基于数值模拟的澄通感潮河段水源地预警站设置研究

针对突发性水污染事件可能严重影响水源地取水,而现有研究针对感潮河段水源地预警站的确定方法尚无系统论述的问题,基于长江澄通感潮河段水动力-水质耦合数学模型,在厘清径潮共同作用下该河段污染物扩散输运规律的基础上,初步确定了长青沙和狼山水源地的预警站位置和数量;结合影响水源地的潜在污染源分布特征和污染物累积特征对预警站进行了空间校核,利用预警响应时效性对预警站进行了时间校核,最终确定了两水源地上下游共4个预警站的位置;基于预警站位置水质与水源地位置水质的相关性确定了长青沙和狼山水源地的应急响应方案,并给出了苯酚泄漏的风险响应限值。

长江澄通河段汊道分流比变化规律

为探究感潮型分汊河道水动力变化规律,以长江澄通河段为对象,利用2004年洪季和2005年枯季实测水文、地形资料,分析内部各水道两汊落、涨潮分流比随径潮强度的变化特征和机制。结果表明:同一径流流量下各水道两汊落、涨潮分流比随相对潮位的变化取决于潮流流速在两汊间的消长速度,同一相对潮位下各水道两汊落、涨潮分流比随径流流量的变化取决于不同径潮强度对比下落潮主流流路、沿岸节点挑流作用、涨潮水位和涨潮流速。

长江澄通河段横港沙演变规律及整治效果预测

近年来长江澄通河段横港沙沙尾的冲刷后退态势有所趋缓,是实施河道综合整治工程的有利时机,整治措施包括护滩、围垦和潜堤工程等。利用实测资料与河工模型试验成果,对整治工程效果进行了分析,并开展了定床和动床试验研究。结果表明,工程实施后,对涨潮水流的障碍作用明显,对落潮水流影响较小,影响主要限于工程附近水域,且工程的实施有利于整体河势的稳定。研究成果为该河段的综合整治提供了技术支撑。

上游径流变化对长江澄通河段汊道分流比的影响

通过设定上、下游水位边界条件,利用平面二维潮流数学模型模拟了不同径流条件下长江澄通河段涨、落潮过程,分析了其中福姜沙、如皋沙和通州沙河段分汊河道分流比的变化情况。结果表明:随着上游来流量的增加,福姜沙和如皋沙河段主汊分流比先减小后有所增大,而通州沙河段主汊分流比不断减小。分析上游来流变化对各主要汊道演变的影响表明,上游径流总量的减少使福姜沙和如皋沙主汊分流比减少,不利于河段主槽的发育;在上游水利枢纽工程"削峰"的影响下,河段各主汊的分流比均有一定程度的增加,使主汊更容易得到维护和发展。

论长江澄通河段的综合治理与开发

长江澄通河段江面宽阔,河道多汊分流,在径流、潮流及波浪等多种动力因素的作用下,河势变化较大。随着沿岸地区经济社会的快速发展及深水航道上延工程的积极推进,对澄通河段的综合治理与开发提出了越来越迫切的要求。在归纳澄通河段河道演变特征的基础上,对澄通河段的综合治理任务及治理思路进行了探讨;在以往研究成果及二维数学模型计算和定、动床河工模型试验的基础上,提出了如皋沙群汊道段、通州沙汊道段的河道综合治理初步方案;并就澄通河段的远期治理方向及下一步工作提出了有关建议。

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。

变化环境下天生港水道规划治理调整方案效果研究

天生港水道位于澄通河段,是一条分流比仅占1%~2%、涨潮流占优的支汊。为稳定河势、促进地方经济发展,水利部门对天生港水道整治进行了规划。此后随着上游来水来沙条件变化,周边深水航道、桥梁及沿岸港口码头等诸工程的建设,河床地形发生调整,特别是华泰重工等企业位于规划切滩范围内,为适应新的水沙和工程环境,降低规划工程实施的难度,文章通过数模计算和物模试验,对原规划方案进行了深化研究。调整方案减小了天生港水道进口的切滩宽度,增加疏浚范围及深度。研究表明,调整方案实施后的效果与原方案基本一致,对促进地方经济发展有着重要的意义。

长江下游澄通河段通州沙汊道演变新特征

长江下游澄通河段通州沙汊道为典型的多滩分汊河道,在径潮流共同作用下,河势与航道条件复杂多变。近期该河段实施了一系列河道(航道)整治工程后,通州沙西水道涨落潮流归顺主槽,该水道淤积萎缩态势得到缓解,但疏挖拓展后的水深条件难以维持,西水道将经历整治后的调整平衡过程。东水道局部河势发展趋向不利,其中:龙爪岩上段呈现主流右摆、滩槽交错的特征,右侧洲滩冲刷,滩面串沟依然存在,并有进一步冲刷发展的趋势;龙爪岩下段营船港外边滩冲刷左移,新开沙尾-10 m(高程)潜心滩冲刷,对航道不利。建议及时采取守护东水道右侧洲滩的措施,整治新开沙外滩,并考虑实施通州沙圈围工程,有利于维持洲滩与汊道分流格局长远稳定。

基于实测水下地形数据的澄通河段冲淤时空分布特征

以长江口澄通河段为研究区,利用2006年和2012年实测水下地形数据,建立河道数字高程模型,结合长江口来水来沙现状和河段特征,分析了在三峡建坝后澄通河段水下地形的冲淤变化以及河床演变趋势,研究了澄通河段典型断面的变化情况。结果表明,随着以三峡水库为代表的长江上游梯级水库群的建成蓄水,长江下游来水量变化不大,但来沙量显著降低,澄通河段在2006年至2012年间河道呈现冲刷状态,福中水道和福北水道分别发生了冲刷和淤积,浏海沙水道的深槽位置发生摆动,右侧河道变宽,天生港附近的通州沙东水道右侧深槽处于刷深状态,而狼山沙东水道河槽向左偏移明显。

从河相关系定性探讨长江口澄通河段河床演变趋势

利用长江口澄通河段多年实测水深、流量等资料,建立反映澄通河段典型断面面积随含沙量和落潮流量变化的河相关系。依据所建立的各典型断面的河相关系式,分别探讨在含沙量变化和落潮流量变化下,典型断面面积的变化情况。分析可知,当含沙量从0.312 kg/m3减少到0.043 kg/m3时,各典型断面的面积普遍增加超过55%,而当落潮流量从10 000 m3/s增加到100 000 m3/s时,典型断面面积增加了约7.7倍。这表明在落潮流量不变的前提下,含沙量的减少会导致澄通河段各典型断面面积较大幅度地增大,而在含沙量保持不变的情况下,随着落潮流量的增加,断面面积的增加也较为明显。

长江澄通河段河床冲淤对流域减沙的响应

为研究潮汐河道不同区段在流域来沙减少条件下的冲淤响应机制,以长江澄通河段为例,根据水动力特性将其划分为江阴—天生港和天生港—徐六泾两段,结合1950—2014年的水沙资料及2005—2014年的地形资料,比较两段冲淤对流域减沙的响应差异。结果表明:上游江阴—天生港段对流域减沙敏感,较快地由淤积转为冲刷;下游天生港—徐六泾段1998—2004年期间受洪季平均径流流量减小、潮汐顶托作用相对增大的影响,冲刷速率为减小趋势,2004年以后受洪季平均径流流量增大、潮汐顶托作用相对减小及流域来沙持续减少的共同影响,冲刷速率为增大趋势。使得潮汐动力对天生港—徐六泾段由促淤变为促冲的临界洪季平均径流流量为36 000 m3/s,该径流流量也是使得潮汐顶托作用在江阴—天生港段由不显著变为显著的临界流量。目前,流域减沙已加剧澄通河段整体的冲刷。

长江澄通河段综合整治规划要点及实施效果分析

治理澄通河段不仅是稳定长江口南支进口段河势的基础,也是实现深水航道上延和促进两岸经济社会发展的迫切需要。在分析长江澄通河段综合整治规划背景及其河道演变特征的基础上,针对福姜沙汊道段、如皋沙群汊道段、通州沙汊道段存在的主要问题,提出了相应的规划治理目标与规划总体方案,并分析了总体方案以及已实施规划方案的治理效果与相关影响。可为该河段后续综合整治工作提供参考。

长江下游澄通河段九龙港节点控制作用变化趋向研究

长江下游澄通河段洲滩、汊道河势格局复杂,九龙港人工节点具有承上启下作用,对于稳定该河段河势起着重要作用。近期受上游水流条件及河势变化的影响,民主沙右侧滩岸冲刷后退,如皋中汊出流变化引起左侧边滩冲刷,九龙港节点段顶冲点下移,进而影响通州沙东水道进流条件。九龙港节点对下游河势的控制作用呈趋弱态势。基于此,提出了九龙港节点河势控制建议:尽快实施民主沙滩岸守护工程形成弯段控制顶冲点下移,重点是实施尾滩强化固滩;实施九龙港节点整治工程,从而恢复并加强九龙港节点的控制作用。

长江口澄通河段床沙粒度特征分析

为了进一步研究长江口水土资源和岸线开发利用工作对该段河床演变和水动力变化的影响,根据2012年及2013年枯水期长江口澄通河段两次大范围床沙取样监测成果,分析了各主支汊床沙的物质组成,粒度分布及丰枯水年粒度特征。结果表明:澄通河段主槽砂粒粗,浅滩砂粒细;主汊砂粒粗,支汊砂粒细;总体上,从上游向下游床沙粒度逐渐变细;主槽及主汊区域床沙类型主要为细砂及粉砂质砂,支汊及浅滩区域床沙类型主要为砂质粉砂及黏土质粉砂;2012年,全河段床沙的粒度组成表现为,砂含量大于粉砂含量,粉砂含量大于黏土含量。

基于河势变化条件的张靖过江通道线位比选分析

长江澄通河段福姜沙段多汊并存,受上游径流和下游潮流双重作用,水动力条件和河床演变复杂。拟建张靖过江通道线位,南岸在张家港市十字港附近,北岸在靖江市新六助港-夏仕港之间,横跨福姜沙及福左、福右汊道。过福右汊道拟采用隧道工程(A线),过福左汊道有桥梁工程(A1线)和隧道工程(A2)两种方案。采用实测资料对近期张靖过江通道拟选线位上下游附近河势变化、河床稳定性等进行了研究,就工程河段滩槽、深泓稳定性和河床断面、冲淤变化等进行了对比分析。通过分析,推荐采用河床较为稳定的“A+A1”线位方案作为张靖过江通道方案。研究成果可为工程设计和决策提供技术依据.