长江口北槽悬沙来源的观测与分析

为掌握长江口12.5m深水航道北槽段回淤的泥沙来源,2011-2012年采用固定观测站和ADCP与动船取沙结合的方法,对北槽四侧边界进行了3次水文观测,并收集了同期的北槽水文测验数据。基于上述资料,对北槽四侧边界的泥沙输移情况进行了分析。结果表明:北槽四侧边界均存在明显的水沙交换,水沙交换量呈大潮强于小潮,洪季强于枯季的特点;跨越南导堤进入北槽的泥沙最多,是北槽主要的泥沙来源;南导堤越堤输沙主要集中在南导堤的中下段,其来源应为含沙浓度相对较高的南槽和九段沙滩面水域。     

长江口深水航道治理一期工程前后泥沙运动特性初步分析

利用长江口徐六泾、横沙和佘山三站三年逐日表层含沙量、盐度和气象观测资料，以及北槽河段沿线含沙量洪、枯季准同步观测资料，对长江口深水航道治理一期工程实施前后北槽河段含沙量沿程分布规律和垂向变化特征，以及滩槽泥沙交换的机理进行了分析。结果表明：北槽河段高含沙区分布位置在一期工程后适量下移；风浪对浅滩泥沙的掀动作用和滩槽问泥沙交换是造成工程区河段含沙量增加的主要动力因素；滩槽泥沙交换及输移途径取决于滩槽间流场变化，南北导堤在二期工程继续下延后，将进一步削弱滩槽泥沙交换量，有利于对深水航道的维护。     

长江口北槽深水航道回淤泥沙来源分析

针对长江口北槽深水航道工程后,航道泥沙年回淤量逐年增加且分布集中在北槽中段的现象,系统分析了北槽回淤泥沙的主要来源,指出在河流来沙锐减情况下,流域来沙的直接落淤已经不再是航道泥沙回淤的主要来源;北槽内部滩槽泥沙交换及北槽与两侧浅滩(横沙浅滩与九段沙)的水沙交换对北槽泥沙回淤的贡献明显;南槽口门附近泥质区对航槽回淤影响的权重将增加,需要予以重视。今后应加强对水下三角洲前缘冲淤、浅滩的风浪掀沙以及丁坝坝田落淤泥沙的再悬浮和输移过程的系统观测和研究。     

长江口九段沙近期演变及其对北槽航道回淤的影响

利用现场水文、泥沙以及水下地形观测资料,分析了近期九段沙的冲淤演变过程、机理及其对北槽航道回淤的影响。结果表明,近10年来九段沙总体呈现“长高不长大”的变化特点,即0m以上高滩淤涨明显,而2m和5m中低滩面变化不大。九段沙的淤高使得南导堤的挡沙功能减弱,一定的风浪条件下九段沙滩面相对较高浓度的含沙水体涨潮越堤进入北槽中段,增加了近期北槽航道回淤的泥沙来源。     

长江口深水航道三期工程前后北槽中上段水动力及含沙量变化特征

基于长江口北槽深水航道长期定点观测的2006,2008和2011年洪季大潮、2006,2009和2013年枯季大潮水沙数据以及2006和2013年6—8月横沙和北槽中的潮位资料,分析三期工程前后北槽中上段潮汐、潮流及含沙量变化特征。分析结果表明:①中上段浅水分潮性质增强,且M_4分潮和M_2分潮的振幅变化幅度远大于M_2分潮;中段洪、枯季大潮平均潮差均减小;②中段M_2分潮流垂线平均长轴洪季大潮增大、枯季减小,长轴向均向北偏转且椭率减少;洪、枯季大潮涨、落潮平均流速均减小,优势流减小;③余流为中段含沙量贡献最主要的驱动力,其次是M_4分潮,随后为M_2分潮;中段洪、枯季涨落潮平均含沙量均增多,优势沙减小;④中上段潮动力非线性特征加强主要受三期工程中上段缩窄加深工程的影响;南导堤加高工程是中段流速减小的主要原因;洪、枯季优势流、优势沙的差异主要受上游来水来沙的影响;泥沙再悬浮是中段悬沙的主要来源,且洪、枯季含沙量差别主要受上游来水来沙及潮流动力强度控制。     

长江口深水航道(一、二期工程)回淤变化

利用长江口深水航道回淤资料,研究了北槽航道回淤的时空变化特征及其对流域来水来沙、河槽地形的关系.长江口深水航道治理一、二期工程实施后,北槽航道年淤积强度明显下降,工程治理效果得以显现.从空间上看,一、二期工程航道回淤的峰值位置和重心位置经历了下移和上提的过程.从时间上看,一、二期工程后北槽航道回淤年内呈现洪季多淤、枯季少淤;洪季淤积位置下移,枯季淤积位置上提的变化特点,季节性上、下移动约7～11km.深水航道淤积的泥沙来源有多种,仅流域悬沙输沙量减小并不能明显降低深水航道的回淤量.     

长江口悬沙浓度变化趋势及成因

基于1959-2011年长江河口水域实测悬沙浓度数据,对其悬沙浓度分布特征及变化趋势进行研究。结果表明:1流域入海水量无明显增减趋势,年内分配过程为洪季水量减少枯季增加,入海沙量和含沙量无论是洪季、枯季或年均为减小趋势;2河口段徐六泾、南支、南北港及北槽进口悬沙浓度伴随入海泥沙量锐减呈现减小趋势,北支受潮汐影响也呈减小趋势,南槽因水动力增加变化不明显;3受分流比减小、上游来沙锐减及河床粗化等影响,2005-2011年北槽上段和下段平均悬沙浓度较2000-2002年减小约33.25%,中段(CSW)受越堤沙量影响较大,呈现一定增加趋势;4长江口外海滨泥沙的再悬浮作用,有效减缓该区域悬沙浓度减小幅度,但仍不能改变其伴随流域入海泥沙锐减的减小趋势,2003-2011年平均悬沙浓度较1981-2002年减小约21.42%;其峰值向口内上溯约1/6经度,且峰值移动主要由径流和潮流水动力对比决定。     

河口拦门沙段航槽回淤试验研究

河口、海湾地区航道开挖后,航槽内水流强度往往会降低,引起泥沙回淤。以某深水航道为例,利用水槽试验研究沙质海岸波流共同作用下的推移质运动对航槽回淤的影响,得出了航槽回淤量与航道边坡、滩面水深、波浪情况的关系,提出适用于该深水航道的推移质输沙率计算公式,可供其他相似工程参考。     

近期长江河口主槽冲淤过程与沉积物分布及变化特征

利用长江口人类活动强干扰下的海图水深数据及河槽表层沉积物资料,探讨近期长江河口主槽冲淤变化与沉积物分布特征,研究结果表明,在流域来水量变化不明显,来沙量锐减的情况下,长江河口段中上游主槽整体上处于微冲刷环境。而又受深水航道治理工程的影响,局部河段主槽出现淤积,沉积物粒径也发生相应的变化。其中,南支下段宝山水道总体上受到冲刷,沉积物枯季变细,洪季变粗;南槽航道上段、北港航道和横沙通道均受到冲刷,沉积物均逐渐变粗;南港航道、与北槽过渡河段的圆圆沙航槽和北槽航道主槽淤积,沉积物均逐渐变细,且三者的淤积均由航道回淤造成,南港航道回淤的沉积物粒径最粗(0.12mm左右),圆圆沙次之(0.07mm左右),北槽最小(0.02mm左右)。     

河口航道治理中导堤丁坝工程措施的影响探讨

长江口北槽深水航道治理采用了双导堤加丁坝的工程措施,取得了显著的航运经济效益,但还面临疏浚量偏大的问题,为此还需探讨导堤丁坝工程在潮汐河口航道治理应用中可能的问题。首先认识到潮汐动力的重要性及可塑性,工程约束下的河道进潮量减小,会减弱径潮相互作用及其向海的净输沙;其次治理分汊河口的单一汊道,将改变汊道间的动力平衡,致使治理汊道的分流比减小;再者高导堤减弱滩槽间的横向环流,加强河口纵向密度环流,或不利于向海净输沙。考虑到潮汐河口与河流及弱潮河口的差异,在潮汐分汊河口的层化环境下采用导堤丁坝这样的工程措施来治理航道需要更谨慎的选择。     

长江口圆圆沙段12.5m航道淤积原因分析

长江口圆圆沙航道段位于深水航道治理分流口工程和横沙通道之间,航道长度15.44km,属未采取整治工程措施,仅通过疏浚开挖形成的人工航道。2010年12.5m深水航道开通以来航道疏浚量明显增大。通过近年来水文泥沙地形实测资料分析,从水动力条件、泥沙、河势与局部地形变化等因素讨论了圆圆沙航道回淤原因。结果表明圆圆沙段河槽自然水深不足10m,航道疏深后滩槽高差加大引起泥沙回淤增大;北槽实施减淤工程后圆圆沙段落潮流速和输沙能力减小;圆圆沙航道段处在涨、落潮分汇流河段,航道与底部水流方向存在交角等是航道淤积增加的主要因素。针对圆圆沙段航道回淤原因,从挡沙和强流两个方面提出了减淤办法。     

复式航道波浪变形及输沙影响数值模拟研究

复式航道通过在原有深水主航道两侧开挖并行浅水航道,实行大小船舶分道航行,高效缓解进港航道通航压力,具有广泛的应用前景。由于航道断面复式化,波浪穿越航道的演变规律比传统单一断面复杂,影响船舶通航安全及泥沙输运。基于天津港复式航道工况,建立数值波浪水槽,针对正交入射波浪在不同断面型式复式航道中的演变进行数值模拟,研究结果表明:开挖小航道后,开挖处波高增大,主航道内波高基本不变;随着小航道宽度减小和航道过渡段坡度减小,复式航道内波高增大;航道水深比和波浪要素对波高演变存在耦合影响。主航道内床面上的波浪边界层切应力为小航道的68.5%,小航道能够拦蓄部分浮泥和推移质泥沙,减轻主航道淤积。     

数值分析长江口深水航道上段淤积的原因

目前,长江口北槽深水航道上段淤积较为严重,对航运产生了不利的影响.本文利用Delft3D-FLOW建立了长江口二维潮流的数学模型,并利用实测潮位、流速及流向资料对模型进行了率定和验证,模型计算结果与实测数据符合较好,该模型较好地反应了深水航道工程后长江口的水动力情况.根据模型计算结果,特别是南、北槽上河段主河道流速沿程变化过程、横沙通道涨落潮流量、南北槽分流比,对北槽深水航道上段淤积原因进行了分析,北槽沿程流速远小于南槽沿程流速,尤其横沙通道以上北槽河段流速更小,而且横沙通道涨、落潮量均较大,削弱了北槽和南港之间的水体交换,从而加强了泥沙在北槽深水航道上段进口段的落淤.     

长江河口九段沙近期冲淤演变过程研究

1998年以前,九段沙是一个人类活动干预很小的天然河口江心沙洲。北槽深水航道治理工程建设,使九段沙头部和北边界基本固定,南北槽分流分沙比改变,水沙交换减少。同时,随着流域来沙和河口河道底沙来源减少,近期九段沙冲淤演变发生新的变化。如今的九段沙0m水深线包络体在不断地淤高扩宽。上沙沙头迅速淤涨,并越过南导堤向北偏伸入北槽,沙尾则快速向南槽延伸,并与南导堤和中沙之间形成新的涨潮沟通道;九段沙南北侧由于冲淤不均其水边线形态出现明显不规则变化,下沙尾部东南端冲蚀,东北端淤涨,沙洲长轴线逆时针转动,但洲体整体位置摆动极小。作为国家级自然保护区,其上沙沙尾的快速延伸和沙洲南侧局部冲淤不平衡须引起重视,确保九段沙沙洲整体稳定。     

长江口深水航道沿堤冲刷特征与趋势分析

沿堤冲刷是导堤失稳的重要因素之一。利用多波束测深系统、ADCP流速剖面仪,结合历史水下地形数据,对长江口深水航道整治工程水下地形与水动力条件进行了观测。结果表明,北导堤外侧发育有长约19 km、最大深度2.3 m的沿堤冲刷槽;堤头北侧发育有长约190 m,最大冲深7.2 m的局部冲刷坑。落潮时,北港与北槽存在位相差,其形成的南向水流受北导堤阻碍产生的沿堤流是冲刷槽形成的主要原因;堤头北侧的局部剧烈冲刷坑则是在沿堤流与堤头横向扩散水流的共同作用下形成的。分析表明堤头垂线含沙量远小于水流挟沙力,导堤堤头的局部冲刷很可能会继续发展。     

长江口南汇东滩滩地地貌演变分析

南汇东滩位于长江口与杭州湾的交汇带,受长江径流、来沙、波浪、潮汐和人类活动的影响,滩地地貌演变复杂。近百年来,南汇东滩北冲南淤,呈整体向东南伸展的演变趋势。波浪和潮流的共同作用,控制着南汇东滩滩坡和滩地走向,形成了岸、滩、槽平面发散的地貌形态。近年来,受长江口深水航道治理工程的影响,南汇东滩上段冲刷,下段淤积,地貌形态总体变化不大。没冒沙是南汇东滩上的次生沙体,形成于上个世纪的20年代,形成以来虽经历复杂的演变过程,但多年来沙嘴（或沙脊）的位置和走向基本保持稳定。南汇东滩平缓且稳定的滩坡、丰富的泥沙供应和适当的潮流、波浪动力是没冒沙长期稳定的内在机理。     

长江口横沙东滩促淤圈围工程

长江口横沙东滩促淤圈围工程位于长江口北港与北槽之间横沙岛东部浅滩,属称横沙东滩。对横沙东滩实施促淤圈围工程，一方面有利于控制长江口北港主槽的摆动、有利于北港下口边界的稳定．另一方面有利于防止滩面由于“风浪掀沙”使泥沙进入深水航槽，有利于长江口深水航道的维护。横沙东滩促淤圈围工程符合长江口综合整治规划的要求，也是长江口河势控制工程的重要组成部分。     

长江河口潮滩冲淤和滩槽泥沙交换

受潮汐影响的河口三角洲,其滨海部分常分布有宽阔的潮滩,它的冲淤变化不仅涉及岸滩的利用和防护,而且与口门航道水深的维护密切相关.根据多次现场调查和定点观测资料,发现长江口潮滩冲淤存在着多年变化的长周期、季节性变化的年周期和暴风浪作用的短周期,其中暴风浪对岸滩的破坏性很大,而近岸潮流运动的不对称性却经常挟带泥沙上滩淤积.鉴于长江口南槽具有特殊的动力地貌条件,滩槽之间的水体和泥沙交换频繁,特别是大风天气,航道拦门沙的淤浅常受两侧边滩的影响.常风向和强风向可以控制口门地区岸线的走向,一当岸滩形成以后,海岸廓线又可以限制和调节不同风向条件下近岸波浪、水流和泥沙运动的强度.     

长江口深水航道治理工程对江亚南沙的冲淤效应研究

利用长江口深水航道治理工程实施前后的地形资料,在GIS软件及相关的统计分析软件的支持下,分析了工程对江亚南沙的冲淤效应:遏制了江亚南沙沙头的冲刷后退,滩面淤高面积扩展,沙尾不断下移,“外沙内泓”作用加强,加剧了对九段沙上沙南沿的侵蚀;同时,工程的修建局部改变了水流、泥沙场,在鱼嘴工程南线堤下侧出现2m串沟.建议采取封堵工程,确保江亚南沙和南导堤的稳定.     

河道生产堤对洪水影响的二维数值模拟研究

河道主槽两侧修建的生产堤影响滩槽泥沙横向交换,对河床演变带来很大影响。本文针对黄河下游游荡型河段的现实状况,采用平面二维水沙数学模型按现状生产堤、废除生产堤、限制生产堤三种条件进行了典型洪水的模拟,模拟计算给出了夹河滩-高村河段不同边界洪水演进、漫滩的过程及滩区淹没程度。作者分析了三种不同边界条件对洪水水位、河段流速、滩槽冲淤的影响,表明废除生产堤使洪水提前进滩,与现状生产堤状态相比大大降低了河道洪水位;限制生产堤方案可以适当控制漫滩流量,扩大滩槽泥沙横向交换,改善滩区生产条件。为了维持黄河河槽活力,协调人河关系,抑制二级悬河发展,限制下游河道生产堤治理方案是比较适宜的。