長江河段的航道高回淤量整治措施探究

薛生科

摘 要：作為長江航運(yùn)開發(fā)的重要課題，長江中下游河段的航道治理研究越來越得到重視。長江口深水航道的治理工程分為一期、二期、三期工程，主要是對北槽和南北槽分流口進(jìn)行大規(guī)模地河口整治工作。三期工程自2006年開工之后，航道的維護(hù)疏浚量迅猛上升，沿航道的回淤分布不均勻。本文從實(shí)踐角度提出了河口治理中高回淤量整治的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：航道治理 長江河段 高回淤量 整治

中圖分類號：U612 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

引言

長江河口是我國最大的河流入海口，它的水文特征是水豐沙多，其地貌特征是四口通海、三級分汊及口門處的攔門沙沉積淺灘[1]。長江河口是在泥沙豐富、徑流量大、潮流強(qiáng)的條件下形成的一個(gè)分汊型河口。自徐六涇以下，長江河口被崇明島分為北支與南支，在瀏河口以下南支被橫沙島和長興島分為北港、南港，南港在九段以下又被九段沙分為北槽、南槽，形成了三級分汊四口入海的格局[2]。

長江口是咸淡水交匯區(qū)，由于外海的入侵，在垂線分布上咸水峰呈現(xiàn)密度環(huán)流的形態(tài)，加上徑流的影響，逐漸形成了利于泥沙淤積的環(huán)境，促成了河口的淺灘區(qū)。在淺灘區(qū)內(nèi)，灘槽中的泥沙交換頻繁，形成了河口最大的渾濁帶高含沙區(qū)。這個(gè)區(qū)域不僅河道的寬淺沙洲汊道交替、河勢復(fù)雜多變，同時(shí)，這里也是淤積疏浚困難的地方，進(jìn)而成為長江河口的入海通道的瓶頸所在之處。

長江口的深水航道治理采用“疏浚整治”與“固基相結(jié)合”的治理方針，由南導(dǎo)堤、分流口、北導(dǎo)堤、航道疏浚與丁壩群五部分組成。第一期的工程航道浚深度為8.5 m；第二期的工程航道浚深度10m；第三期的工程航道浚深度12.5m；遠(yuǎn)景規(guī)劃的航道浚深度是15m。第一二期的疏浚工程量現(xiàn)已基本完成計(jì)劃量，但三期工程的航道疏浚量增多，并且沿航道的回淤分布較為不均勻。本文從工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，探索河道的治理措施，以期能完成河口的工程治理目標(biāo)。

深水航道治理與河床演變

深水航道治理和河床演變相互影響，航道的整治影響河床的演變，同時(shí)河床演變也將對航道治理帶來不可避免的變化。

2.1航道治理對河床演變的影響

丁壩的阻水作用是河床整治工程的重中之重。南導(dǎo)堤將流水對兩個(gè)沙洲的繞流變?yōu)閷σ粋€(gè)沙洲的繞流，加之一二三期治理工程的作用，以消除水流在九段沙頭漫灘流與江亞南沙尾部所消耗的能量。丁壩群的阻水作用增強(qiáng)了北槽的水流阻力，但北導(dǎo)堤擋住橫沙東灘由風(fēng)浪掀沙而進(jìn)入北槽的泥沙和橫沙東灘竄溝由落潮流帶進(jìn)北槽的泥沙，使這些泥沙回歸北港，這部分泥沙對北港河道增加的水流阻力和丁壩群增加的北槽阻力可以達(dá)到平衡。丁壩的阻水作用對航槽維護(hù)和河勢穩(wěn)定很有利。

2.2長江河床演變對航道治理的影響

河床的演變自80年代之前，長江口河勢變化較大，徐六涇的上河段崩塌，地沙進(jìn)入河道并淤積下移，落潮流分流小，河床較為淤淺；八十年代以后，大量泥沙匯入南支的情況基本消除，長江口的河勢相對穩(wěn)定。

底沙大量進(jìn)入北港，對北港的不利影響并不明顯。泥沙進(jìn)入北港后向下輸移，通過橫沙通道經(jīng)過越灘或橫沙東灘竄溝進(jìn)入北槽，但進(jìn)入北槽的唯一通道已被北導(dǎo)堤阻攔住。北港的主槽是微彎的河道，青草沙在彎道的凸岸處，挾沙水流進(jìn)入北港，流經(jīng)主槽時(shí)，泥沙首先會(huì)在青草沙淤積，經(jīng)過橫沙通道進(jìn)入北槽水流的含沙量將大大降低，所以，對北槽河勢的不良影響較低。經(jīng)過一期工程后，長江口和北槽的河勢基本穩(wěn)定，一期工程穩(wěn)定了北槽的邊界和分流口。

河道整治與疏浚控制

3.1航道整治的目標(biāo)

控制深水航道的疏浚必須調(diào)整建筑物，已達(dá)到如下表所示的目標(biāo)。

表3.1 河道整治建筑物的目標(biāo)表

整治建筑物的目標(biāo) 通過整治建筑物來穩(wěn)定航道河段的主流流路和河勢

整治建筑物以阻擋淺灘泥沙向主槽流動(dòng)，降低橫向?yàn)┎勰嗌辰粨Q對航道的回淤影響作用

整治建筑物可調(diào)整航道的汊道地形，有助于形成寬深合理的、穩(wěn)定的深泓，降低淺灘與航槽高度差

整治建筑物可調(diào)整航道的汊道流場，促使縱向潮動(dòng)力分布均勻，防止局部的高含沙量區(qū)段形成

3.2 航道的淤積整治設(shè)計(jì)

整治航道淤積可通過建筑物整治和航道疏浚等方法，具體的淤積整治設(shè)計(jì)如下表所示。

表3.2 航道的淤積整治設(shè)計(jì)詳情表

淤積整治措施 具體詳情

調(diào)整北槽的流場 （1）將北槽的流場轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)流，并保持主流的流向與航道走向一致；（2）保證北槽水流的動(dòng)力縱向分布的相對均勻，以防止局部的區(qū)段泥沙過于活躍的再懸浮，出現(xiàn)較高的含沙量。

穩(wěn)定主流的流路及河段的河勢 北槽主流的流路和河勢變化主要是因?yàn)椋耗媳辈鄣谋环至骱?，北槽的上游泥沙情況有變化；南槽和北槽、北槽和北港經(jīng)過串溝、越灘水流時(shí)，水沙的交換引發(fā)北槽地形變化。為了堵塞串溝、固定江亞南沙與北槽的南北邊界、削弱支流間的水沙交換、降低淺灘的掀沙風(fēng)浪等對北槽泥沙的增加，需建造南導(dǎo)堤、北導(dǎo)堤、北槽分流的魚嘴。

灘槽在同一汊道內(nèi)組成水沙相互交換的平面環(huán)流系統(tǒng)，補(bǔ)給航槽橫向泥沙 調(diào)整優(yōu)化南堤的高程和丁壩布置等，以減輕北槽的中段回淤。調(diào)整過程可能會(huì)引起含沙量分布、灘槽的高度差、流場的變化。

一期工程完工后，北槽形成均勻?qū)捝畛叨鹊纳钽?，灘槽高差?丁壩在放寬率和位置固定時(shí)，隨丁壩的總長度增加，落潮的分流比將減小，寬深比也相應(yīng)減小，主槽的容積維持不變，同時(shí)自然深泓擴(kuò)展；但當(dāng)丁壩總長度達(dá)到某一量值后，主槽容積和自然深泓均趨于減小。

總結(jié)

現(xiàn)階段北槽河勢正處于優(yōu)良狀態(tài)，非常有利于進(jìn)行長江口的深水航道治理。治理工程有助于長江河口的河勢穩(wěn)定，河床演變趨勢也不會(huì)威脅到治理工程。

長江口大的分汊河段的整治將解決水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律、河床演變等重大的問題，技術(shù)的復(fù)雜性較高。本文通過探討長江口的深水航道治理工程中的若干問題，先將主要結(jié)論總結(jié)如下：（1）在泥沙、流場、地形情況一定時(shí)，航道的回淤強(qiáng)度與疏浚強(qiáng)度相關(guān)；（2）為了維持北槽的落槽性質(zhì)不變，建議整治工程采取寬間距導(dǎo)堤布置形式；（3）北槽與建筑物的整治，將明顯減少北槽的分沙比和分流比；（4）維護(hù)疏浚人工河道時(shí)，要求河槽失穩(wěn)主流上下貫通、穩(wěn)定，有寬深尺度一定的深泓，從而降低灘槽間的高度差。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳吉余.長江口攔門沙及水下三角洲的動(dòng)力沉積[J].華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)，1995， （3）：1-22 .

[2] 張國安，虞志英，何青等.長江口深水航道治理一期工程前后泥沙運(yùn)動(dòng)特性初步分[J].泥沙研究，2003，（6） ：33-40.