长江南京以下12.5m深水航道建设一期工程的主要技术问题与研究成果

提出了工程河段的水沙运动特征与碍航特性、航道整治的时机与关键部位、航道整治方案优化、航道整治建筑物新型结构等长江南京以下12.5 m深水航道建设一期工程建设的主要技术问题,分析了解决这些问题的思路与成果,有助于对工程的了解与潮汐河段航道整治技术的认识。

长江南京以下12.5m深水航道建设一期工程的主要技术问题与研究成果

提出了工程河段的水沙运动特征与碍航特性、航道整治的时机与关键部位、航道整治方案优化、航道整治建筑物新型结构等长江南京以下12.5 m深水航道建设一期工程建设的主要技术问题,分析了解决这些问题的思路与成果,有助于对工程的了解与潮汐河段航道整治技术的认识。

通州沙西水道整治对12.5m深水航道影响研究及对策分析

为分析通州沙西水道整治工程对长江南京以下12.5 m深水航道整治一期工程的影响,通过物理模型试验进行深入研究。研究表明,西水道整治工程实施后,西水道开挖至-8 m或不开挖,东水道分流比增加,对深水航道影响较小,但会造成深水航道左侧通州沙滩地窜沟的冲刷;随着开挖深度增加,其对深水航道影响逐渐增加,开挖至-12 m、-14.7 m时,航道沿程会出现一定淤积,营船港下航道浅区有淤积的趋势,不利于航道维护,但通州沙滩地窜沟略有淤积。建议:通州沙西水道整治时,西水道疏浚深度不宜过深;尽快实施通州沙潜堤下延工程。

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深水航道一期工程白茆沙水道工程局部冲刷试验研究——Ⅰ:模型设计

长江南京以下12.5 m深水航道一期工程白茆沙水道工程局部冲刷研究工作表明:1)采用局部正态模型研究潮汐河口工程局部冲刷问题是可行的;2)试验水力条件的选择、模型边界的确定以及模型的整体变坡等是将局部正态模型应用于潮汐河口工程局部冲刷问题研究需解决的关键技术问题;3)白茆沙水道工程局部正态模型较好地复演了目标试验水力条件,具备开展进一步试验的条件;4)提出了简便易行且效果良好的模型边界确定方法。

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。

长江南京以下12.5m深水航道一期工程白茆沙水道工程局部冲刷试验研究——Ⅱ:模型试验

采用局部正态模型对长江南京以下12.5 m深水航道一期工程白茆沙水道工程进行了局部冲刷试验研究,试验结果表明:1)白茆沙水道工程S1丁坝、S2丁坝、S3丁坝以及南侧围堤堤头等附近易产生较严重的局部冲刷,应重点防护;2)优化方案不仅防护效果好,而且护排布置合理,能同时满足工程安全和节约投资的需求。

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。

水下基床自动化整平装备的研发与应用

长江南京以下12. 5 m深水航道二期工程仪征水道整治工程基床整平具有水深、流速大、能见度低、工程量小的特点,现有的整平方法无法满足施工要求。自主研发水下基床自动化整平装备,通过总体结构设计、自动化整平控制系统研发、自动化整平施工工艺研究和工程应用,实现复杂水文环境下水下基床自动化整平施工。该装备整平精度高、施工效率高、综合成本低,具有广泛的应用前景。