崇明東灘鳥類棲息地優(yōu)化工程區(qū)海堤水閘外側(cè)引水渠沖淤數(shù)值模擬

魯佩儀 朱建榮 錢偉偉 袁琳

摘要：在河口水動(dòng)力模式的基礎(chǔ)上，耦合泥沙模塊和底部沖淤方程，建立了崇明東灘鳥類保護(hù)區(qū)海堤外側(cè)引水渠沖淤三維數(shù)值模式，模式上游閘門水通量由堰流公式計(jì)算，內(nèi)側(cè)水位由隨塘河水動(dòng)力模式計(jì)算，模式下游水位、鹽度、泥沙濃度由長江河口大區(qū)域數(shù)值模式計(jì)算，利用2018年7月28-30日優(yōu)化工程區(qū)水閘開閘沖淤前后實(shí)測引水渠底部高程進(jìn)行驗(yàn)證，模式計(jì)算的高程與實(shí)測值吻合良好，表明模式能較好地模擬引水渠沖淤變化，沖淤計(jì)算結(jié)果表明，閘下引水渠在自然狀態(tài)下，涵閘關(guān)閉60d后基本淤平，閘口淤積量最大，淤積程度自閘口向外海逐漸減小，引水渠自然淤積2個(gè)月后，隨塘河蓄水至3.0m開閘放水，引水渠平均沖淤量為96mm：隨塘河蓄水至3.8m開閘放水，引水渠平均沖淤量為133mm;納潮沖淤一天，引水渠平均沖淤量為625mm，納潮沖淤是最為有效的沖淤方式，研究成果可為崇明東灘國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)修復(fù)工程區(qū)的保護(hù)與管理、引水渠沖淤方案提供科技指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：崇明東灘;候鳥保護(hù)區(qū);閘下淤積：引水渠沖淤：數(shù)值模擬

中圖分類號(hào)：P731.23文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.3969/j，issn，1000-5641.201941013

0引言

在我國沿海大部分中小人海河口建閘以擋潮御鹵、排洪蓄淡，以及防臺(tái)抗暴，但河口建閘面臨的一個(gè)重要問題是閘下淤積，我國建閘河口閘下淤積非常嚴(yán)重，顯著影響上游河道的防洪排澇，閘下淤積預(yù)報(bào)和減淤措施研究一直是水利工程中急需解決的問題之一，在以海相來沙為主的潮汐河口建閘，閘下淤積問題相當(dāng)普遍，海河流域35個(gè)河口建閘后，22座發(fā)生嚴(yán)重淤積，江蘇沿海修建的58座大中型擋潮閘中，5座基本淤死，浙江省甬江支流姚江建閘后閘下河段及甬江河床發(fā)生嚴(yán)重淤積，金元?dú)g和沈煥庭指出，建閘河口淤積的主要原因是水動(dòng)力條件發(fā)生了改變，淤泥質(zhì)河口與砂質(zhì)河口沖淤特性差異很大，大部分閘門第一年淤積速度最大，在泥沙含量較高的水域，由于密度差的作用，渾水會(huì)流向清水形成異重流，李大山、任汝述基于對(duì)射陽河建閘前后徑流量、潮動(dòng)力條件等水力要素的比對(duì)，對(duì)該地區(qū)泥沙來源和泥沙輸運(yùn)量進(jìn)行分析，竇國仁得出射陽河發(fā)生閘下淤積的條件和影響因素，伍冬領(lǐng)等對(duì)永寧江樞紐引航道和擋潮閘下淤積等問題進(jìn)行了深入研究，認(rèn)為該處閘港泥沙粒徑較細(xì)，易發(fā)生絮凝，曲紅嶺等采用數(shù)學(xué)模型研究了短引河河道型、短引河灘槽型和長引河河道型三種類型建閘河口閘下淤積特征，結(jié)果表明閘下淤積與閘下河道特征密切相關(guān)，河口建閘后，由于潮波變形及徑流量的匱乏，浮泥隨納潮水體進(jìn)入閘下河道形成泥沙淤積，成建、劉德榮結(jié)合江蘇沿海一些擋潮閘，全面分析了閘下港道淤積泥沙來源和泥沙淤積的原因，比較全面地介紹了一些可行的治理措施，徐雪松等總結(jié)影響閘下淤積形態(tài)的多個(gè)因素，包括潮流作用、閘下引河長度、河口泥沙的動(dòng)力特性、閘下港道類型以及建閘位置等，王文杰認(rèn)為閘下河道發(fā)生持續(xù)性淤積是由水流挾沙能力和含沙量的不對(duì)稱所導(dǎo)致，楊元平等研究得出曹娥江大閘閘下淤積現(xiàn)狀及減淤對(duì)策，認(rèn)為尖山河段主槽靠近曹娥江口，曹娥江大閘閘下淤積不明顯;一旦出現(xiàn)主槽偏離南岸，閘下灘面較寬時(shí)，閘下淤積問題就會(huì)出現(xiàn)Ⅲ，朱明成分析了閘下淤積的影響因素，論證了閘址條件不同時(shí)閘下淤積情況，其中閘下河道類型、閘下河道長度、徑流條件、植被條件和閘下河道人海方向都起到一定作用，錢建平等分析了小洋口閘下港槽淤積成因，提出了減淤的措施。

以往研究提出的閘下減淤的對(duì)策有：（1）水力沖淤，將勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，利用水流的攜沙能力達(dá)到清淤的效果，水位清淤適用于閘門上下河道比降大且水源較為充足的河流，開閘放水的時(shí)機(jī)也要考慮到潮汐能量的變化，納潮沖淤指在漲潮期利用河道納潮，待有一定水頭差時(shí)開閘沖淤，一般在上游水源不足或潮汐能量強(qiáng)的地區(qū)可考慮該方法，或者，大潮期間打開閘門，增強(qiáng)納潮量和落潮流速，達(dá)到清淤效果，（2）機(jī)械清淤，機(jī)船拖耙清淤，是以機(jī)動(dòng)船拖動(dòng)耙具耙起淤泥，利用推進(jìn)器，攪動(dòng)水體，使部分耙起的淤泥變成懸沙，隨水流流走，水力挖塘機(jī)組，抓斗式或鏈斗式挖泥船亦可用于引河清淤，也可采用絞吸式、抓斗式或鏈斗式挖泥船清淤，（3）工程措施，整治閘上河道和閘下引河，擴(kuò)大排泄量;閘下裁彎、切灘，增加泄流能力;以清頂渾，對(duì)于較短的港槽可以在漲潮前2-3h，在引河中預(yù)先開閘放水，減少進(jìn)入引河的渾水，選好閘址，應(yīng)考慮沖淤水源、港口的穩(wěn)定性、閘下引河的長短等條件;圍墾時(shí)保留沖港灘面水;植物攔沙減淤，阻止灘面產(chǎn)沙、進(jìn)入引河;修筑導(dǎo)堤，束水攻沙，切斷由風(fēng)浪掀起的海灘泥沙補(bǔ)給源，減少泥沙進(jìn)入引河。

長江口挾沙量巨大，崇明東灘鳥類保護(hù)區(qū)新建大堤外區(qū)域的淤漲明顯，海堤水閘外側(cè)引水渠極易淤積，為了提高沖淤效果，降低開閘能耗，保障調(diào)控優(yōu)化工程區(qū)生態(tài)用水安全，就需要了解引水渠自然淤積情況，以及開閘放水沖淤的效果，本文對(duì)此開展研究，給出在水閘關(guān)閉下引水渠自然淤平所需時(shí)間、開閘沖淤和納潮沖淤效果，研究成果可為崇明東灘保護(hù)區(qū)大型濕地修復(fù)工程水閘運(yùn)行提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，對(duì)崇明東灘鳥類保護(hù)區(qū)濕地資源保育具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

1區(qū)域概況

崇明東灘位于長江口崇明島東端，是東亞一澳大利亞候鳥遷飛路線的中段，這里植被分布廣，有大量的底棲動(dòng)物，適宜水鳥停歇、越冬，是候鳥遷徙的中轉(zhuǎn)站，1998年上海市政府成立崇明東灘鳥類保護(hù)區(qū)，2005年成為國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，上海市政府以遏制互花米草擴(kuò)張，改善崇明東灘生態(tài)系統(tǒng)，優(yōu)化鳥類棲息地，穩(wěn)定鳥類食物來源為目標(biāo)，在崇明東灘鳥類國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)開展了規(guī)模巨大的互花米草生態(tài)控制及鳥類棲息地優(yōu)化工程（以下簡稱優(yōu)化工程），該優(yōu)化工程北邊在八激閘門，南邊接崇明東灘1998大堤中部，西邊以崇明東灘1998大堤為界，東邊界為新建的海塘大堤，優(yōu)化工程范圍達(dá)240km2.于2016年12月竣工，本文研究區(qū)域?yàn)閮?yōu)化工程區(qū)c區(qū)（見圖1）。

該優(yōu)化工程包括內(nèi)部生境區(qū)、隨塘河、大堤和涵閘，生態(tài)修復(fù)工程區(qū)的南部c區(qū)，內(nèi)部生境區(qū)分為C1N、C1S、C2W、C2E、C3、C4六個(gè)不同的生境區(qū)塊（見圖1），隨塘河圍繞內(nèi)部生境區(qū)域一圈，是內(nèi)部生境與外界進(jìn)行水交換的重要水域，由于蒸發(fā)、降水、植物蒸散和土壤下滲，生境區(qū)的水深隨時(shí)間變化，當(dāng)水深不在候鳥合適的水深范圍內(nèi)，就需要保護(hù)區(qū)管理人員從隨塘河引水或排水，以維持不同內(nèi)部生境區(qū)適宜水深，在調(diào)控優(yōu)化工程區(qū)新建海堤上建有水閘，當(dāng)內(nèi)部生境區(qū)和隨塘河水位低、不能滿足生態(tài)用水時(shí)，需要開閘引進(jìn)閘外崇明東灘水體;當(dāng)降水量大，如梅雨季節(jié)，內(nèi)部生境區(qū)和隨塘河水位超過臨界值時(shí)，需要開閘放水，在一年中的大部分時(shí)間，由于降水的補(bǔ)充和生態(tài)耗水，內(nèi)部生境區(qū)和隨塘河的水位一般能滿足要求，大部分時(shí)間水閘是關(guān)閉的，長時(shí)間的水閘關(guān)閉，以及崇明東灘高泥沙濃度環(huán)境，極易導(dǎo)致閘外引水渠淤積，引水渠淤積后就難以開閘取水，需要開閘沖淤，為了提高閘下沖淤效率，優(yōu)化工程區(qū)在閘口外建立了寬50m、長300m的引水渠（見圖2），引水渠兩岸是由擋水建筑物建成的導(dǎo)堤，在高潮位時(shí)也不會(huì)被淹沒，閘門開啟期間，當(dāng)隨塘河水位低于外海時(shí)，水體由引水渠自外海引入;當(dāng)隨塘河水位高于外海時(shí)，水體自引水渠向外海流出，水流受到引水渠導(dǎo)堤的約束，動(dòng)能相對(duì)集中，作用在底床泥沙的時(shí)間增長，底切應(yīng)力增大，可提高沖刷效率。

2數(shù)值模式建立和驗(yàn)證

2.1水動(dòng)力數(shù)值模式

水動(dòng)力模式采用作者課題組長期改進(jìn)和應(yīng)用的三維數(shù)值模式ECOM-si（semi-implicit Estuarine，Costal and Ocean Model），該模式是基于海洋數(shù)值模式POM（Princeton Ocean Model）的基礎(chǔ)上研發(fā)的可設(shè)置包括潮流、徑流、風(fēng)、波浪等各種動(dòng)力因子，改進(jìn)的ECOM-si模式在長江口水動(dòng)力過程和鹽水入侵等方面研究中得到廣泛的應(yīng)用，取得了大量研究成果，為了節(jié)省篇幅，有關(guān)模式介紹可參考已發(fā)表的文獻(xiàn)。

2.2泥沙數(shù)值模式

三維泥沙數(shù)值模式是在上述水動(dòng)力模式基礎(chǔ)上耦合泥沙模塊建立起來的，本文中泥沙模塊運(yùn)用是基于劉高峰改進(jìn)后的泥沙模塊，該模式考慮了泥沙的沉降過程和底部臨界啟動(dòng)應(yīng)力，具體模塊介紹和參數(shù)設(shè)置參照文獻(xiàn)，這里簡單介紹泥沙控制方程，懸沙輸運(yùn)模塊控制方程為（4）式和（5）式中，τ為模式計(jì)算所得的底部切應(yīng)力，Te為臨界起動(dòng)應(yīng)力，Td為臨界沉降應(yīng)力，M為底床沖刷系數(shù)，表示了水底沖刷的難易程度，取值范圍為1×10^-5-4×10^-3kg/（m2.a），α為泥沙發(fā)生沉降的概率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取值為0.67-0.84。

波浪與潮流共同作用下的底切應(yīng)力參考Liang and Li中給出的計(jì)算公式，泥沙沉速使用的是吳宇帆…經(jīng)過多次沉降實(shí)驗(yàn)建立的絮凝沉降公式，懸沙粒徑的設(shè)定決定了靜水沉速的計(jì)算結(jié)果，對(duì)于三維水動(dòng)力泥沙數(shù)值模式的模擬至關(guān)重要，長江口及鄰近海域懸沙組分多樣，在平面上和垂向上懸沙粒徑變化明顯，需依靠實(shí)測數(shù)據(jù)確定該海域懸沙粒徑，劉紅等在對(duì)崇明東灘懸浮泥沙進(jìn)行采集分析后指出，崇明東灘護(hù)花米草和泥灘表層沉積物較細(xì)，懸浮泥沙中值粒徑為8-16um，自岸向海逐漸變粗，模式中泥沙中值粒徑統(tǒng)一取15um，詳細(xì)的長江口泥沙絮凝沉降公式可參見文獻(xiàn)。

計(jì)算底部泥沙通量的關(guān)鍵參數(shù)是臨界起動(dòng)應(yīng)力，臨界起動(dòng)應(yīng)力受到多種因素影響，難以使用具體公式計(jì)算，通過實(shí)測含沙量進(jìn)行調(diào)試率定，設(shè)置經(jīng)驗(yàn)值是目前最有效的計(jì)算方法，本文根據(jù)臨界起動(dòng)應(yīng)力，利用經(jīng)驗(yàn)公式來換算臨界沉降應(yīng)力，即Td=4/9Te。

河床底部高程的變化直接受到底部泥沙凈通量的影響，泥沙凈通量為負(fù)時(shí)，河床發(fā)生沖刷，河床底高程減小;泥沙凈通量為正時(shí)，發(fā)生淤積，河床底高程增大，引水渠內(nèi)局地高程變化Ah的計(jì)算公式為

2.3計(jì)算區(qū)域和邊界條件

2.3.1引水渠

新建大堤水閘外側(cè)引水渠淤積和沖刷是本文研究的要點(diǎn)，引水渠西邊接涵閘閘口，東邊直通崇明東灘，導(dǎo)堤兩邊為優(yōu)化工程建設(shè)擋水的堤壩，最高點(diǎn)為5.0m，外海潮水基本不會(huì)漫過導(dǎo)堤，因此可以將其作為固邊界設(shè)定（見圖2），使用Delft3D網(wǎng)格生成軟件設(shè)計(jì)的閘下引水渠正交化網(wǎng)格精度為2m（見圖3）。

水表面風(fēng)應(yīng)力由長江口崇明東灘實(shí)測月平均風(fēng)速和風(fēng)向給出_28J，劉紅在對(duì)崇明東灘表層沉積物進(jìn)行采集分析后指出，崇明東灘護(hù)花米草和泥灘表層沉積物粒徑由岸向海逐漸增大，靠近外海處的中值粒徑為33～84um，本文取80um，本文依據(jù)淤泥質(zhì)海灘，泥沙臨界起動(dòng)應(yīng)力取值為0.05N/m2。

閘下引水渠側(cè)向開邊界為西側(cè)的閘門和東側(cè)的崇明東灘，水閘閉合時(shí)為固邊界，打開時(shí)為開邊界，因閘門內(nèi)外水位不連續(xù)和網(wǎng)格不同，過閘水通量由堰流公式計(jì)算，引水渠東側(cè)開邊界由長江口大區(qū)域模式計(jì)算所得的水位、鹽度和泥沙濃度提供。

2.3.2隨塘河

建立隨塘河模式是為了計(jì)算閘內(nèi)隨時(shí)間變化的水位，采用堰流公式計(jì)算可靠的過閘水通量，隨塘河的網(wǎng)格見圖4.網(wǎng)格分辨率為10m，關(guān)閘時(shí)，隨塘河的流動(dòng)主要由風(fēng)應(yīng)力驅(qū)動(dòng);開閘時(shí)，受過閘流量和風(fēng)應(yīng)力的共同作用。

由閘孔出流流量計(jì)算公式可知，閘門水通量的計(jì)算同時(shí)受到閘內(nèi)水位與閘外水位的制約，閘內(nèi)水位由隨塘河模式計(jì)算，閘外水位由長江口大區(qū)域模式計(jì)算。

2.3.3長江口

長江口大區(qū)域數(shù)值模式為引水渠模式提供水位、鹽度和泥沙濃度開邊界條件，模式的網(wǎng)格設(shè)置見圖5.模式中外海開邊界條件、風(fēng)場、泥沙沉降速度、底部泥沙臨界起動(dòng)應(yīng)力的設(shè)置和給出，以及波浪場的計(jì)算等，可參見羅志發(fā)博士的學(xué)位論文，模式的計(jì)算區(qū)域和網(wǎng)格見圖5.包括整個(gè)長江河口、杭州灣和鄰近海域。

隨塘河閘外海域7月閘外水位、鹽度模擬計(jì)算結(jié)果過程見圖6.由于崇明東灘地勢(shì)較高，高潮位時(shí)淹沒，低潮位時(shí)露出，此時(shí)水位即為灘地高程，隨時(shí)間不變，鹽度不連續(xù)，隨塘河三維泥沙模式采用長江口大區(qū)域三維泥沙模式計(jì)算的懸浮泥沙濃度作為泥沙邊界條件，7月隨塘河閘外泥沙濃度見圖6。

2.4沖淤驗(yàn)證

本文三維水動(dòng)力和泥沙數(shù)值模式已做了大量驗(yàn)證，結(jié)果表明此模式能很好地模擬水文、流速、流向和鹽度的變化，也能較好地模擬泥沙濃度的變化，為了節(jié)省篇幅，有關(guān)模式驗(yàn)證等可參考文獻(xiàn)。

本文采用2018年7月引水渠開閘前后底高程觀測資料驗(yàn)證模式，崇明東灘候鳥保護(hù)區(qū)優(yōu)化工程區(qū)的涵閘開啟調(diào)度情況為：2018年7月27日21時(shí)開啟涵閘，從外海引水，7月28日1時(shí)關(guān)閉涵閘;7月28日21時(shí)30分開啟涵閘，從外海引水，7月29日2時(shí)關(guān)閉涵閘;7月29日22時(shí)開啟涵閘，從外海引水，7月30日1時(shí)20分關(guān)閉涵閘，閘門開啟時(shí)，過閘水流不斷沖刷閘下引水渠，采用三維紅外激光掃描儀于7月27日開閘前測量閘下引水渠斷面底高程，于7月30日關(guān)閘后測量閘下引水渠斷面底高程，通過反復(fù)調(diào)整模型中底部泥沙臨界啟動(dòng)應(yīng)力，確定最佳值，實(shí)測高程與模型計(jì)算數(shù)據(jù)的比較見圖7.由實(shí)測數(shù)據(jù)可得引水渠內(nèi)平均沖淤122mm，模型計(jì)算值為123mm，RMSE（Root Mean squareError）、CC（相關(guān)系數(shù)Correlation Coefficent）、ss值（skill Score）分別為0.0625m、0.74、0.8511.驗(yàn)證結(jié)果良好。

3模擬結(jié)果和分析

3.1閘下自然淤積

在自然狀態(tài)下，引水渠西側(cè)閘門關(guān)閉，只有東側(cè)與崇明東灘水域相連，隨漲落潮交換水體、鹽分和泥沙，模式設(shè)置計(jì)算時(shí)段為1月1日至3月1日，引水渠東側(cè)開邊界由水位、鹽度和泥沙濃度給出，資料來自大區(qū)域模式計(jì)算的結(jié)果，引水渠初始設(shè)置為無泥沙淤積，底高程為1.0m。

模式計(jì)算的閘下淤積厚度的分布見圖8.涵閘關(guān)閉兩個(gè)月后，引水渠靠近閘門處基本淤平，引水渠內(nèi)淤積嚴(yán)重，涵閘關(guān)閉時(shí)，引水渠內(nèi)受到外海潮漲潮落的影響，高潮位時(shí)長江口攜帶大量懸浮泥沙的鹽水進(jìn)入閘下引水渠，進(jìn)入引水渠后水體動(dòng)能逐漸減小，水流攜沙能力逐漸減小，到達(dá)閘口時(shí)水流流速最小，底切應(yīng)力減小，泥沙發(fā)生沉降，難以再次起懸，此時(shí)最易發(fā)生淤積，閘下引水渠靠近外海側(cè)受到外海潮動(dòng)力的影響，水動(dòng)力泥沙易懸浮，較難沉降，此處淤積程度不高。

由關(guān)閘后引水渠中的底高程變化可以看出，引水渠閘口淤積量最大，靠近外海淤積量較小，引水渠內(nèi)淤積程度自閘口向外海逐漸減小，同時(shí)靠近西北側(cè)一岸淤積量較大，閘前水流流速很小，幾乎為零，在異重流的作用下，閘門附近的底部泥沙向閘下輸運(yùn)，閘下底部切應(yīng)力很小，泥沙無法被落潮的水流帶走，基本全部沉降下來，因此閘前淤積程度最高，在科里奧利慣性力（科氏力）的作用下，漲潮時(shí)，進(jìn)入引水渠內(nèi)的水體向北偏移，北部水體挾沙能力較大;落潮時(shí)，離開引水渠的水流向南偏移，南部水體挾沙能力較大，泥沙沖刷量較大，引水渠南北兩岸挾沙能力的不平衡導(dǎo)致了引水渠內(nèi)淤積厚度不同。

3.2閘下沖淤

閘門淤積厚度較低時(shí)，沖刷效果不明顯，頻繁開啟閘門進(jìn)行沖淤耗時(shí)耗力，不利于優(yōu)化工程區(qū)的管理;閘門淤積程度高時(shí)，長時(shí)間不開啟閘門則很有可能淤死，本節(jié)分別選擇自然淤積兩個(gè)月后的淤積程度進(jìn)行沖淤效果模擬，分為3種工況進(jìn)行：（1）隨塘河蓄水至3.0m，開閘放水至2.0m;（2）隨塘河蓄水至3.8m，開閘放水至2.0m;（3）隨塘河蓄水至3.0m，選擇大潮時(shí)期開閘一天，本節(jié)分別模擬和分析自然淤積兩個(gè)月情況下3種不同工況的沖淤效果。

模式初始底高程為淤積兩個(gè)月后的引水渠內(nèi)底高程，沖淤前引水渠底高程圖見圖8.隨塘河蓄水至3.0m，放水至2.0m，開閘放水持續(xù)時(shí)間長達(dá)20h后的沖淤效果見圖9.引水渠內(nèi)平均總沖淤厚度為96mm，閘前沖刷效果最好，這是因?yàn)榭拷l口處流態(tài)復(fù)雜，流線急劇彎曲，湍流動(dòng)能大，底床沖刷效果明顯，由于淤積時(shí)間長、引水渠內(nèi)淤積程度高，在相同的水力條件下，水深較小，底部切應(yīng)力較大，沖淤效果明顯。

隨塘河蓄水至3.8m，放水至2.0m，開閘放水時(shí)長達(dá)22h后的沖淤效果見圖10.引水渠閘前沖刷效果較好，渠內(nèi)平均總沖淤厚度為133mm。

隨塘河蓄水至3.0m，外海高水位進(jìn)水，開閘一天后的納潮沖淤效果見圖11.納潮沖淤時(shí)，引水渠內(nèi)受到外海潮動(dòng)力的作用，引水渠內(nèi)整體沖淤效果較好，渠內(nèi)平均總沖淤厚度為625mm，閘前沖淤效果比較好，在沖淤的模式驗(yàn)證中，3d的平均沖淤幅度為122mm，遠(yuǎn)比這里的平均沖淤量值小，原因是：（1）模式驗(yàn)證時(shí)涵閘只在夜間漲潮時(shí)開啟，3d的開閘時(shí)間總和約為12h，而這里開閘時(shí)長為24h，少了一半，（2）驗(yàn)證時(shí)段前期，臺(tái)風(fēng)安比2018年7月22日12時(shí)30分在上海崇明登陸，大量降雨使得保護(hù)區(qū)水閘打開排澇，沖刷了引水渠，模式驗(yàn)證時(shí)引水渠初始淤積高程較低，導(dǎo)致模式驗(yàn)證時(shí)總的沖淤幅度較小，（3）這里納潮沖淤選擇的外邊界水位是7月最高潮位的一天，比驗(yàn)證計(jì)算中的外邊界水位更高。

4結(jié)論

本文在河口水動(dòng)力模式的基礎(chǔ)上，耦合泥沙模塊和底部沖淤方程，建立了崇明東灘鳥類保護(hù)區(qū)海堤外側(cè)引水渠沖淤三維數(shù)值模式，模式上游閘門水通量由堰流公式計(jì)算，內(nèi)側(cè)水位由隨塘河水動(dòng)力模式計(jì)算，模式下游水位、鹽度、泥沙濃度由長江河口大區(qū)域數(shù)值模式計(jì)算，利用2018年7月2830日優(yōu)化工程區(qū)水閘開閘沖淤前后實(shí)測引水渠底部高程，模式計(jì)算的高程與實(shí)測值吻合良好，表明模式能較好地模擬引水渠沖淤變化。

模式計(jì)算結(jié)果表明，引水渠在自然狀態(tài)下關(guān)閉60d后閘口處基本淤平，無法使用，涵閘閘前淤積厚度約達(dá)2.0m，引水渠靠近外海處淤積厚度約為1.0m，需要開閘沖淤，淤積厚度較高時(shí)，沖淤效果明顯，僅在隨塘河水力沖淤、無外海潮動(dòng)力作用時(shí)，閘前沖淤效果明顯，靠近外海處沖淤厚度幾乎為0.

引水渠自然淤積兩個(gè)月后，隨塘河蓄水至3.0m、放水至2.0m，引水渠內(nèi)平均沖淤厚度為96mm;隨塘河蓄水至3.8m、放水至2.0m，引水渠內(nèi)平均沖淤厚度為133mm，引水渠內(nèi)淤積程度高，開閘沖淤時(shí)，流量相同的情況下，水深較淺，流速較大，沖淤量也因此增加，納潮沖淤后，引水渠內(nèi)整體沖淤效果好，平均沖淤厚度為625mm。

分析比較不同工況下引水渠內(nèi)的沖淤厚度，淤積程度越高，沖淤效果越明顯，利用隨塘河蓄水沖淤時(shí)，閘前沖淤效果好，總體沖淤厚度較小，水位下降快，水量損失較大，不利于維護(hù)優(yōu)化工程區(qū)閘內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，在高潮位納潮沖淤時(shí)，水動(dòng)力強(qiáng)，閘下引水渠整體沖淤效果明顯，引水渠內(nèi)淤積的泥沙基本清除，此時(shí)隨塘河內(nèi)水量損失較少，有利于優(yōu)化工程區(qū)內(nèi)鳥類棲息地的建設(shè)與修復(fù)，本文研究成果可為崇明東灘國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)修復(fù)工程區(qū)的保護(hù)與管理、引水渠沖淤方案提供科技指導(dǎo)，