减淤工程为南坝田挡沙堤加高工程及先期工程方案。先期工程位于S4～S9丁坝坝田,在现有南坝田挡沙堤的基础上加高S4～S8区段,并延长至S9丁坝,工程全长约23.8 km,高程+3.5 m。工程于2015年11月开工建设,2016年7月主体工程完工,工程减淤效果显著,2016—2018年年均减淤量约954×105m3/a,近三年已节省航道维护疏浚费用约5亿元。     

广利港口拦门沙航道开挖后淤积强度预测

广利港口拦门沙的发育使得对航道疏浚的要求日益迫切，而疏浚后海底地形的改变会导致水动力条件的变化而产生泥沙回淤。本文利用已得的数据资料以及数值模拟后的数据资料进行了回淤强度的预算，并据此对航道疏浚后每年的清淤量提出了合理的建议。