长江南京以下12.5m深水航道二期工程口岸直河段选槽数学模型

采用平面二维潮流泥沙数学模型的技术手段,配合长江南京以下12.5 m深水航道二期工程口岸直河段选槽专题研究,选取典型的水沙计算条件,进行了选槽方案实施前后潮流泥沙运动的对比计算分析及设计航槽内疏浚位置回淤量计算,为鳗鱼沙河段选槽方案的确定提供科学依据。数学模型计算表明:方案1具有护滩和增加航道浅区段水流动力的效果,对周边水域影响较小,同时考虑航道的可维护性、与交通组织适应性、与沿岸港口的适应性几个方面,推荐方案1(左右汊单向航道)作为口岸直鳗鱼沙河段12.5 m深水航道选槽方案,但建议该方案左槽中段航线位置稍向左岸调整,以适应深槽变化趋势。

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。

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。