长江南京以下12.5m深水航道一期工程半圆形构件混合堤深化研究

阐述了半圆形构件不同方向、不同开孔率的系列试验研究,研究成果进一步深化探索了波浪对半圆形构件混合堤的影响及波浪力的变化规律,为长江南京以下12.5 m深水航道一期工程和后续建设项目期间辅助性试验验证提供相应的技术支持和指导。

长江12.5m深水航道一期工程整治建筑物堤身新型构件试验研究

文章阐述了长江南京以下12.5 m深水航道建设工程一期工程(太仓—南通段)整治建筑物堤身结构新型构件的一系列试验研究。研究成果为设计方案的优化和结构计算提供了依据,并成功应用于工程实践。

长江口北槽12.5 m深水航道回淤的物理过程

长江口12.5 m深水航道于2010年3月贯通,发挥了巨大的经济社会效益,但航道回淤问题十分突出。针对航道回淤总量大、时空集中分布于洪季北槽中段最大浑浊带区段的特点,利用北槽洪季沿程大小潮水文测验资料,分析了水沙盐场的时空分布特征和输移规律,揭示了洪季航道回淤集中在北槽中段的主要原因,并提出了涨落潮周期内航道回淤水沙运动的物理过程。

长江南京以下12.5m深水航道一期工程整治物模试验效果

针对太仓至南通河段两个重点碍航河段——通州沙水道和白茆沙水道的碍航特点,实施长江南京以下12.5 m深水航道一期工程,目标是使12.5 m深水航道从目前的太仓港上延至南通港。通过动床物理模型试验对该一期工程平面方案进行研究。研究结果表明:一期工程能起到较明显的沙体守护效果,通州沙顺堤和齿坝能遏制通州沙及狼山沙沙体左缘的冲刷后退,并能遏制狼山沙窜沟的冲刷发展,且狼山沙东水道碍航浅段水深条件有所改善。一期工程亦能起到较明显的白茆沙沙体守护效果,能遏制沙头冲刷后退的趋势,该工程对白茆沙头部南侧的小沙包有较明显冲刷作用,白茆沙南水道进口段有一定程度冲刷,航行条件改善。因此预计一期工程可以达到工程建设目标。

长江南京以下12.5m深水航道治理工程落成洲河段整治效果

长江南京以下12.5m深水航道二期工程在落成洲河段采用潜堤、丁坝和护底带等航道整治工程,以防止右汊进一步冲刷发展,增强左汊浅段动力,改善航道条件。为论证落成洲河段整治工程实施后的整治效果,基于实测地形、水文资料,系统对比落成洲河段整治工程实施前后滩槽演变、汊道分流分沙比调整、固滩效果、航道条件改善等。结果表明,工程实施后,落成洲洲头及丁坝掩护区淤积明显,洲头冲刷后退的态势得到有效遏制,左汊分流比增加约4%,丁坝挑流区流速增加0.2m/s左右,航道水深由10.5m提升至12.5m,整治建筑物总体实现整治意图,但须关注三益桥边滩淤长对深水航道的影响。

长江南京以下12.5m深水航道一期工程通州沙河段齿坝方案研究

为了成功实现12.5 m深水航道由太仓上延至南通的预定目标,拟对通州沙河段洲滩关键部位进行必要的工程整治,整治措施主要包括修建潜堤及齿坝。为了明确通州沙河段整治工程各齿坝的功能定位,采用SWEM2D模型建立了覆盖通州沙河段的平面二维潮流数学模型,通过研究工程实施前后周边流场变化情况来确定整治工程各齿坝工程的功能,为最终方案设计提供科学依据。研究结果表明,通州沙河段整治工程上游5根齿坝主要以固滩稳槽为主,下游3根齿坝则以导流增深为主,结合潜堤工程的修建,工程对于通州沙航道困难段整治主要以减小狼山沙窜沟分流、增加航道困难段落潮动力为主。

长江口12.5 m深水航道运行期维护疏浚效率分析

文章以长江口12.5 m深水航道维护疏浚工程为例,利用公式计算和现场船舶资料分析,结合航道回淤特点、疏浚工况条件及疏浚船舶性能等因素研究长江口12.5 m深水航道运行期的维护疏浚效率。通过总结、计算发现维护区段航道回淤量在时间和空间分布上高度集中、深水航道大型船舶通航密度大和贮泥坑使用率低是影响深水航道维护疏浚效率的3个主要因素。该工程根据航道回淤特点合理调配疏浚力量、科学制定疏浚船舶施工计划、增加疏浚土抛坑船次等进行改进,改进后疏浚船舶单船装载量提高约10%,施工时间利用率提高约5%,平均日施工船次提升16%,总体上长江口12.5 m深水航道的维护疏浚效率可提高15%~20%。

长江南京以下12.5m深水航道一期工程整治效果多水文条件物模研究

针对太仓至南通河段两个重点碍航河段——通州沙水道和白茆沙水道的碍航特性,实施长江南京以下12.5 m深水航道一期工程,目标使12.5 m深水航道从目前的太仓港上延到南通港。通过动床物理模型试验对该一期工程的平面方案在平常水沙2 a和丰水年条件下进行了对比研究。该工程方案的通州沙工程能起到较明显的沙体守护效果,通州沙顺堤和齿坝能遏制通州沙及狼山沙沙体左缘的冲刷后退,并能遏制狼山沙窜沟的冲刷发展,且狼山沙东水道碍航浅段水深条件有所改善。白茆沙工程亦能起到较明显的沙体守护效果,能遏制沙头冲刷后退的趋势。该工程对白茆沙头部南侧的小沙包有较明显冲刷作用,白茆沙南水道进口段有一定程度冲刷,航行条件改善。对比分析表明方案在1 a丰水条件下对河床的调整趋势与两年平常水沙年条件下的试验结果基本一致,但工程效果略有减弱,总体上来说该工程方案在两种水文条件下均可以达到工程建设目标。

长江12.5m深水航道二期工程对江阴港发展的影响

在调研江阴港腹地经济、港口发展、沿江企业需求的基础上,采取定性分析与定量计算相结合的研究方法,研究长江南京以下12.5m深水航道二期工程对江阴港发展的影响。分析得出:1)12.5m深水航道二期工程的实施,有力提升了长江南京—南通段航道通航条件,为开普敦型船舶进江阴港创造了有利条件。2)船舶大型化大幅提升了实载率,不仅让江阴港吞吐量实现大幅增长,而且给江阴港口企业减少了大量的物流成本,促进了船舶运输组织方式的优化调整,还减少了船舶污染和碳排放,推动港口的绿色发展。

长江口澄通河段河势演变分析

根据1977—2006年间长江口澄通河段实测水下地形资料,从纵向变化、横向变化以及冲淤变化3个方面分析了澄通河段近期河势演变的特征并探讨了其对-12.5 m深槽变化的影响。分析表明:澄通河段内众多沙洲变化较为频繁,其中福姜沙、如皋沙群以及通州沙平面位置的摆动以及狼山沙沙体的不断向西移动对部分河段-12.5 m深槽的稳定和贯通带来了一些不利影响;另外,受上游来沙量减少的影响,整个河段的河槽容积有增大的趋势,这需要在以后的河势演变分析中加以深入研究。

沪通长江大桥墩位布设适应性分析

为深入研究沪通长江大桥桥墩布设合理性,分析拟建桥梁对12. 5 m深水航道以及船舶通航等的影响,通过物理模型试验从水动力变化、河床冲淤变化、桥址河段通航条件等方面分析拟建桥梁墩位布设的适应性,并对现有的桥位方案和主桥各通航孔向南平移200 m的方案进行了比选分析。同时,于2010年4月和7月进行了桥区河段枯季大、小潮,洪季大、小潮船筏走行线的现场测量。研究表明,在桥位方案确定的情况下,现有墩位方案稍优,能满足实际航行需要。研究结果可为后续大桥建设提供一定的理论指导与技术支持。

淮河入汇对口岸直水道深水航道整治效果影响的数值计算

口岸直水道是长江南京以下12.5 m深水航道二期工程重点整治河段之一,该水道上段为多分汊河型,下段为长顺直型,且上段又处于弯道和淮河入汇,河段内滩槽变化剧烈,航道条件影响因素复杂,其中,淮河大流量入汇是落成洲浅滩形成的重要原因。采用数学模型手段计算分析淮河入汇对口岸直水道深水航道整治效果的影响。计算表明:淮河大流量入汇,使淮河入江口以上三益桥边滩、左汊12.5 m设计航槽内淤积幅度和范围均有所增加,受其影响,落成洲左汊设计航槽内不满足12.5 m等深线的最小宽度较不考虑淮河入汇时有所增加,高港边滩设计航槽内浅区不满足12.5 m水深的航道宽度略有减小,鳗鱼沙右槽下段12.5 m设计航槽内不满足12.5 m水深的航道宽度较无淮河影响时略有增加。

长江镇扬河段世业洲左汊幸福河口段崩岸成因分析

长江镇扬河段近百年来变化较为剧烈,近年来世业洲左汊分流比持续加大。本文在实测资料的基础上,通过河床演变分析和河床冲淤计算,对世业洲左汊进口段幸福河口崩岸的成因进行了分析。结果表明,崩岸是在地质条件、河势条件、12.5m深水航道工程鱼骨坝挑流共同作用下的结果,今后需加强该段的河道地形监测,预防新崩岸的发生。此研究对该河段今后的监测和治理具有一定的指导意义。

齿型构件混合堤正交丁坝水流力数值模拟

为研究长江南京以下12.5 m深水航道整治工程齿型构件混合堤正交丁坝水流力特性,采用RNG k-ε湍流模型,建立了三维水动力数学模型。通过实测流速、水位以及构件水流力数据进行模型验证,验证结果良好。利用该数学模型对齿型构件混合堤正交丁坝水流力随流速、水深与坝长的变化规律展开研究,对齿型构件混合堤正交丁坝水流力轴线分布规律进行探讨。

长江口北槽航槽开挖对水流及河势的影响

基于试验数据和实测地形,初步分析了航槽开挖对长江口北槽水流及河势的影响。结果表明:1)12.5 m航槽开挖引起北槽主槽尤其航槽内流速显著增加;2)在计算北槽航槽开挖后槽内流速时,乐培九公式计算结果吻合较好;3)12.5 m航槽开挖对北槽河势变化产生显著影响,是引起2009年以后北槽河势显著变化的一个主要原因,因此在分析评价长江口深水航道以及其它相关的航道整治工程治理效果时,应充分考虑航槽开挖所带来的影响。

2015年长江口航道运行维护特征分析

以大量工程现场资料为基础,初步分析2015年长江口航道运行维护特征,以及今后一段时期深水航道维护形势。分析表明,通过维护性疏浚,2015年长江口航道运行状况良好,12.5 m深水航道已进入全面发挥效益的稳定运行阶段。2015年南港北槽12.5 m航道维护疏浚强度总体仍保持时空相对集中的分布特征。与2011—2014年相比,2015年南港及圆圆沙段疏浚强度下降近15%,全年1—12月疏浚强度也普遍有所降低,这主要与南港河床地形条件和周边河势的改善,以及疏浚工艺与管理的优化有关。今后一段时期,在长江口河势格局及水沙动力环境整体稳定的前提下,12.5 m深水航道维护态势总体可控,且趋于向好。由于航道回淤时空分布特征未发生根本改变,后续长江口深水航道的重点维护时段和区段依然是夏秋季(6—11月)和北槽中段。

长江下游通州沙河段洪枯季水沙特性观测分析

为增进对长江下游通州沙河段暗沙、浅滩滩面水沙特性及近底泥沙运移现状的认识，首次在该河段引入坐底式综合观测系统，通过各型自动水沙观测仪器获取通州沙河段洲滩及主槽的洪枯季近底层水沙运动过程并展开分析。实测数据表明：该河段落潮水动力＞涨潮；涨潮动力深槽≥高滩＞低滩，落潮动力深槽≥低滩＞高滩，大潮＞中潮＞小潮；水流旋转性则表现为低滩＞高滩＞深槽；且水动力与潮差间有较好的线性相关关系，相关系数基本均大于0.9；近底悬沙含沙量表现为落潮＞涨潮，大潮＞中潮＞小潮，深槽＞低滩＞高滩，洪季为枯季的1.5～2倍，该河段枯季期间近底悬沙含沙量与水动力因子v2/（gh）的线性相关系数为0.5左右，洪季在0.6～0.7，据此建立的输沙能力公式可用于该河段浅滩及深槽的近底层悬沙输沙能力推算。

淹没齿坝三维水沙动力特性数值模拟研究

本文利用FLOW-3D,通过建立三维水沙数值模型研究淹没齿坝的水沙特性。数学模型水动力特性通过物理试验实测数据进行验证,验证结果良好。通过对比分析齿形丁坝与梯形丁坝的坝头流速、湍流能分布及河床冲淤变化,说明坝头斜坡的存在具有平顺水流作用与减小冲刷的作用。