航道回淤预测及实测对比分析

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：10.4.4.2二期工程航道回淤量一期工程的北导堤只做到横沙东滩串沟的西侧，尚未挡住串沟，北槽的涨潮流仍有一部分通过串沟进入北港，而落潮时北港仍有一部分水流进入北槽，对北槽下段航道的淤积构成潜在威胁。

10.4.4.1　一期工程航道回淤量预测

修建一期工程后，通过南北双导堤大大减少了北槽上段与横沙东滩和九段沙的水体交换，减少了大风天浅滩上的来沙量，特别是南导堤截断了江亚北槽，排除了江亚北槽分流给北槽上段航道造成的不利影响。当然由于堵住了江亚北槽，北槽进口至堵口之间的流量有所减少，流速有所降低，但进入北槽口门的流量不再被分走，因而堵口以下的北槽河段流量相对增大，双导堤内的流速较工程前有较大增加，其下段即使航道浚深至-8.5m，流速仍与底标高为-7m 时的流速基本相同。

通过全沙数学模型计算，得到了一期工程时按随淤随挖考虑的年碍航回淤量约为1000万～1200万m3。可以看出，为维护一期工程-8.5m 航道每年的疏浚量与无整治工程时维护-7m 航道的疏浚量基本相同。

10.4.4.2　二期工程航道回淤量

一期工程的北导堤只做到横沙东滩串沟的西侧，尚未挡住串沟，北槽的涨潮流仍有一部分通过串沟进入北港，而落潮时北港仍有一部分水流进入北槽，对北槽下段航道的淤积构成潜在威胁。一旦出现1973年大量底沙通过东滩串沟进入北槽下段的情况，将会给北槽航道造成重大困难。当然这种情况再现的几率很小，但不能不加以考虑，因此一期工程完成后不宜久停，应尽快着手进行二期工程，使南北导堤延长至北槽下口，以拦住从横沙东滩和九段沙过来的底沙。

二期工程建成后，东滩串沟被北导堤挡住，消除了北槽下段被东滩来沙淤堵的潜在危险，使北槽的泥沙回淤状况得到根本性改善。二期工程完成的同时将航道底高程浚深至-10m，经全沙数学模型计算，其回淤量较一期工程-8.5m 航道的回淤量增大约50%，达到1500万m3。

10.4.4.3　三期工程航道回淤量

三期工程将在二期工程基础上将航道浚深至-12.5m，全沙数学模型计算表明，三期工程航道年淤积厚度沿程分布与二期工程时基本相同，只是淤积厚度和淤积范围均有所增大，三期工程全航道的年碍航回淤量较二期工程时的回淤量增大约40%，约为2100多万m3。

应当指出，上述年碍航淤积量是依据多年平均动力条件计算得出的。如遇丰水年和多风年，回淤量将增大;如遇枯水年和少风年，回淤量将减小。据初步计算，淤积量的变幅在±30%左右。

10.4.4.4　“二碰头” 时航道回淤量

在全沙数学模型中分别对北槽航道一期、二期和三期工程后遭遇8310号台风即相当于台风与风暴潮相遇的“二碰头”时的泥沙淤积进行了计算。计算结果显示，一期工程10天内的碍航淤积量约为290万m3，碍航淤积长度约26km，最大淤厚为0.7m，平均日最大淤强7cm。二期工程完成后遇到8310台风时，由于双导堤很长，在涨落潮流的反复搬运下，泥沙主要淤积在双导堤的上、下两端，10天内-10m 以上的碍航淤积量约为400万m3，最大淤厚约为0.7m。三期工程航道浚深至-12.5m 时，台风暴潮使航道的淤积量较航道底高程为-10.0m 时的回淤量增大约30%，达530万m3，但其最大淤积厚度基本未变，也为0.7m，其淤积厚度沿程分布也与二期工程时基本相同，只是碍航长度增大。

10.4.4.5　“三碰头” 时航道回淤量

为了全面了解最不利条件对长江口深水航道的影响，在全沙数学模型中又在 “二碰头”基础上研究了“三碰头”的情况，即8310台风、天文大潮和长江1954年特大洪水流量相遭遇的情况。1954年8月长江出现了历史实测最大流量92600m3/s。数学模型计算表明，在这种特大流量作用下涨潮流大大减弱，落潮流大大增强，将上游以及南支、南港的大量泥沙带到南北槽及其口外。正是由于上游来沙增大，在这种罕见的 “三碰头”时，一期工程北槽航道发生全线淤积，最大淤厚0.9m，最浅处航道底高程只有-7.6m，其全航道的碍航回淤量接近1200万m3。二期工程发生 “三碰头”时，其最大淤厚为1.1m，最浅处航道底高程为-8.9m，航道的总碍航淤积量约为1500万m3。

三期工程发生“三碰头”时，虽然导堤长度与二期工程相同，但因航道底高程较二期工程又浚深2.5m，淤积厚度和淤积量都增加较多，最大淤厚达2.3m，底高程只有10.2m，-12.5m 以上的碍航淤积量达2460万m3。

应当说明，发生这种最不利的 “三碰头”的几率是极其微小的，近百年来还未发生过。上述全沙数学模型计算表明，“三碰头”时航道的回淤量确实很大，但并未超出年维护疏浚量的范围，而且只是将通航水深降低1～1.5m，并未出现将航道淤平的灾难性后果。因此从最不利的条件看，双导堤与疏浚相结合的治理措施，也是可行的。

10.4.4.6　一期工程建成后一年航道的回淤量比较

一期工程1998年1月开工，2000年3月完工，航道水深达到8.5m。当航道平均水深不足8.7m 时，进行维护疏浚。根据长江口深水航道维护疏浚工程300m 槽内地测图方量和船载方量记录，2000年3月22 日～11 月12 日北槽航道共淤积2121 万m3，扣除2000年7月16日～9月18日期间台风暴潮时引起的淤积1242万m3(其中“杰拉华”和“启德”台风造成的回淤量为600万m3)。6个月淤积879万m3;2000年11月18日～2001年4月26日(6个月)北槽航道淤积693万m3。

以一期工程建成后的北槽地形即2000年3月地形开始计算，并扣除2000年7月15日～9月18日台风期的淤积，得到6个月(相当于洪季)的航道淤积量为818万m3。再以2000年11月的地形计算，得到6个月 (相当于枯季)的航道淤积量为690万m3，此两时段的计算淤积量与航道实际发生的淤积量基本相同(表10-6)。

表10-6　一期工程实施后北槽航道淤积量比较

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由北槽航道300m 槽内地测图方量和船载方量可近似得到航道的淤积厚度，与2000年3～11月和2000年11月～2001年5月北槽航道从W0至外海的淤积沿程分布计算结果相比，这两个时段航道的沿程淤积分布与实测值也基本一致。

10.4.4.7　一、二期工程维护期航道回淤量比较

2004年1～8月为二期工程完成维护9.2m 航道阶段，根据北槽航道槽内350m 疏浚单元冲淤方量，如不计冲刷量，洪季2004年5～8月共淤积679.6万m3，枯季2004年1～4月共淤积109.1万m3。

全沙数学模型计算时仍按1996年洪季一个月和枯季一个月水文泥沙条件，地形采用2004年2月测图，航道浚深9.2m。

表10-7　一、二期工程维护期航道回淤量

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当洪季波高和周期分别为1.25m 和3.7s时，得到2004 年5～8 月 (洪季4 个月)计算回淤量647.8万m3。由于2004年1～4月航道回淤量较小，故未进行计算。

计算回淤量与实际回淤量基本接近(表10-7)，考虑到疏浚船行驶及耙吸对泥沙沉降的影响，2004年5～8月航道实测回淤分布与计算的回淤分布也基本一致(图10-18)。

根据长江口航道建设有限公司 (2005年4月)统计的二期工程施工期航道回淤量与全沙数学模型预测结果(表10-8)可知，上段航道的实际回淤量较预测值要大一些，这是由于瑞丰沙尾下移造成的;下段航道的实际回淤量与预报值基本接近;整个航道的回淤量实测值与预测值相当接近，说明全沙数学模型的预报精度较高。

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图10-18　2004年5～8月 (洪季)航道回淤分布(考虑疏浚船只对泥沙沉降的影响)

表10-8　施工期回淤量的预测值和实测值对比

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注 “施工期回淤量实测值”截至2005年3月29日数据。

从1994年长江口深水航道治理工程预可行性研究起至2005年二期工程建成止，采用全沙数学模型对长江口深水航道治理工程航道泥沙回淤问题进行了大量的研究工作，取得的主要成果和所起的主要作用有:

(1)建立了长江口深水航道全沙数学模型，概括了径流、潮流、波浪综合共同作用下的悬沙和底沙运动，考虑了盐淡水汇合的影响和河口糙率的变化。对潮位、流速、流向、悬沙、底沙和地形冲淤变化以及台风暴潮引起的南北槽航道淤积等进行了全面详细地验证，确定了模型中的有关参数和边界条件，使全沙数学模型能较好反映长江口南北槽区域的分流、分沙和航道的冲淤变化等。

(2)全沙数学模型预报了正常水文条件下和不利水文条件(发生 “二碰头”和 “三碰头”)下长江口深水航道治理工程一、二、三期工程建成后和施工期的航道回淤量和回淤分布，为工程可行性论证、立项决策、工程设计、施工安排和疏浚船机配备起了决定性作用。长江口深水航道治理工程一、二期工程建成后的航道实际回淤量表明，全沙数学模型所预报的航道回淤分布和淤积总量与实测值相当接近。

(本章作者:窦希萍)

航道回淤预测及实测对比分析

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