长江口深水航道建设中的浮泥研究及述评

本文结合长江口深水航道建设，对长江口浮泥研究的现状作了全面的分析和总结，阐述了长江口的浮泥特点，形成条件，形成过程和演变规律，在此基础上，对船舶航行对浮泥层（淤泥）的影响，航槽回淤计算中对浮泥的处理、淤泥质航道适航水深的确定，长江口北槽形成浮泥的可能性等问题进行了分析和研究，最后，对长江口深水航道治理中的浮泥研究工作提出了建议。     

长江口深水航道整治原理

回顾了长江口治理研究工作的简要历程．扼要地介绍了国内外一些主要潮汐河口深水航道的整治经验．根据长江口的水文、泥沙及河床特征，给出了确定长江口整治河段治导线的起始断面宽度、沿程放宽率和曲率半径等主要参数的方法．提出了整治工程建筑物平面布置的一般原则和确定导堤长度和堤顶高程的依据．长江口深水航道治理工程的一、二期工程实施以来的整治段河床变化表明，本文提出的整治原理基本符合长江口地区的实际情况．     

长江口北槽潮波传播变化特征研究

长江口深水航道治理工程实施后,北槽河势发生了巨大变化,北槽河床形态、水深的变化必将影响长江口潮波传播。为研究长江口潮波传播的变化,利用非结构网格FVM方法建立了大通至外海的大范围数学模型,研究长江口深水航道治理工程各分期工程对潮波传播的影响。研究表明长江口深水航道治理一期工程因工程量相对较小,工程实施后,北槽潮波变化相对较小;二期工程后北槽潮波能量损失较大,高潮位略有抬升,低潮位大幅度抬升;三期工程后,潮波变化与二期工程基本一致。北槽导堤工程引起的潮波能量损失较小,丁坝工程致使潮波能量损失较大。     

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。     

长江口深水航道工程社会经济效益分析

长江口深水航道工程产生了多方面的效益,从工程的社会经济效益角度进行评价与分析。分析表明,长江口深水航道治理工程带来长江口地区货运量的增长,适应船舶大型化的趋势,改善通航条件,提高了大型船舶的运营水平。工程的航运效益体现在船舶大型化、中转减少、船舶候潮时间减少、货物时间价值节约等方面。长江口深水航道治理工程推动了长江沿线城市化的发展,创造了大量的劳动岗位,带动了行业科技创新与进步的发展。     

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。     

近十年来台风诱发长江口航道骤淤的初步分析

台风诱发航道骤淤已成为长江口航道淤积的主要表现形式之一,一定程度上威胁长江口航道的安全运行和上海国际航运事业的发展。根据现场实测资料,初步分析了近十年来多次台风期长江口北槽航道骤淤变化特点和规律,探讨了台风诱发北槽航道骤淤的主要影响因素及其内在机理,并提出了防治航道骤淤的有关建议。结果表明,每年台风造成的航道骤淤量在200～800万m3左右,对航道年回淤总量的贡献率在4%～50%之间不等;航道骤淤程度会随航道维护水深的增加而有所增强;航道骤淤分布呈时间和空间均相对集中的特点。分析还表明,台风诱发北槽航道骤淤分布与长江口深水航道治理工程建设引起的水沙动力和河床环境变化是相适应的,而较大的航道骤淤量还与台风期间泥沙来源种类的增加有关。     

长江口深水航道研究

根据对水文泥沙条件及河床演变的分析，选择南港北槽开辟深水航道是合理的，定床和动床模型试验结果表明，用以整治为主、疏浚为辅的方法，取得－１２．５ｍ深水航道是可能的。长江口深水航道工程是对长江口进行综合治理、规划的重要组成部分，在总体上有益无害。     

长江口深水航道研究

根据对水文泥沙条件及河床演变的分析，选择南港北槽开辟深水航道是合理的。定床和动床模型试验结果表明，用以整治为主、疏浚为辅的方法，取得－１２．５ｍ深水航道是可能的。长江口深水航道工程是对长江口进行综合治理、规划的重要组成部分，在总体上有益无害。     

河口治导线放宽率的计算

根据潮汐河口河床形态关系，推导了河口治导线放宽率的计算式．利用已有的河口河床形态系数及长江口北槽的有关数据，估算了长江口北槽深水航道治导线的放宽率，且与定床物理模型试验值基本相符．     

长江口深水航道回淤量时间序列混沌特征分析

针对长江口深水航道回淤分布情况,以回淤最严重的H~N段为中间段P2段,H段以上为P1段,N段以下为P3段,将全部航道分为3段。采用混沌理论对深水航道全段及各分段回淤量时间序列的饱和关联维数以及K2熵进行混沌特征分析。各分段的饱和关联维数变化范围为1.80~2.15,K2熵变化范围为0.08~0.12;全段的分数维与K2熵的值大于各分段,分别为2.93和0.16。各分段的饱和关联维数研究表明,长江口深水航道回淤量的时间序列具有混沌特征,全段混沌特征的复杂性高于各分段。根据2011年,2012年和2013年长江口深水航道回淤量的时间序列,利用混沌方法对深水航道未来回淤量进行预测,各分段可预报时间尺度最多为1年,全段的可预报时间尺度为半年。给出了长江口深水航道全段及各分段回淤动力系统数学表达式的一般形式,全段需要3~6个状态变量,3个以上控制变量;各分段需要2~5个状态变量,3个以上控制变量。回淤动力系统数学表达式的一般形式可为建立回淤量预报模式提供参考。     

长江口北槽优良河势机制

长江口南港北槽具有稳定的分流比和相对较小的分沙比。其优良河势的机制在于，北槽与南港主槽衔接顺直，利于水流下泄；南、北槽分流口流场的水动力特征有利于南槽排泄底沙。     

2002-2018年长江口基本河槽冲刷及形态调整演化趋势

三峡蓄水后清水下泄对长江口河床演变产生何种效应是泥沙研究者普遍关注的问题。在阐述长江口近期来水来沙和边界条件变化的基础上,分析了长江口基本河槽河床冲淤特点、形态演变及其趋势。分析表明,长江口基本河槽发生了全面的强冲刷,河床形态朝宽深比减小的方向发展。各分段基本河槽上、中、下3层河床的冲刷分布,体现了长江口愈向上游段受径流作用相对较大,而愈向下游口门受潮汐动力作用相对较大对河床冲刷影响的特性。在保滩护岸和近期圈围工程与岸线整治工程作用下长江口总体河势仍将继续保持相对稳定;在三峡蓄水后来沙大幅减小的大环境下,基本河槽将连续受到冲刷,河床形态仍将朝窄深方向发展。     

对长江口深水航道治理工程中若干问题的思考

长江口深水航道治理工程对南北槽分流口及北槽进行大规模河口整治,至 2010 年已分别完成了一期、二期和三期工程,使长江口航道水深分别达到 8.5 ,10.0 ,12.5 m 的治理目标。但从二期 10 m 水深的维护开始,尤其是 2006 年三期工程开工以来,航道的维护疏浚量（包括三期施工期回淤量）急速上升,且回淤沿航道的分布极不均匀;2009 年加长了大部分丁坝,意图提高回淤集中航段的落潮流速,刷低滩面,减轻回淤,但效果不显著。为此,总结长江河口深水航道治理工程实施过程中出现的河口河槽演变若干问题,研究整治建筑物对北槽河槽形态、沿程水沙条件和地形的影响,初步分析造成高回淤量的原因,并从理论和方法上对河口治理工程进行了初步归纳,对长江口综合整治开发具有借鉴意义。     

台风浪对长江口深水航道骤淤的影响研究

概述风暴对长江口航槽短期地形变化的影响和研究现状，将缓坡方程、Boussinesq方程和动谱平衡方程进行分析比较，选择后者做为长江口台风浪数值预报模式。介绍球坐标下动谱平衡方程模型及方程右端源汇项的处理方法，以9912号台风对波浪数值模型进行验证。数值预报EES向20m/s风场下深水航道水域波浪要素：有效波高分布和波浪水质点底部轨迹运动速度分布。由泥沙起动底流速公式得到深水航道水域底沙起动底流速场，根据长江口波浪水质点底部轨迹运动速度的均方根值与泥沙的起动底流速之差的分布场进行骤淤机理分析。结果表明在EES向20m／s风场作用下横沙浅滩和九段沙浅滩的大部分水域底部泥沙将被掀扬至水体，部分泥沙在跨槽水流带动下会进入航道而造成严重淤积。最后提出研究长江口深水航道风暴骤淤问题的进一步工作。     

长江口北支沉积特征及北支河道演变

通过对长江口北支CY、XL1、XL2及表层沉积物的沉积特征分析,揭示长江口北支沉积沙体在垂直方向上沉积相序的演变规律,北支表层沉积特征及其分布规律,进而探讨长江口北支河道的演变趋势,为长江口北支的进一步开发整治提供科学依据.     

河口高浑浊带航道回淤影响因子分析方法研究

针对河口高浑浊带区域的航道回淤影响因子分析问题,研究提出了一套合理的分析方法。采用了理论模型计算、实测资料分析和相关性分析等技术手段,以长江口深水航道为例,计算比较了冲刷动力、淤积动力以及满足淤积条件的近底层含沙量等因子对航道回淤量的影响,并提出了满足淤积条件的小流速时近底层高含沙量是直接影响长江口高浑浊带区域航道回淤量的主要因子。这一结论通过洪枯季对应数据的差异比较得到了验证,也表明了所提分析方法的合理性。