长江口12.5m深水航道回淤特征

针对长江口12.5 m深水航道的回淤问题,收集整理了2010—2012年的航道回淤资料和水文测验资料,研究了航道回淤的时空变化特征及其与径流、潮流和含沙量的关系。结果表明:航道回淤呈洪季大、枯季小的年内变化特征,大风骤淤明显;航道回淤沿程主要集中在南港—圆圆沙段和北槽中下段,其回淤量占全航道的80%以上。南港—圆圆沙段回淤的泥沙颗粒以细砂为主,回淤强度与径流的关系不密切,与潮流的关系表现为大潮大、小潮小。北槽航道回淤泥沙颗粒以粉砂为主,回淤部位随径、潮流变化而变化,表现为径流增大,回淤部位下移;潮动力减弱,回淤部位上提。长江口拦门沙水域泥沙的再悬浮,可能是航道淤积最主要的泥沙来源。

长江口12.5m深水航道运行状况及特点

基于海事部门船舶运输管理系统(VTS)资料及交通运输部长江干线货运量统计资料,对长江口12.5 m深水航道运行状况及特点进行分析,并探讨当前深水航道通航压力的缓解对策及建议。研究表明:长江口航道货物通过量快速增长,重进轻出态势进一步发展;通航船舶运营组织方式发生一定变化,船舶朝大型化方向发展,尤其船宽超过45 m以上大型船舶数量增加明显,长江口12.5 m主航道的双向通航能力尚显不足。为缓解当前乃至未来一段时间内长江口深水航道通航压力,宜加快长江口航道体系建设的实施步伐,并适时加强长江口主航道拓宽可能性的研究。

长江口12.5m深水航道悬沙分布特征

利用长江口12.5 m深水航道洪、枯季水文测验资料,分析深水航道悬沙的时空分布特征。结果表明:南港圆圆沙段含沙量小,垂线分布相对均匀;北槽中段含沙量大,垂向分布不均匀。细颗粒泥沙絮凝、盐淡水分层与河口滞流点是北槽中段形成高含沙量且垂向分布不均匀的主要原因。北槽中段含沙量的时空分布特征,与12.5 m深水航道的回淤变化特征具有一致性,表明北槽中段的航道回淤可能以悬沙淤积为主;而南港圆圆沙段含沙量低,且垂向相对均匀,表明该区段航道回淤受悬沙的影响较小。

长江口12.5m深水航道大风浪后浮泥变化分析

利用长江口12.5 m深水航道三次大风浪后的浮泥观测资料，对浮泥的发育、输移及消散过程进行分析。结果表明：长江口12.5 m深水航道大风浪后浮泥发育明显，厚度最大可达3.5～3.8 m，体积达2700万m3左右；浮泥的发育规模与大风浪的持续时间和大风浪期间的潮汐有关；浮泥主要发育航槽内，并在涨落潮流的作用下上、下运移，移动幅度达13～18 km；大潮期形成的浮泥，在之后的中小潮期会整体向上运移；浮泥的消散主要与潮动力的增强有关，存续时间5～10 d。

长江口12.5m深水航道潮周期内回淤量分布

潮周期内航道回淤量是一个随潮动力的变化而动态变化的量。确定深水航道的回淤量的潮周期内分布特征,将有助于合理安排航道的疏浚,减少不必要的疏浚船方。采用适用于长江口深水航道的回淤量计算模型,基于实测航道近底层的水文观测资料,获得了潮周期内的航道回淤量分布特征及其形成机制,得到航道回淤量主要发生在中小潮期间,而大潮期间动力较强冲刷明显、近底层泥沙浓度高,但形成的回淤量较小的结论。这一结论通过枯季近底层实测的水、沙及地形冲淤变化过程资料得到了验证。

长江口12.5 m深水航道运行初期的疏浚效益评价

构建疏浚货运比、疏浚单方经济效益2个相对指标,同时结合疏浚土的综合利用,评价长江口12.5 m深水航道运行初期的疏浚效益。结果表明:2011—2015年长江口深水航道疏浚货运比趋于下降,已由运行首年的1 083 m^3/万t降至2015年的765 m^3/万t,降幅近30%。近5年来,深水航道疏浚单方经济效益增加明显,2015年已达到142元/m^3,远高于目前国内疏浚费用单价。同时,用于滩涂围垦的航道疏浚土数量相当可观,有利于控制疏浚和造地成本,实现提高长江口疏浚土利用率和增加上海市土地资源战略储备量的双赢局面。当前长江口12.5 m深水航道已进入全面发挥效益的稳定运行阶段。

长江口12.5 m深水航道运行5年沪苏两地的效益响应

选择上海市及江苏省2个地区作为长江口深水航道受益对象,从宏观经济效益和社会效益2个层面分析评价长江口12.5 m深水航道运行5年沪苏两地的效益响应。结果表明,沪苏两地沿江港口的疏浚吞吐比整体有所下降,近5年降幅分别近15%和25%,2015年已分别减小至949 m^3/万t和327 m^3/万t。2011—2015年,沪苏两地因12.5 m航道产生的疏浚单方GDP增长量分别为目前国内疏浚成本单价的15~20倍和40~60倍,疏浚净效益相当可观。随着12.5 m深水航道江苏段的投入运行和沿江港口码头的改造升级,长江口深水航道的疏浚效益还将进一步增加。

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%。

长江口12.5米深水航道南坝田挡沙堤加高工程总平面方案研究

长江口12.5米深水航道2010年贯通后,发挥了巨大社会经济效益,同时航道回淤量大、维护压力大、维护费用高的问题突出。本研究基于北槽四边界水沙通量观测成果,分析提出了北槽航道回淤泥沙来源;针对回淤原因,在已建减淤工程经验总结的基础上,提出了本次减淤的研究思路,优化了减淤工程方案的比选指标体系;采用三维潮流泥沙数模、清水动床物模、经济技术综合分析等手段,通过“加高范围”、“加高高程”及“加高位置”比选,研究推荐了减淤工程方案。利用实测回淤量分析了工程减淤效果。研究结果表明,南导堤越沙是洪季北槽的重要泥沙来源,对北槽高浓度含沙量场有一定贡献。提出了可通过加高北槽南侧的导堤,实现减少通过南导堤越堤进入北槽的泥沙量,从而减小北槽含沙量水平,同时改善北槽下段流态,降低水沙横向输移,进而降低航道回淤的减淤思路。研究推荐的长江口12.5米深水航道减淤工程为南坝田挡沙堤加高工程及先期工程方案。先期工程位于S4~S9丁坝坝田,在现有南坝田挡沙堤的基础上加高S4~S8区段,并延长至S9丁坝,工程全长约23.8 km,高程+3.5 m。工程于2015年11月开工建设,2016年7月主体工程完工,工程减淤效果显著,2016—2018年年均减淤量约954×10^5 m^3/a,近三年已节省航道维护疏浚费用约5亿元。

长江南京以下12.5 m深水航道治理工程口岸直水道整治工程效果对比分析

为达到长江口深水航道上延至南京的目标,长江南京以下12.5 m深水航道二期工程在口岸直水道实施航道整治工程,主要包括落成洲头部潜堤及丁坝、右汊护底带;鳗鱼沙潜堤和护滩带。文章根据口岸直水道航道整治工程实施后的实测数据,与设计阶段数模物模预测结果进行对比分析,综合分析工程前后在河势变化、流场变化、汊道分流比变化、航道维护量等方面的实现情况。结果表明:工程实施以后,达到了预期的航道整治目标,工程治理方案合理,航道整治效果符合预期,可为长江中下游潮汐分汊河段航道整治提供参考。

长江南京以下12.5m深水航道治理工程福姜沙水道整治工程效果对比分析

为达成长江口深水航道上延至南京的目标,长江南京以下12.5m深水航道二期工程在福姜沙水道实施航道整治工程,主要包括福姜沙左缘丁坝、双涧沙头部潜堤、潜堤北侧丁坝及南侧丁坝。根据福姜沙水道航道整治工程实施后的实测数据,与设计阶段数物模预测结果进行对比分析,综合分析工程前后在河势变化、流场变化、航道维护量等方面的实现情况。结果表明:1)工程实施以后,双涧沙沙头冲刷趋势得到较好的控制,上游侧沙头及潜堤北侧丁坝附近淤积明显,沙体体积明显增大。2)福姜沙左缘中上段冲淤相对稳定且总体呈现淤积态势,下段局部存在冲刷。福姜沙左缘沙体体积及面积总体有所增大,整治工程护滩固沙效果较好。3)福姜沙水道整体分流格局未发生显著变化,仅整治建筑物周边水域流场存在调整。4)航道维护量有所增加。工程达到了预期的航道整治目标,工程治理方案合理,航道整治效果符合预期,可为长江中下游潮汐分汊河段航道整治提供参考。

长江南京以下12.5 m深水航道二期工程建设期动态管理实践

在长江南京以下12.5m深水航道二期工程的设计、施工过程中,全面、科学地实行动态管理,包括优化航道和整治建筑物平面布置、调整施工方案等,保证了工程顺利实施,取得了预期的航道整治效果。结合2个典型案例,全面总结动态管理在工程的应用和取得的成果,对于类似航道整治工程具有一定的借鉴和参考意义。

长江南京以下沿江港口对12.5m深水航道的效益响应

将长江南京以下9个规模以上沿江港口作为12.5m深水航道的受益对象,利用2009—2017年港口吞吐量资料分析评价12.5m深水航道开通对长江南京以下沿线港口的影响及实际效益。结果表明,12.5m深水航道开通以来沿江港口货物总吞吐量整体呈平稳增长态势,2016年初通至南京后,货物总吞吐量年增长率达到8%;2017年南京以下主要港口完成的货物总吞吐量(24.25亿t)是2009年深水航道开通前的1.8倍;深水航道开通后集装箱吞吐量涨幅最明显,散杂货吞吐量占比则较开通前略有下降;12.5m深水航道开通8年来,南京以下沿江港口经济效益整体呈平稳增长态势,2017年产生的港口经济效益(13.4亿元)比2010年增长近60%。未来随着航道、船舶以及沿江港口码头等条件的持续改善,12.5m深水航道的综合效益还将进一步凸显。

长江口深水航道航运经济效益分析

介绍长江口12.5m深水航道通航状况,阐述该深水航道与一般航道相比的特殊性和复杂性,分析影响其航运经济效益的关键技术问题,提出通航船舶分布、有无对比、单船直达运输增加的货运量、减少减载货运量等函数,计算船舶直达运输增加的效益、船舶减少减载的效益、船舶节约的时间价值、货物损耗节约效益等,得出2012年该深水航道实际产生的航运经济效益。

长江南京以下12.5 m深水航道治理工程仪征水道整治效果分析

为达成深水航道上延至南京的目标,长江南京以下12.5 m深水航道二期工程在仪征水道实施航道整治工程,采用潜堤和丁坝的形式,守护世业洲洲头及右缘低滩,限制左汊进一步发展,增大右汊中上段航槽水流动力,改善航道条件。工程实施以后,整治建筑物掩护区内滩面淤积,左汊分流比减小2%~3%,右汊进口段航道浅段流速增加0.2 m/s左右,航道水深由10.5 m提升至12.5 m,水深条件明显改善,航道维护量较小。工程达到了航道整治目标,工程治理方案正确,航道整治效果显著,可为长江下游潮汐分汊河段航道整治提供参考。

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12.5 m深水航道二期工程初通航道的建设

长江南京以下12.5 m深水航道二期工程初通航道开通以来,工程河段河势格局基本稳定,航道水深条件逐步改善,航道维护量符合预期,航道整治效果正逐步显现。初通航道水深条件改善对大型船舶具有突出的吸引力,沿线港口3万吨级及以上到港船舶数量增加,吃水9.7 m以上的超限船数量快速增长,沿线港口到港船舶实载货量和实际吃水明显提升,初通航道经济效益显著。对初通航道虚拟标使用效果、初通航道通航安全保障、航道维护机制等方面进行分析,为二期工程后续建设和维护提供指导和借鉴。