长江口深水航道治理一期工程实施对南槽冲淤演变的影响

根据长江口深水航道治理一期工程开工以来南槽的多次地形资料和分流比资料,详细分析了一期工程实施以来南槽河床的冲淤变化。结果表明:随着一期工程的实施,南槽上段的水流动力不断增强,河床刷深,深槽展宽。南槽中、下段受南槽上段冲刷、底沙下泄的影响,曾出现阶段性的淤积,但随后河床水深便得以恢复。1998-2003年南槽上段共冲刷近0.85亿m3泥沙。一期工程完成后,南槽上段和中、下段季节性冲淤规律不同,上段洪冲枯淤,中、下段洪淤枯冲,季节性冲淤幅度通常都在0.7m以内。南槽南、北两侧的南汇东滩和江亚南沙在淤涨的同时,也分别呈现出洪冲枯淤和洪淤枯冲的季节性变化规律。     

长江口深水航道整治工程影响下北槽河床冲淤变化分析

根据长江口深水航道整治工程前后(1998年1月与2008年2月)的地形测图,定量分析工程影响下的北槽河床冲淤变化,结果表明:1)10年间,研究区域内泥沙淤积总量高达3.37亿方,平均淤积厚度1.03m,其中入口段、上段、中段及下段的淤积量分别占淤积总量的16.5％、32.1％、29.6％与21.8％,淤积厚度分别为1.23m、1.12m、1.39m与0.65m;2)坝田泥沙淤积总量3.50亿方,其中航道北侧淤积量占58.3％,淤积分布特征为上段淤积厚度最大,下段次之,中段最小,分别为3.94m、2.44m和0.92m,航道南侧从上游向下淤积厚度逐渐减小,分别为3.32m、3.10m与1.87m;3)主槽整体净冲刷,泥沙冲刷总量0.68亿方,其中航道北侧冲刷量占87.9％,主槽上段冲刷深度最大,平均1.40m,下段次之(南侧0.10m北侧0.79m),中段淤积(南侧1.28m北侧0.59m).此外,还发现北槽河床冲淤分布,主要受整治工程影响,疏浚抛泥仅影响贮泥坑和抛泥区附近的局部区域,流域来沙量变化对北槽淤积量变化影响很小.     

1958年以来长江口南、北支河段河床演变及影响因素研究

根据1958—2019年长江口实测地形数据,对南、北支河段河床边界、河槽容积和河床冲淤等河床演变要素进行了计算分析。结果表明,从1958年至2019年,南、北支河段河床演变具有一定规律性:(1)岸线边界变化趋势表现共性,均遵循岸线内缩延展,河道面积逐渐缩小的变化规律。(2)冲淤演变差异明显,南支时间上整体趋于冲刷,分阶段冲淤交替,1998至2019年表现为持续冲刷;空间上整体表现为滩淤槽刷的特点。北支则整体趋于淤积,河道不断萎缩。(3)河槽容积变化表现一定相关性,2 m以深南、北支河槽总容积在84.76亿m3上下小幅波动,基本维持稳定,2019年比1958年仅增加4.1%。南、北支河段的河床演变受径流和外海水沙变化及人类工程活动综合影响,随着南、北支河段断面形态、滩槽格局及流域来沙的渐趋稳定,河床演变整体向平衡稳定方向发展。     

黄河宁夏河段河道演变分析

通过对黄河宁夏河段河道演变的分析,研究了宁夏河段河道冲淤及河势变化情况。结果表明:1993—2009年,黄河宁夏段下河沿至青铜峡河段河道多年平均冲淤平衡,青铜峡至石嘴山河段河道呈淤积状态。宁夏河段河道的冲淤变化主要取决于来水来沙条件,1986年以后汛期水少沙多,泥沙全部淤积在河道主河槽内,主槽淤积萎缩,中小洪水水位明显抬高。宁夏峡谷河段及卵石河床冲淤变化及主流摆幅较小,其余河段河床冲淤变化及主流摆幅较大。河道整治工程的实施对控制河势变化有积极作用。黄河宁夏段水沙条件、河道边界条件及河床质地是影响河道演变的本质原因。     

东溪口新开卵石航槽的稳定性分析

以动床模型试验为手段,结合理论分析,就东溪口整治河段的卵石推移质输移运动规律、推移质输沙带的底流特性、挖槽区的输沙能力进行研究,通过河床的自动塑造来预测挖槽区的冲淤演变趋势。研究结果表明:上游来沙基本淤积在航槽进口段,航槽中、下段基本稳定,无明显淤积。建议在航槽进口段预留足够的备淤深度。     

椒江河口补偿工程对河口动力及河床演变的影响

为研究永宁江建闸补偿工程对椒江河口影响,根据椒江河口的水文测验资料,分析了补偿整治工程对河口动力沉积因素的影响,探索了工程影响河段河床演变对工程的响应。文章认为补偿工程后,南槽纳潮量增大、动力增加显著,南槽稳定刷深,达到了改善南槽航道及港区水深的目的;北槽动力相对减弱,北槽淤浅,浅滩有所发育;河床冲淤变化趋于稳定,将达到新的平衡。     

东溪口新开卵石航槽的稳定性分析

东溪口新开航槽即弯又长,且整治河段上下游卵石运动剧烈,将对新开航槽的稳定产生影响。以动床模型试验为手段,结合理论分析,就东溪口整治河段的卵石推移质输移运动规律、推移质输沙带的底流特性、以及挖槽区的输沙能力进行研究,通过河床的自动塑造来预测挖槽区的冲淤演变趋势。研究结果表明,上游来沙基本淤积在航槽进口段,航槽中、下部无明显淤积现象,航槽中、下段基本稳定。建议在航槽进口段预留足够的备淤深度。     

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。     

乌龙江河道演变与治理对策初步分析

采用2003～2016年实测河道地形资料,系统分析了乌龙江河床平面、深泓、洲滩、横断面及冲淤变化情况,梳理了河道存在的主要问题。分析结果表明:2003～2016年,乌龙江河床高程在不断下降,河槽容积在不断扩大,乌龙江全线贯通等高线高程由+2 m下降至-3 m,乌龙江下段河床贯通等高线由-1 m降低至-8 m;河道深泓位置总体趋稳,在纵断面上基本呈全线大幅度下切状态,整个河段深泓平均高程由-5.49 m下降至-11.06 m;乌龙江上段洲滩及下段左汊主河槽区域洲滩蚀退明显,洲滩面积、洲长及最大洲宽均显著减小,乌龙江下段右汊区域洲滩则较为稳定;乌龙江河道滩槽格局趋于稳定,河道断面形态由宽浅向宽深转变;乌龙江上段呈滩槽均冲状态,下段主要是主河槽部位的冲刷,整个河床淤积面积占比27.45%,冲刷面积占比72.55%,河道净冲淤量-17 439.33万m~3,河床平均下降2.74 m。在此基础上,提出了守护、导流等工程和非工程措施相结合的方式,以维护乌龙江现有河势格局与稳定,减缓河床下切态势,保障河道两岸现有堤防及护岸工程安全,实现乌龙江河道安全生态治理。     

外秦淮河武定门闸上游减淤物理模型试验

针对南京市外秦淮河武定门闸上游近年来发生泥沙淤积严重的问题,建立了武定门闸河段物理模型,设定两种方案进行悬沙冲淤试验,分析偏转角为15°的导流墙工程对闸上游的减淤作用。结果表明:方案1(将闸门至上游60 m开挖至设计断面),设置导流墙后,经过2年8个月的水沙过程,整治段淤积量减少30.4%;方案2(将闸门至上游240 m开挖至设计断面),设置导流墙后,经过1个典型水文年,整治段淤积量减少50.8%,经过2个典型水文年,淤积量减少44.0%,减淤幅度下降,河床趋于形成新的冲淤平衡,断面地形也趋向于均匀分布;设置偏转角为15°的导流墙对武定门闸上游河道有显著的减淤作用,有助于提高河道的过流能力。     

长江口河势近15年变化特征及其对河口治理的启示

1998年长江口深水航道治理工程实施以来,开展了常年定期的长江口河势跟踪监测分析工作。基于此,从宏观角度系统分析和总结了长江口河势近15 a来的总体变化特征,并探讨了河势演变特征对后续河口治理开发的若干启示。结果表明:近15 a来长江口河势变化整体仍符合陈吉余等1979年提出的河口历史发育模式;长江口深水航道治理工程、青草沙水库等重大涉水工程建设对稳定“三级分汊、四口入海”的河势格局起到了重要作用;在2007年之后长江口河床冲淤调整程度总体趋于放缓,年内冲淤变化受径流过程影响仍较明显。从河势发展的角度看,未来长江河口的治理开发,须继续遵循河口向东南方向的演化趋势,综合考虑河口开发的相互影响,以及加快长江口综合整治开发等规划的实施步伐。     

Comprehensive analysis on the sediment siltation in the upper reach of the deepwater navigation channel in the Yangtze Estuary

The results from both the field measurements and numerical simulation were reported to comprehensively analyze the sediment siltation in the upper reach of the Deepwater Navigation Channel Project in the Yangtze Estuary after the project has been implemented. In this research, firstly some basic information about the river evolution in the Yangtze Estuary is analyzed, including the variations of water depths in the Hengsha Passage and the inlet cross-sections of the North Passage and the South Passage, and changes of diversion ratios of ebb flow and sediment flux in the North Passage and the South Passage, Then the Delfl3D-FLOW model is applied to simulate the hydrodynamics and sediment transport in the Yangtze Estuary. This model has been calibrated and the simulated results agree well with the measured data of the tidal levels, flow velocities and suspended sediment concentration （SSC）, indicating that the model can well simulate the hydrodynamics and sediment transport of the Yangtze Estuary caused by the Deepwater Navigation Channel Project. The research results show that the development of the Hengsha Passage and decrease of diversion ratio of ebb flow and sediment flux in the North Passage are the main reasons of sediment siltation in the upper reach of the Deepwater Navigation Channel in the Yangtze Estuary.     

长江口深水航道治理一期工程实施前后北槽最大浑浊带分布及对北槽淤积的影响

以长江口深水航道治理一期工程实施前后的水文同步测验资料、浮泥观测分析资料、水下地形测量资料以及航槽回淤统计资料等为依据,首次对北槽深水航道一期工程实施前后最大浑浊带的分布规律进行系统总结和分析,研究评价了北槽最大浑浊带的分布对北槽航槽淤积和拦门沙地形发育的影响,研究成果可为北槽深水航道治理二、三期工程的顺利实施提供参考,同时澄清一些认识。     

基于非结构网格的长江口横沙东滩新陆域数值模拟

为探讨长江口横沙东滩新陆域不同成陆方案对长江口北槽水动力条件的影响,基于CJK3DWEM模型,建立了新陆域数学模型,划分计算水域三角形单元138 281个,网格边长平均约150.0 m。计算结果表明:横沙东滩新陆域形成后,北港上断面、南槽下断面落潮分流比略有减小,分流比变化均在1.00%以内;南港河段、北槽中上段涨落急流速不同程度增加,增加幅度为5~15 cm/s;北槽下段涨落急流速略有减小,减小幅度为5~10 cm/s;北港沿程落急流速有不同程度减小,减小幅度为5 cm/s左右;工程区北侧和南侧高潮位降低,低潮位变化相对较小,原因在于圈围工程主要布置在横沙东滩高程-5.0 m以上浅滩区域,圈围后明显阻隔了涨潮漫滩流。     

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。     

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。     

长江口深水航道治理工程的设计与施工

长江口深水航道治理工程具有规模大、施工强度高、作业条件差,特别是滩面物质易发生冲蚀等特点,工程建设难度极大。经不断探索,依靠技术创新和严格、科学的管理,工程大量采用了新型结构,研制开发了一批施工新工艺和大型专用作业船,创造了水运工程建设的高速度,取得了良好的整治效果。长江口深水航道治理一、二期工程的成功实践,标志着我国河口治理技术已跨入世界先进行列。对工程的特点、技术创新和工程效果作了概要介绍。     

长江口北槽洪季断面流速分布与泥沙输运特性

为了解长江口北槽涉水工程对该区域水沙条件的影响,利用2009年8月北槽4个同步走航断面的水文泥沙资料,根据通量守恒原理,采用横向均匀、垂向时变的网格,经过时间插值、空间插值和投影的方法,将数据统一到计划断面,对北槽坡槽的水流结构分布特征及泥沙输运特性进行了分析。结果表明:北槽南、北边坡和深槽的涨落潮流速具有不同步的特征,南、北边坡先涨先落、深槽后涨后落,平流项输运和潮泵效应是北槽泥沙输运机制的主要影响项;北槽悬沙在深槽和南边坡向海输运,而在北边坡则是向岸输运,这种局部差异可能是北槽拐弯段北边坡淤积严重的重要原因之一。     

长江口北支涌潮现状分析

近年来,长江口北支中段新村沙整治和海门中下段围垦等工程的实施,使北支河宽不断缩窄,边界条件发生了变化,径潮流动力条件也随之发生变化。为了解近期北支涌潮的特性,采用自记潮位仪采集潮位数据、人工岸边观测潮头、抛设浮标观测流速以及快艇迎潮头(潮头追快艇)的形式观测涌潮。结果表明:涌潮主要发生在浅滩区域,包括青龙港上游及崇海汽渡上游浅滩处,涌潮高度分别约为0.63 m和0.74 m,在灵甸沙至崇海汽渡上游浅滩仍然存在一线潮现象。掌握涌潮生成、增强、衰弱及消失的大概位置,分析涌潮成因、形态和特点,能够为深入研究北支中上段河床冲淤变化与其特殊水动力条件间的相互作用机理提供基础资料,进而为稳定北支河势、合理开发利用北支航道提供技术支撑。