理论教育 长江口促淤工程淤积特征分析

长江口促淤工程淤积特征分析

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:本文共选取了长江口三个已建促淤工程案例,其中案例一为位于南汇东滩的浦东机场外侧滩涂促淤工程3号促淤区,面积约1 350 ha,促淤工程于2007年12月开工,至2008年12月完工。促淤区实际淤积形态与促淤后流速分布情况密切相关。

长江口促淤工程淤积特征分析

本文共选取了长江口三个已建促淤工程案例,其中案例一为位于南汇东滩的浦东机场外侧滩涂促淤工程3号促淤区,面积约1 350 ha,促淤工程于2007年12月开工,至2008年12月完工。案例二为南汇东滩促淤一期工程大治河以北促淤区,面积约6 070 ha,促淤工程于2013年5月开工,2014年12月完工;案例三为横沙东滩四期促淤工程,促淤面积为1 510 ha(其东侧亦形成一个新的促淤区,面积为3 130 ha),促淤工程2007年12月开工,2009年5月完工。案例一~案例三工程位置详见图1。

2.2.1 促淤区泥沙来源及动力因素

长江口促淤工程一般设计成顺坝加纳潮口的组合形式(如图5所示),其中顺坝顶高程一般比平均高潮位略低,纳潮口底高程一般比平均低潮位略高,使得悬沙易入难出,利于泥沙淤积。

图5 南汇东滩促淤一期工程平面布置图

根据文献[6],2014年8月南汇东滩促淤一期工程即将完工时,N2区内外的4个测点(KB1、KB2、KB3、KW1测点,测点位置见图6)的床沙粒径呈现如下分布规律(见表1):①促淤内粒径>促淤外粒径;②促淤内口门粒径>口内粒径。纳潮口附近(KB3测点)悬沙粒径呈现如下分布规律(见表2):①促淤内涨急粒径>落急粒径;②促淤内涨憩粒径>落憩粒径。这间接说明:涨潮过程中涨潮流携带大粒径泥沙进去围区;进入促淤区后,大粒径泥沙易沉积,致使水体大粒径泥沙含量减小,水体悬沙中值粒径减小;同时,造成促淤内床沙逐渐积累较大粒径泥沙,床沙中值粒径逐渐升高,形成了围内床沙粒径高于促淤区外的现象。

图6 2014年8月水文测验点位置图

表1 2014年8月N2区测点床沙粒径统计成果

表2 2014年8月KB3测点悬沙粒径统计成果(www.daowen.com)

通过泥沙数学模型计算得到的工程区大潮涨落潮过程含沙量场分布情况[7]可以进一步看出(如图7所示):促淤区内的泥沙主要来源于涨潮流携带泥沙通过纳潮口进入围区;由于围区属于半封闭区域,水动力较弱,泥沙易沉积,水体含沙量逐渐降低;落潮时低含沙量水体从纳潮口流出,而后周而复始。这种涨落潮水体含沙量的变化实现了泥沙从促淤区外向促淤区内的净输运。

图7 泥沙数学模型计算得到的大潮涨落潮过程含沙量场分布图

因此,通过床沙与悬沙粒径分析规律及泥沙数学模型含沙量场计算分析,可以得出:促淤区内泥沙来源主要为口外悬沙随涨潮流通过纳潮口被输运至促淤区,潮流是促使泥沙在促淤区落淤的重要动力因素。

2.2.2 淤积厚度分布与促淤前地形及促淤后流速分布的关系

长江口三个案例的促淤前地形及促淤后实测淤积厚度分布如表3所示,可以看出:

(1)促淤区实际淤积形态与促淤前原始地形密切相关。促淤区水深浅的部位(如边滩)淤积厚度相对小些,促淤区水深大的部位(如深槽)淤积厚度相对大些。如案例一中第一年深槽段最大淤积厚度可达4~5 m,浅滩段淤积厚度一般为0~1 m,差异非常明显;案例三中深槽位置淤积厚度也明显较大。

(2)促淤区实际淤积形态与促淤后流速分布情况密切相关。同一水深条件下流速大的部位淤积厚度相对小些,流速小的部位淤积厚度相对大些。这是由于流速大时水流挟沙能力强、泥沙不易落淤,流速小时水流挟沙能力弱、泥沙易落淤。如案例一~案例三中,纳潮口内侧虽然原始水深较深,但由于流速大泥沙不易落淤,淤厚较小甚至有所冲刷;而顺坝内侧非纳潮口段淤积厚度相对大些。

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