挖入式港池泥沙淤积的计算方法和数学模型

合集下载

挖入式港池研究进展唐福海

挖入式港池研究进展唐福海发布时间：2021-08-06T06:16:16.549Z 来源：《防护工程》2021年11期作者：唐福海[导读] 挖入式港池具有充分利用岸线资源、掩护性好、不影响船舶航行以及有利于整个港口各类泊位合理布置等优点，但开挖多，且易受泥沙淤积影响。

本文旨在通过挖入式港池的研究进展情况来为其建设和营运提供参考。

重庆交通大学河海学院重庆 400074摘要：挖入式港池因为节约岸线、掩蔽性好以及对河道通航影响小等优点得到越来越广泛的关注。

本文通过查阅大量文献资料，针对挖入式港池的水流结构、泥沙落淤原理、港池的平面布置以及减淤措施等进行了较为全面的综述，得到了挖入式港池平面布置与水流条件及泥沙淤积之间的关系，为挖入式港池的建设和营运提供参考。

关键词：挖入式港池；水流结构；泥沙淤积；减淤措施1前言挖入式港池具有充分利用岸线资源、掩护性好、不影响船舶航行以及有利于整个港口各类泊位合理布置等优点，但开挖多，且易受泥沙淤积影响。

本文旨在通过挖入式港池的研究进展情况来为其建设和营运提供参考。

2主要研究问题目前，国内外对挖入式港池的研究主要包括挖入式港池平面布置方案、挖入式港池水动力及挖入式港池回淤问题。

而淤积问题是制约挖入式港池大量运用的主因，是重点研究的问题。

内河港口挖入式港池属于盲肠河道，存在泥沙淤积的问题。

内河、人工运河等恒定流河道挖入式港池的淤积主要由回流和异重流引起[1]。

回流淤积[2]是指主流流经港池时，水流冲击到边壁时停下产生巨大的水头差并使得水流分离然后变成一个封闭的回流，而泥沙就在回流区域不断的堆积造成常见的口门处的淤积；异重流淤积是由于港池内部水流的含沙量小于主流的含沙量导致港池内外存在密度差而形成的。

3主要研究进展挖入式港池平面布置方案挖入式港池的平面布置，主要考虑以下几个因素：船舶进出港、靠离泊的安全性；到港船舶的船型尺度；泥沙运动特征与水域的维护条件；泊位数量、泊位性质及到港船型吨级结构[3] [4]。

港口航道淤泥输运与泥沙沉积模型研究

港口航道淤泥输运与泥沙沉积模型研究港口航道是连接港口和大海的重要通道，大量的船只和货物在这里往返穿梭。

然而，由于海流的作用以及其他因素的影响，港口航道中很容易出现淤泥的问题。

淤泥的积聚不仅会影响船只的通行，还可能导致港口的淤积和水域的污染。

因此，研究港口航道淤泥输运和泥沙沉积模型，对于保持航道的畅通和港口的可持续发展至关重要。

港口航道淤泥输运是指淤泥在水体中的输运过程。

淤泥主要来自于海床的沉积物和悬浮物，它们会随着水流的冲刷和携带在航道中逐渐沉积。

当淤泥积聚到一定程度时，会严重阻碍船只的通行，并形成浅滩。

因此，了解和研究淤泥的输运规律，对于预测和解决航道淤泥问题至关重要。

泥沙沉积模型则是用于模拟和预测淤泥在航道中的沉积过程的数学模型。

这些模型基于流体动力学原理和输沙规律，考虑水流作用、泥沙颗粒间的相互作用力等因素，能够模拟和预测淤泥的沉积分布和变化。

通过对泥沙沉积模型的研究，可以帮助港口管理者制定科学的清淤方案，以及预测航道淤沙的演变趋势。

在港口航道淤泥输运和泥沙沉积模型的研究中，有几个关键问题需要解决。

首先是淤泥的输运规律，即淤泥在流体中的悬浮和沉积特性。

淤泥颗粒的大小、密度和形状等因素将直接影响其输运过程。

通过实验和数值模拟的方法，可以研究不同条件下淤泥的输运规律，为建立泥沙沉积模型提供基础数据。

其次是水流对淤泥输运的影响，即水流的流速和流向对淤泥的冲刷和携带作用。

水流的流速越大，对淤泥的冲刷和携带作用就越强，淤泥的输运速度和距离也就越远。

因此，研究水流对淤泥输运的影响是建立泥沙沉积模型的关键环节。

最后是港口航道的地形和水深对淤泥沉积的影响。

港口航道中的地形和水深不规则性较大，会形成水流的聚集和分散现象，影响淤泥的沉积分布。

因此，在建立泥沙沉积模型时，需要考虑地形和水深的影响，以准确预测航道中淤泥的积聚位置。

综上所述，港口航道淤泥输运与泥沙沉积模型研究是一项重要而复杂的课题。

通过研究淤泥的输运规律、水流的作用和港口的地形水深等因素，可以建立科学的泥沙沉积模型，预测航道的淤泥问题，保持航道的畅通和港口的可持续发展。

挖入式港池泥沙淤积及减淤措施探讨

挖入式港池泥沙淤积及减淤措施探讨摘要：本文综合分析了挖入式港池产生淤积的原因，针对淤积原因，提出了具有针对性的减淤方案。

可供工程设计参考。

关键词：挖入式港池淤积减淤措施1、前言近年来，随着我国社会经济、水运事业的迅速发展，货运量逐年增加，港口可用岸线逐渐减少，为节约宝贵岸线资源，采用挖入式港池布置形式成为河港码头平面布置的一种常用形式。

其与顺岸式布置形式相比，具有充分利用岸线、港区集中管理便于调度、不影响主航道航行、掩护条件较好等优点，在河道狭窄、航行密度大的地区有较广泛的应用前景。

然而，挖入式港池或多或少地存在着泥沙淤积的现象，影响了港池的使用，增大了港池维护工程量[1]。

本文综合分析了挖入式港池产生淤积的原因，并根据其产生淤积的特点，探讨相应的减淤措施方案。

2、港池淤积的主要原因分析根据挖入式港池所处位置不同，大致可分为2种情况：(1)港池位于河口附近，受潮汐的影响大；(2)港池位于河网地区，河流流速不大，含沙量小。

2.1 感潮河段河口港池淤积原因受潮汐影响较大的港池淤积主要由进出港池的潮流影响引起。

由于潮波变形，涨潮历时短而落潮历时长（如镇江大港处，涨潮历时3h25min，落潮历时9h），因此涨潮进入港池水域的水流速度大于落潮时退出港池的水流速度。

则涨潮时水流携沙能力大于落潮时水流携沙能力，进港的泥沙量大于出港的泥沙量，形成泥沙淤积。

同时在涨潮过程中，港池口门附近流速较小，而主航道（长江）流速较大，两种水体的交界面上产生摩擦而带动回流，引起泥沙在口门处的淤积，逐渐游离到港池内。

2.2 内河港池淤积原因对于位于恒定流河道上的内河挖入式港池来说，港池内的淤积主要是由港池口门处的回流及浑水异重流引起的[2]。

当主流通过港池所在过水断面时，由于过水断面突然扩大，主流与港池内静止水域之间存在较大流速变化梯度，引起部分水流产生流线分离现象而形成封闭的大回流区，在回流区域水流角速度大而线速度小，使泥沙在港池口门处产生局部淤积。

长江口横沙浅滩挖入式港池方案泥沙回淤估算

长江口横沙浅滩挖入式港池方案泥沙回淤估算葛建忠;金鏐;丁平兴;邵荣顺;虞志英;郭文云【摘要】针对横沙浅滩挖入式港池建设和维护中核心的泥沙回淤问题,本文采用海港水文规范、底切应力公式和纳潮总量估算等多种不同方法对横沙挖入式港池规划方案中的港池和外航道泥沙回淤问题进行预估,其结果较为一致.若港池出口位于-7m泥沙浓度0.3 kg/m3的区域,港池年回淤量约为2 000万～2 200万m3,平均回淤强度约为0.3～0.4 m/a;外航道平均淤积强度约为0.3～0.4 m/a,年回淤600万～1 200万m3.且回淤分布主要集中在近靠港池口4～6 km的区域.计算表明,港池口若设于泥沙浓度更低的深水区域,泥沙回淤将显著降低.【期刊名称】《华东师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】14页(P106-119)【关键词】挖入式港池;横沙浅滩;泥沙回淤【作者】葛建忠;金鏐;丁平兴;邵荣顺;虞志英;郭文云【作者单位】华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海 200062;交通运输部长江口航道管理局,上海 200003;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062;中交第三航务工程勘察设计有限公司,上海 200032;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海 200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062【正文语种】中文【中图分类】P7510 引言我国大陆海岸线长超过18 000 km，海岸类型众多，是我国发展航运的重大基础.而海岸的物质组成也在一定程度上影响了当地航运条件.根据海岸泥沙运动的性质可将海岸分为基本稳定平衡型、侵蚀型和淤积型.对于没有大量河流泥沙输入的海域主要呈现稳定平衡型；在输沙河口附近多属淤积型海岸［1］.在漫长的海岸线当中，有4 000 km以上的淤泥质海岸，分布在长江、黄河、钱塘江、海河等河流入海口的冲积平原地区.而在此类海域，径流和潮流交汇，流场异常复杂；咸淡水混合，平面和垂向梯度大且变化迅速，引起泥沙复杂的絮凝.复杂的流场、波浪场、泥沙和地形的相互作用塑造了滩槽交错的复杂地貌形态.人工开挖的港池航道往往有泥沙回淤的问题.长江口地处长江冲淡水和东海潮波相互作用的区域，河流泥沙供给充足，潮流作用显著，风浪引起的泥沙冲刷和淤积都较为明显，冲淡水混合引起的泥沙絮凝也加剧了泥沙沉降.因此长江口有非常显著的泥沙淤积情况，在长江口主要港区和航道都受到了泥沙回淤的显著影响，例如外高桥新港区岸段的强烈淤积［3］，长江口深水航道一至三期工程后持续的泥沙回淤［4－6］.对于上海国际航运中心横沙浅滩挖入式港池规划方案的前期研究来说，必须对泥沙回淤进行细致研究，对挖入式港池的进沙量、港内泥沙浓度、回淤强度分布和总回淤量须根据方案布置、水文泥沙条件等进行预测.本文在历次水文泥沙调查资料的基础上，采用我国海港水文规范建议的挟沙能力方法和水流切应力方法等多种方法，对挖入式港池和外航道的泥沙回淤强度、分布及回淤量进行估算.1 回淤公式的选取横沙浅滩挖入式港区主要由挖入式内港池及外侧深水航道组成，由于这两部分动力条件、泥沙供给方式不同，需要分开进行计算.为便于比较，本报告采用多种方法估算回淤量.其中对于挖入式港池，分别采用《JTJ 213－98海港水文规范》附录N－淤泥质海岸港池的淤积计算公式、底切应力计算模式［7］和曹祖德［8］近期提出的计算公式；对于外侧航道，分别按海港水文规范推荐的挟沙能力公式及底切力模式两种方法计算.1.1 海港水文规范港池回淤计算公式（刘家驹公式［2］）按《JTJ 213－98海港水文规范》附录，对基本处于冲淤平衡状态的淤泥质浅滩水域中开挖的港池，其年淤积强度按下式计算：式中，P2为航道底面的年淤积厚度（m）；ω为细颗粒泥沙的絮凝沉降速度（m ／s）；K0为经验系数，在缺少现场资料的情况下，可取0.14－0.17；为相应于口门处平均水深水域的平均含沙量（kg／m3）；为分别代表港口口门外一定范围水域的平均水深和港池开挖后的水深（m）；A为港池内水下浅滩的水域面积（m2）；A0为包括港池和港内的水下浅滩的港池内总水域面积（m2）.对于大型挖入式港池，考虑到进港浑水沿程落淤引起港内含沙量的变化，回淤计算应从口门向里分区块进行.1.2 底切力模式港池回淤计算方法（金鏐－虞志英方法［8］）该方法考虑大型半封闭挖入式港池浑水纳潮进港过程中流速及含沙量的沿程变化，港内外含沙量差引起的斜压效应以及在涨潮、落潮过程中的淤积、冲刷及其综合作用，给出港池区域回淤强度的分布.基本原理与方法如下.如在海湾内的潮波计算中不计摩擦和地转效应，则谐振动波长M2分潮周期，h为平均水深，取h＝8 m，得λM2＝400 km，远超海湾长度，即驻波的振动节线在湾外，潮差Δh沿纵向不变.通过口门内x断面涨潮期间进入的水量为Ax，有该断面处涨潮流断面平均流速uf，有其中，H为平均潮位下水深，Tf为涨潮历时，l为港池纵向长度.（1）浑水密度梯度引起的流动考虑一端封闭，一端与主河相接的支河.主河为浑水，由于主、支河间的密度梯度，将发生从主河向支河的浑水入侵，范家骅［10］给出入侵速度在支河入口处为其中，h′为总水深的1／2，Δρ为主、支河密度差.从口门向里，入侵速度递减：式中，λ≈0.03；vη＝0.02S0，为垂向速度，S0为进口断面含沙量（kg／m3）.潮汐引起的流动和密度梯度引起的流动合成为挖入式港池内的实际流速.后面的计算表明，密度梯度引起的流动在合成流速中的比重随港池纵向尺度增加而减小. （2）水流切应力和动量交换系数在二维性质明显的潮流运动中，大部分时间内流速的垂向分布符合对数分布，窦国仁［11］给出垂线平均流速与摩阻流速u＊的换算关系：当粒径d≤0.5 mm时，床面粗糙度Δ可取1 mm.当平均水深H＝8 m时，有u＊≈为床面水流切应力.水流的动量交换系数ε，许多研究给出为相对水深.所以，在潮周期中，当摩阻流速小于泥沙的淤积临界摩阻流速u＊i时，发生淤积.以性质较为相似的连云港淤泥所得实验值作为参考：u＊i＝0.7 cm／s.取H＝8 m，算得u＊i×8＝19.4 cm2／s.（3）海湾淤积的物理过程挖入式港池内的净淤积是一潮中淤积量和冲刷量的差值.由于一潮中进入港区的泥沙量与纳潮量有关，因此，港区的净淤积量及其在港区内的分布，可以用沉沙率及其分布来表示.〈i〉一潮中的冲淤历时在切应力模式中，当u＊≥u＊c期间，沉积物发生冲刷；在u＊≤u＊i期间发生淤积，在u＊i＜u＊＜u＊c期间不冲不淤.由此得到一全潮中的淤积历时T淤和全潮内冲刷历时T分别为式中，σ≐29°／hr为潮波圆频率；u＊0，滩为开挖水域周边自然滩面的水流摩阻流速峰值；H2和H1分别为挖槽和天然滩面平均水位下水深.〈ii〉涨潮流期间即挖入式港区纳潮期间的淤积过程涨潮流期间，浑水进入港区.由于港区内各断面水力条件不同，各断面的涨潮流平均含沙量也不同.这种不同，可概括为三种过程的综合：一是近底含沙量的沿程变化，它产生于T淤期间，从前一断面到后一断面水流经过的时段ΔT；二是某一计算断面淤积开始时的垂线含沙量分布在经历T淤后的变化；三是u＊＞u＊c即T 冲期间的冲刷.具体分述如下.挖入式港区口门处主流涨潮流阶段平均含沙量分布可表示成其中，Sa为临底含沙量，Z为离底高度，ε、ω如前述.垂线平均含沙量a）从上一断面到下一断面临底含沙量Sa的变化涨潮流水体从x1断面到x2断面，历时ΔT与该区段内平均流速有关，考虑泥沙以同样的沉速下沉，则x2处的临底含沙量Sa2可认为等于x1断面处临底高度Z＝ω·ΔT上的含沙量，即b）港区内各断面的含沙量港区内任一断面涨潮流期间淤积开始时刻的临底含沙量为Sa，t0，其垂线平均含沙量可由式（11）表示.该断面从淤积开始经历T淤后的临底含沙量t1时刻的垂线平均含沙量进而可计算t2→t3期间的平均含沙量，并用类似方法递推之后各时段.由港区内各断面涨潮流期间的平均含沙量和流速，可得断面输沙量，从而得到相邻断面间的淤积量.c）T冲内的冲刷量在Tf内当u＊＞u＊c期间，沉积物将发生冲刷，通常是将在T淤期间暂时落淤尚未明显密实的淤泥重新扬起.单位面积的冲刷量E′为d）落潮流期间的淤积量和全潮沉沙率由于所论港区假定涨、落潮历时相差不大，即Tf≈Te，所以落潮流期间的水流摩阻流速过程与涨潮流相仿，只是提供淤积的水体含沙量少了.因此，近似地采用Tf 期间的沉沙率kf，即k e≈kf.沉沙率k定义为潮内总淤积率（沉沙率）1.3 纳潮进沙沉沙率计算方法（曹祖德经验公式［9］）对于双堤环抱式港池，曹祖德提出考虑纳潮进沙后的悬沙落淤，其淤积公式如下式表示：式中，Q为港内全年淤积量（m3）；n，全年进港的潮个数，半日潮海区，n＝706；A0为港内总水域面积（m2）；hΔ—全年平均潮差；S0—口门处年平均含沙量；γc为港内淤积物干容量（kg／m3）；η为经验沉沙率.1.4 海港水文规范航道回淤计算公式（刘家驹公式［2］）按《JTJ 213－98海港水文规范》附录，在冲淤平衡状态下的淤泥质浅滩水域中开挖的航道，其年回淤强度按下式计算：式中，P1为航道底面的年淤积厚度（m）；ω为细颗粒泥沙的絮凝沉降速度（m ／s）；S1为相应于平均水深d1的浅滩水域的平均含沙量（kg／m3）；t为淤积历时（s）；γ0为淤积物的干密度（kg／m3）；K1，K2为分别为横流和顺流淤积系数，在缺少现场资料的情况下，可取K1为0.35，K2为0.13；d1，d2为分别为浅滩平均水深和航道开挖后的水深（m）；θ为航道走向与水流流向之间的夹角（°）.1.5 底切力模式航道回淤计算方法根据金缪等研究［7］，淤泥质海岸浅滩上开挖港池航道后，其回淤量主要取决挖槽区域的水动力条件、供沙条件及泥沙特性、地形和开挖尺度等因素，回淤计算公式的确定应主要考虑这些因素并根据冲淤物理过程构造半经验半理论经验公式，即在一个全潮过程中，当水流切应力（以底切τb力或者摩阻流速表示）低于泥沙的淤积切应力τi（或淤积临界摩阻流速）时发生落淤，高于沉积物的冲刷临界切应力τc（或冲刷临界摩阻流速）时则发生冲刷和悬扬.在淤泥质海床条件下，冲刷率与沉积物的固结状态有关.挖槽与相邻滩地相比，全潮内水动力降低，淤积历时加长且淤积率增大，冲刷历时缩短，冲刷率减小，从而导致开挖后港池和航槽的回淤.将潮流过程概化为正弦曲线并认为滩、槽单宽流量相等，计算模式为：1／4全潮内淤积历时T槽，1／2全潮内冲刷历时T′槽，1／4全潮挖槽内淤积量Dt，1／2全潮内挖槽冲刷量E，上述各式中，σ—潮波圆频率；h槽、h滩—挖槽及两侧滩地平均潮位下水深；u＊i—悬沙淤积临界摩阻流速；K—挖槽走向及主流向不一致时挖槽流速折减系数，此处k＝1；u＊0—潮周期内挖槽附近滩面水流峰值摩阻流速；u＊c—挖槽内沉积物的起动摩阻流速；S滩—挖槽所在海床或海滩的水体含沙量；εS—水体含沙量垂线分布中的垂向泥沙交换系数；ω—细颗粒泥沙的絮凝沉速；M—沉积物的冲刷系数；u＊0槽—挖槽内水流摩阻流速，与挖槽相对深度和水流夹角有关2 挖入式港池的回淤估算2.1 海港水文规范公式计算港池回淤有关计算参数设置如下：ω为细颗粒泥沙的絮凝沉降速度（m／s），取0.000 4m／s；K0为经验系数，取0.14；S′1为相应于口门处平均水深d′1范围内水域的平均含沙量（kg／m3），取－7 m处年平均含沙量为0.3 kg／m3；d′1、d′2为港口口门外一定范围水域的平均水深和港池开挖后的水深，分别取7 m和23 m；A为港池内水下浅滩的水域面积（m2），考虑港池内全部挖深，没有浅滩，因此该值取0；A0为港池内总水域面积，包括港池和港内的水下浅滩（m2），南线方案60 km2，北线方案68 km2.横沙浅滩挖入式港池为水域面积超大的现代大型港口，可设计多种类型港池，根据初步规划港内具有较深的矿石及原油码头和较浅的散货码头.因此需要分区域进行不同港池的回淤计算.对于港内不同港池的回淤计算，仍采用经验公式（1），但要分区进行，根据分区特点，可写为如下形式：式中，Si＋1为计算第i＋1港池单元的含沙量；h2（i＋1）为第i＋1港池单元的开挖水深；Ai＋1，A0（i＋1）分别代表第i＋1港池单元的浅滩水域面积和该单元总水域面积，ΔH为平均潮差；N为相应淤积历时内的潮数.港池水域划分如图1所示，主要分为主槽及航道区域及边侧的港池区域.图1 横沙浅滩挖入式港池内区域划分Fig.1 Domain decomposition of the planned excavated－in harbor in the Hengsha Shoal经计算横沙浅滩挖入式港池的淤积强度和年淤积量见表1.从计算结果看，邻近港区出口的主槽航道区域（A区）淤积强度较大，约为0.71 m／a，离口门越远，含沙量浓度逐渐降低，回淤强度逐步减小，在港区中部主槽区域的淤积强度在0.3～0.4 m／a，统计港区内所有主槽和旁侧港池的淤积量，总约2 175万m3，港区内的平均年淤积强度约为0.35 m／a.可见在一般情况下，横沙浅滩挖入式港池的泥沙回淤强度和回淤量都较小，港池建成后的运行维护费用较省.表1 横沙挖入式港池年回淤强度预估Tab.1 Estimation of siltation in the excavated－in harbor in the Hengsha Shoal注：年回淤总量为2 175万m3，全港池平均淤积强度为0.35 m／a港内计算区域划分港区面积A／km2东口门外浅滩水深h1／m港内开挖水深h2／m分区计算含沙量S1／（kg·m－3）年回淤量Q／（×104 m3）年回淤强度P／（m·a－1）A（主槽） 8.57 7 23 0.3612 0.13 71 B（主槽） 10.97 7 23 0.25 664 0.61 C（港池） 5.40 7 15 0.19 227 0.42 D（港池） 7.72 7 15 0.19 325 0.42 E（主槽）7.47 7 23 0.16 288 0.38 F（港池） 4.92 7 15 0.11 116 0.23 G （港池） 5.00 7 15 0.11 118 0.23 H（港池） 10.87 7 20 0.06 147 0.2.2 底切力模式（金－虞方法）计算港池回淤根据模式要求及横沙浅滩挖入式港池实际水深、泥沙及动力条件按（式2至式16）递推计算.计算参数设置如下：（1）摩阻流速根据窦国仁［10］的方法进行计算；（2）动水絮凝沉速为ω＝0.04 cm／s；（3）泥沙淤积临界摩阻流速u＊i＝0.7 cm／s；（4）新淤泥沙冲刷临界摩阻流速u＊c＝1.0cm／s；（5）新淤海床冲刷系数取M＝0.69×10－4 kg／（m2·s）；（6）口门处初始垂向年平均含沙量为0.3 kg／m3（－5 m水深处）和0.5 kg／m3（－7 m水深处），其含沙量值参考徐海根等人的观测研究［13］；（7）平均潮差2.6 m；（8）涨潮时间为Tf＝6.2 h；（9）挖入式港池口门设置于－5 m和－7 m水深处.口门放置在－5 m处时，对北线方案，涨潮流期间1 m宽，沿整个内港池23 km 长度的平面空间上的净淤积量（以下简称跨航道方向单宽淤积量）为12 472 kg，一潮涨潮流期间口门的单宽进沙量＝（＋v）×0.5 kg／m3×23 m×6.2 hr＝61 182 kg.所以，涨潮流期间沉沙率，假设落潮期沉沙率ke＝kf，落潮流期单ef宽回淤量＝（61 182 kg－12 472 kg）×20.38%＝9 929 kg.kg×1 000／720 kg／m3×706／10 000 m3＝2 196万 m3.考虑旁侧港池的淤积，全港池淤积约为2 196＋731×2＋239×2＝4 136万m3.由于内航道长度较短，水动力较弱，因此主要的淤积带处于距离港池口3～4 km航道段内，潮动力所造成的淤积和冲刷主要发生在港池内距口门3～4 km段内（如图2所示）.在港池内泥沙逐渐沉降，水体含沙量沿程逐步减低，内航道10～18 km段内含沙量小于0.1 kg／m3（如图3所示）.而其峰值淤积强度达到5.3m／a，呈现两头小中间大的分布特征（如图4所示）.图2 北线方案一个涨潮过程挖入式港池回淤量沿内航道分布Fig.2 Distribution of siltation along the middle channel in the planned excavated－in harbor of the Hengsha Shoal in single flood tide图3 北线方案全潮过程中挖入式港池内平均含沙量沿内航道分布Fig.3 Distribution of siltation along the outer shipping channel of the planned excavated－in harbor图4 北线方案全潮过程中挖入式港池内淤积强度沿内航道分布Fig.4 Distribution of siltation along the inner shipping channel of the planned excavated－in harbor北线方案在其淤积峰值之后都出现一个回淤显著降低的过程，主要是由于泥沙浓度的斜压效应引起的水体入侵速度达到稳定.如果将港池出口东移至含沙量更低的－7 m水深处，根据历史调查该处的年平均含沙量为0.3 kg／m3.在此种情况下，涨潮流期间一潮净单宽淤积量为7 503 kg，一潮涨潮期口门的单宽进沙量＝（＋v）×0.3 kg／m3×23 m×6.2 hr＝41 535 kg. 所以，涨潮流期间沉沙率，假设落潮期间沉沙率k＝k，落潮流期ef单宽回淤量＝（41 535 kg－7 503 kg）×18.07%＝6 148 kg.kg×1 000／720 kg／m3×706／10 000 m3＝1 338万 m3.考虑旁侧港池的淤积，全港池淤积约为1 338＋332×2＋97×2＝2 196万m3.可见当港池口外延至－7 m水深处时，潮周期回淤量及年平均回淤强度都显著降低，如图5和图6所示，回淤峰向港池内侧偏移了约1.5 km，港区内的平均年淤积强度约为0.36 m／a，最大年平均回淤强度小于3 m／a.图5 北线方案一个涨潮过程挖入式港池回淤量沿内航道分布Fig.5 Distribution of siltation along the middle channel in the planned excavated－in harbor of the Hengsha Shoal in single flood tide图6 北线方案全潮过程中挖入式港池内淤积强度沿内航道分布Fig.6 Distribution of siltation along the inner shipping channel of the planned excavated－in harbor2.4 纳潮进沙量沉沙率经验方法（曹祖德方法）计算参数的选取如下：hΔ—港内年平均潮差用中浚站数据取为2.6 m；S0—根据多年实测资料统计，对不同的口门位置设置，－5 m～－7 m水深，可取0.5～0.3 kg／m3；γc—淤积土干容重，本文计算取720 kg／m3；η—纳潮回淤率与港内水域总面积A0、泥沙沉降速度ω及港池平面形式等多种因素有关，根据本海区及平面布置形态情况，经验系数η可取为0.40～0.60，本报告取平均值0.5；A0—港内水域总面积约为南线方案60 km2、北线方案68 km2.根据上述参数代入公式计算，考虑在口门设置在－7 m，平均含沙量为0.3 kg／m3的回淤结果如表2.表2 挖入式港池内水域年淤强和淤积量计算结果Tab.2 The siltation rate and total deposition in the planned excavated－in harbor年平均淤积强度南线方案 0.30 m／a北线方案 0.30 m／a年淤积量南线方案 1 800万m3北线方案2 040万m3从进入港池泥沙总量上估算，整个港池内的泥沙回淤强度大致约为0.3 m／a，年回淤量南北线方案分别为2 040和1 800万m3.3 深水航道回淤估算3.1 海港水文规范（刘家驹公式）计算外航道回淤计算参数选取如下：ω—细颗粒泥沙的絮凝沉降速度（m／s），取0.000 4 m／s；S1—相应于平均水深d1的浅滩水域的平均含沙量（kg／m3），其沿程年平均含沙量分布如表3；t—淤积历时（s）；γ0—淤积物的干密度（kg／m3），取720 kg／m3；K1，K2—分别为横流和顺流淤积系数，在缺少现场资料的情况下，可取K1为0.35，K2为0.13；d1，d2—分别为浅滩平均水深和航道开挖后的水深（m）；θ—航道走向与水流流向之间的夹角（゜）.表3 挖入式港池外航道不同水深处年平均含沙量Tab.3 Climatological SSC at typical bathymetry out of the planned excavated－in harbor长江口横沙浅滩挖入式港池外航道的回淤结果如图7所示.图7 按海港水文规范计算北线方案挖入式港池外航道回淤强度分布图Fig.7 Distribution of siltation rate along the outer shipping channel under the north scheme of the planned excavated－in harbor with the Code of Hydrology for Sea Harbor经计算，北线方案在外航道年回淤量分别为1 110万m3，但是其回淤分布特征差异明显.北线方案在外航道0～8 km段泥沙回淤较显著（如图7），主要由于该段北线方案水深相对较浅，滩槽高差较大，对回淤的影响明显.由于8～18 km段北线方案水深梯度较大，其两侧滩地水深与主航槽水深差异较小，而且水体含沙量低，因此回淤开始显著变小.全航道平均年回淤强度为1.06 m／a.3.2 底切力模式（金鏐－虞志英方法）计算外航道回淤水动力及泥沙参数选定如下：1）摩阻流速根据窦国仁［11］的方法进行计算；2）动水絮凝沉速为ω＝0.04 cm／s；3）泥沙淤积临界摩阻流速u＊i＝0.7 cm／s；4）泥沙冲刷临界摩阻流速u＊c采用区域分布，从港池口1 cm／s逐渐过渡到－20 m水深处2.0cm／s；5）新淤泥沙海床冲刷系数取M＝0.69×10－4 kg／（m2·s）；6）泥沙垂向扩散系数取εs＝40 cm2／s；7）含沙量浓度取值分布如表3；8）外航道底部流速采用第三章中高分辨率三角形FVCOM模型计算的流速经过窦国仁（1999）年算法得到底部的平均摩阻流速.经计算得到沿航道底部摩阻流速分布如图8所示，从港池口至外海－20 m水深处摩阻流速整体呈现逐步增大的特征，在航道前段0～6 km内，摩阻流速小于2 cm／s，而在6 km之外摩阻流速增大并超过2 cm／s.运用底切力模式，综合考虑全潮过程中的淤积、冲刷，从而得到沿航道回淤分布（如图9所示），在航道近港池口及4 km区域段，航道回淤明显，主要是由于港池口区域水体含沙量较大，泥沙供给充足，滩槽水深比较大，从而形成显著泥沙回淤.而在航道4 km段位置，由于受北港水道泥沙下泄影响，横流影响显著，水动力垂向差异明显，造成泥沙在该区域较易沉降.在航道外侧水深较大处，由于海床底部较为密实，且水体含沙量较低，水动力较强，从而呈现一定的冲刷特征.从整体上计算得到航道沿程年回淤总量约607万m3，且主要集中在0～6 km航道段内.由于近港池口航道段呈现淤积状态，而航道8～18 km段呈现冲刷特征，因此全航道平均回淤强度较小，约为0.19 m／a.图8 底切力模式所得近底摩阻流速沿外航道分布Fig.8 Distribution of shear velocity along the outer shipping using bottom－shear－stress model图9 底切力模式所得沿外航道回淤强度分布Fig.9 Distribution of siltation ratae along the outer shipping using bottom－shear－stress model4 大风天气下的回淤估算夏季台风和冬季寒潮大风侵袭期间，波浪显著增强，水体泥沙浓度急剧增大，从而造成短时间较厚的浮泥层和较高的回淤量.因大风及强浪的的直接作用是水体含沙量浓度的显著身高，因此在本文中直接考虑风浪作用之后的含沙量浓度以体现大风强浪的作用，不在模式是另外考虑波浪的计算方程.即直接考虑外航道中在大风大浪情况下的含沙量异常升高，及挖入式港池口门去在大风天气下的含沙量显著增大.在此含沙量情况下采用上述的回淤计算方法进行大风天气下的回淤估算.4.1 外航道大风回淤估算考虑大风天气情况下的水体含沙量为平常天气情况下含沙量的3～10倍，取平均值为5倍.考虑夏季台风和冬季寒潮影响下的大风天气持续影响时间约为5 d.采用上述方法估算，大风天气影响5 d的外航道回淤量如表4所示.表4 大风天气影响下外航道回淤量Tab.4 Total siltation within the outer shipping channel under strong wind weather全航道平均回淤厚度为0.1 m.4.2 挖入式港池大风回淤估算采用底切力模式估算大风天气情况下高浓度含沙量水体引起的泥沙回淤.经估算，北线方案在大风天气作用5 d的情况下港池内回淤总量为183万m3，在此期间的沿内航道的淤积厚度如图10所示，最大淤积厚度约为0.7 m，位于距口门6～7 km位置处，其余淤积厚度较小，一般小于0.3 m.而在口门位置，由于水动力较强，还呈现较弱的冲刷特征.图10 大风天气影响下内港池航道主槽的回淤厚度分布Fig.10 Distribution of siltation thickness along the outer shipping using bottom－shear－stress model采用纳潮进沙沉沙率回淤公式估算，大风持续作用期为5 d，口门处的平均含沙量约为平时的3～10倍，取平均值5倍，为1.5 kg／m3，经估算大风期间挖入式港池内的泥沙回淤为165万m3.采用海港水文规范刘家驹公式计算方法，考虑相同的大风情况下的含沙量和持续时间，经分区递推计算得到大风情况下泥沙回淤量为252万m3.5 结语横沙浅滩挖入式港池方案的关键技术之一是回淤问题.通过采用海港水文规范推荐的公式、底切应力方法和经验公式等多种不同方法估算港池与进港航道回淤，结果较为一致，若港池出口门位于－7 m处，当地年均含沙量降为0.3 kg／m3，北线方案港池内平均淤积强度约为0.3～0.4 m／a，总回淤量约为2 000万～2 200万m3；外航道年平均淤积强度约为0.3～0.4 m／a，总回淤量约为600万～1 200万m3.粗步估算大风天气情况下港池与外航道的回淤，取夏季台风和冬季寒潮影响下的大风天气持续影响时间约为5 d，水体含沙量浓度比平常天气情况下平均高5倍，分别采用海港水文规范计算公式等，对于北线方案，5 d港池总回淤量约为165万～260万m3，外航道约为100万m3.计算得到港池内淤积分布呈现两头小中间大的特征，在港池口门和内侧淤积较小，而在离港池口4～6 km处为显著回淤区域；而在外航道港池口门～4 km区域为显著回淤区域，长约18～20 km的内航道和外航道，整体平均的回淤强度较小.计算表明，如果将港池出口移至含沙浓度更低的深水区域，港池内和外航道的回淤总量和回淤强度都将显著降低.。

水库泥沙淤积计算

水库泥沙淤积计算水库泥沙淤积是水库运行过程中不可避免的问题，它严重影响着水库的储水能力和防洪能力，因此需要进行淤积计算和淤积处理。

水库泥沙淤积计算是指根据水库来水量、悬移质含量及水库设计参数，预测和评估水库内泥沙的变动情况。

本文将从计算方法、影响因素、淤积处理等方面进行分析。

一、计算方法水库泥沙淤积的计算方法有多种，其中包括定量法、定性法和统计法等。

定量法一般是根据水库来水量、泥沙含量及输沙通量对泥沙淤积量进行量化计算。

其中，泥沙输沙通量可以通过测量泥沙的入库量和出库量来获得，来水量可以通过水文站点或流量站点的数据进行获取，泥沙含量可以通过定期对水库内的泥沙含量进行取样分析得到。

定性法则是根据水库淤积的观测结果、工程经验和相关理论，对淤积量进行近似估计。

统计法则是通过对历史水文数据和泥沙数据进行分析，建立统计模型，从而预测未来的泥沙淤积情况。

二、影响因素水库泥沙淤积的程度和速度受到多种因素的影响，其中包括来水量、泥沙输沙通量、水库设计和操作措施等。

来水量是泥沙进入水库的主要因素，来水量的大小直接影响着泥沙的输送和淤积情况。

泥沙输沙通量则是衡量泥沙进出水库的动态平衡度的重要指标，输沙通量的变化趋势会直接影响水库中泥沙的淤积速度。

水库设计和操作措施则是通过控制水库进出口流量、泄洪策略等手段来减少泥沙的淤积，它们对水库淤积情况的影响不可忽视。

三、淤积处理对于水库泥沙淤积问题，可以采取一系列的淤积处理措施。

其中，清淤是最常见也是最直接的处理措施，通过清除水库沉积物来提高水库的容积和防洪能力。

清淤可以采用机械清淤、人工清淤、水力冲刷等方法，根据淤积量的不同和水库的实际情况选择合适的处理方法。

此外，还可以通过在水库入库口设置泥沙过滤设施、改变水库运行策略等手段来减少泥沙的进入和淤积。

总之，水库泥沙淤积计算是水库管理中的重要环节，它关系着水库的正常运行和防洪能力。

通过合理的计算方法和淤积管理措施，可以预测和控制水库的淤积情况，保证水库的稳定和安全运行。

泥沙淤积计算

水库特征水位
4.3.1 死水位
结巴水库死水位的选择考虑两方面因素：①应满足下游干渠自流灌溉对高程的要求；②水库正常运行年限内水库泥沙淤积的影响。

结巴水库作为下游干渠灌溉水源工程之一，灌溉取水主要为由水库放至总干渠，再由主干渠分水至降乡引水干渠及结巴子灌区东西干渠，均为自流灌溉。

因此结巴水库死水位的选择主要考虑水库正常运行年限内水库泥沙淤积的影响。

4.3.1.1 泥沙淤积计算
本阶段设计按泥沙全部入库，水库正常运行50年进行泥沙淤积计算。

（1）年淤积量计算
r P m
W
P
a
V
⨯
-⋅
⋅
⨯
+
=
)
1()
(
)
1(
年
式中：
年
V—多年平均年淤沙容积（m3/年）；
P—多年平均含沙量（t／m3），取0.101kg/m3；
W—多年平均径流量（m3），取3689.71万m3；
m—入库泥沙沉积率（%），取100%；
p—淤积体的孔隙率（t／m3），取0.4；
γ—泥沙颗粒干容重（t／ｍ３），取2.7 t／m3；
a—推移质淤积量与悬移质淤积量之比（%），取20%。

经计算，上坝址年淤积量
年
V为0.28万m3／年。

（2）淤积总量计算
结巴水库按正常运行50年进行泥沙淤积总量计算，上坝址泥沙淤积总量为14万m3。

泥沙淤积计算

因此结巴水库死水位的选择主要考虑水库正常运行年限内水库泥沙淤积的影响。

4.3.1.1 泥沙淤积计算
本阶段设计按泥沙全部入库，水库正常运行50年进行泥沙淤积计算。

经计算，上坝址年淤积量
年
V为0.28万m3／年。

（2）淤积总量计算
结巴水库按正常运行50年进行泥沙淤积总量计算，上坝址泥沙淤积总量为14万m3。

内河挖入式港池淤积量计算

ｓｄｉｎａｉｎｓｒｕｇｔｒｍａｌｂｃｒｕｍｆｕｎｅｔｈｂｓｎｎｒｎｅａｄｅｓｔｆｏｅｍｅｔｔｏｉｂｏｈｐｉｒｙｙｉｃｌｅｃａｔｅａｉｅｔａｅｎｄｉｎｉｌｗ．Ｃｏｙｍｂｉｉｇｈｅｎｎｔｓｄｉｎａｙｆｒｅｍｅｔｒｏｍ，ｓｄｍｅｔｔｏａｃａｉｎｆｒｕｌｓｓｔｕｎｔｅｂｓｓｏｈｎｏｈｏ．Ｔｈｐｌｃｔｏｅｉｎａｉｎｃｌｕｌｔｏｏｍａｉｅｐｏｈａｉｆｔｅｋｗｎｔｅｒｙｅａｐｉａｉｎ
中图分类号：Ｕ６３３２５．￣
文献标志码：Ａ
文章编号：１０－９２２０）２０５ — ３０２４７（０７１ —０４０
ＳｄｍｅａｉｎＣａｃｌｔｏｆＤｉ－ｉｓｎＩｌｎｄＲｉｅｅｉｎｔｔｏｌｕａｉｎｏｇｎＢａｉｓｉｎａｖｒｎ
ｒａａｕｅｔ，ｈｈｅｃｒｅｔｅｓｏｓｍｅｈｄｉｅｆｅＴｈｉｔｄｍａｅｖｓａｍｐｒａｔｂｓｓｆｒｅｌｍｅｓｒｄｄａａｔｕｓｔｏｒｃｎｓｆｔｔｏｓｖｒｉｄ．ｈｉｉｓｍｅｈｏｙｓｒｅａｎｉｏｎａｉｔｏｆｒｃｓｆｓｄｍｅｔｔｏｎｄｇｉａｉｆｉｌｎｄｒｖｒｏｅａｔｅｉｎａｉｎｉｉ — ｎｂｓｎｏａｉｅ．ｏｎ
２００７年ｌ２月
水运工程

某挖入式港池的回淤分析

某挖入式港池的回淤分析1．工程概况1.1 工程方案工程方案均为挖入式港池，港池底标高均为-5.0m，航道底标高均为-5.0m，停泊水域宽度40m。

（1）方案1①国家机关“谁执法谁普法”的普法责任制的实施是“七五”普法规划的突出特点，也是实现法治宣传教育创新发展，优化公众公共法律服务机制，充分满足人民群众多元化法律要求的一个关键点。

严格地说，“谁执法谁普法”责任制的相关要求符合“正当法律程序原则”[4]。

建立和实施“谁执法谁普法”责任制是国家机关践行公正性原则、可接受性原则的基本前提。

如《行政处罚法》规定:“行政机关在做出行政处罚之前,应当告知当事人做出行政处罚决定的事实、理由及依据,并告知当事人依法享有的权利。

”这里的通知义务基本上是执法的合法程序。

前沿布置了一座突堤与岛式堤相结合的防波堤，形成一个含两个口门的有掩水域。

突堤宽度12m，突堤长度为52.4m，进出港单向航道底宽60m、双向航道底宽105m，如图1所示。

不论在哪个班上晚课，放学一起去撸串儿是雷打不动的项目。

若没在一个班，上课前便约好今天要撸什么串儿，要撸几串儿，微辣中辣还是特辣，信息互通有无之后，谁先下课谁就先去摊子排队。

（2）方案2前沿布置了两座突堤式防波堤，形成一个单口门有掩水域，其中突堤式防波堤分别长46m、233m，宽度均为10m，口门宽度为132m，有效宽度为105m，进出港航道布置一条长约1.3km的双向航道。

如图2所示。

（3）方案3前沿布置了一座突堤式防波堤，形成一个单口门的掩水域，其中防波堤长46m，岛式防波堤长307m，宽度为10m。

进出港航道布置一条长约1.3km的双向航道，如图3所示。

图1 方案1平面布置图2 方案2平面布置图3 方案3平面布置2．泥沙特性伶仃洋的悬移质含沙量具有深槽小、浅滩大，东部低、西部高、枯季清、汛期浑等主要分布特征，多年平均含沙量在0.1～0.2kg/m3之间变化。

以一种含半乳甘露聚糖的天然植物胶为原料，在强碱条件下，采用活性物质对其进行醚化(见式(1)与式(2))，然后再加入一种低黏疏水性物质，充分搅拌，使改性后的植物胶表面通过物理黏附一定量的疏水性物质，最终得到一种黏稠状(黏度60～90 mPa·s)的复合改性植物胶作为胶塞稠化剂。

泥沙淤积计算范文

泥沙淤积计算范文一、泥沙淤积计算的基本原理泥沙淤积是指水流中悬浮的固体颗粒物沉降到水底形成堆积。

淤积的过程主要受到水流速度、泥沙浓度、水深和底床粗糙度等因素的影响。

根据分析泥沙淤积的基本原理，可以得到以下几个关键参数：1.水流速度：水流速度越大，悬浮固体颗粒物沉降的速度越快。

2.泥沙浓度：泥沙浓度越大，水中的固体颗粒物越多，淤积速度越快。

3.水深：水深越大，水流阻力越小，对泥沙的携带和沉降影响越小。

4.底床粗糙度：底床的粗糙度越大，对泥沙的携带和沉降影响越小。

根据以上参数，可以通过数学模型来计算泥沙淤积的情况。

常用的数学模型包括固体颗粒物输运方程、沉积方程和淤积速率方程等，通过建立方程组来求解泥沙淤积的情况。

二、泥沙淤积计算的方法1.实测法：实测法是指通过实地调查和观测来获取泥沙淤积的数据。

该方法可以直接测量水体中泥沙的体积、重量和粒径等指标，以及底床上的泥沙厚度等信息。

常用的实测工具包括水下测量仪器、沉积物采样器和探针等。

通过实测法可以获得准确的泥沙淤积数据，但是需要消耗大量的时间和成本。

2.理论计算法：理论计算法是指根据水流力学和泥沙输运原理，通过数学模型和计算方法来推算泥沙淤积的情况。

常用的计算方法包括泥沙输移模型、流场数学模型和近似计算方法。

根据实际情况选择适合的计算方法进行计算，可以获得快速和经济的计算结果。

三、泥沙淤积计算的实例分析以水库为例，水库是泥沙淤积的重要场所。

根据水库的实际情况和需要，可以采用不同的计算方法进行泥沙淤积的预测和计算。

假设水库的入库泥沙含量为100mg/L，出库泥沙含量为20mg/L，入库流量为1000m3/s，出库流量为500m3/s。

根据给定的数据，可以采用质量平衡法来计算泥沙淤积量。

通过以上实例分析，可以看出泥沙淤积计算的方法和步骤，以及计算结果的意义和应用。

综上所述，泥沙淤积计算是水利工程中的一个重要任务，它可以为工程设计和管理提供科学依据。

泥沙淤积计算的方法主要包括实测法和理论计算法，根据实际情况选择合适的计算方法进行计算。

港池回淤经验公式

4.5.2 经验公式估算限于基础资料的不充分，本研究又采用半理论半经验公式对港池回淤进行估算，作为泥沙数学模型的补充印证。

主要采用的公式有：（1）公式一：港池内有浅滩采用《海港水文规范》（JTJ311-97）中推荐的刘家驹公式进行计算[16] [17]：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=3/10321001021exp 1A A d d t s K P γω 式中：P 为时间t 0内港池底面的淤积强度，当t 0为一年时，称年淤积强度（m/a ）；K 0为淤积常数，取值0.14~0.17；ω为海水中悬浮泥沙的絮凝沉降速度（m/s ）；s 1为进入港池的港外浑水平均含沙量（kg/m 3）； t 0为淤积时间；0γ为淤积物干容重（kg/m 3）；d 1为港池外一定范围水域的平均水深（m ）； d 2为港池开挖后的平均水深（m ）；A 为港池水下浅滩的水域面积（m 2），港池内无浅滩时令A=0； A 0为港池内总水域面积，包括港池及港内的水下浅滩（m 2）；（2）公式二：采用南京水利科学研究院罗肇森公式 [19]，θγαωn h h V V T S P cos 112121201*⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= 式中：1*S 为工程前水流挟沙力，以半潮平均计，按窦国仁公式计算； V 、h 分别为垂线平均流速（m/s ）与相应水深（m ），V 1、V 2由数模计算流场提供；下标1，2分别代表工程前后；T 为淤积历时（s ）；α为泥沙淤积沉降机率；ϑ为水流与挖槽轴线所交之锐角（°），n 为转数。

（3）公式三：采用交通部天津水运工程科学研究所曹祖德公式[23]：t Bq P h sy210ηηγα=式中：sy q 为单宽输沙率（kg/s·m ），θsin 11S H V q sy =；1V 为开挖前流速（m/s ）；1H 为开挖前中潮位下水深（m ）；S 为年平均含沙量（kg/m 3）； h α为水深折减系数，1204.021h h h H H ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=α；2H 为开挖后中潮位下水深（m ）；B 为航槽宽度；1η由挟沙力控制的系数，⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2121211h h V V η； 2V 为开挖后流速（m/s ）；2η为沿程沉降系数，)sin ex p(1112θωααηH V Bh --=。

长江下游河段大型挖入式港池泥沙回淤研究

长江下游河段大型挖入式港池泥沙回淤研究周巧菊;赵雪荣【摘要】在分析感潮河段挖入式港池泥沙淤积机理的基础上，对回流淤积、异重流淤积量及缓流淤积量的计算方法进行了研究，并对长江下游某大型挖入式港池规划方案的淤积量及淤积强度进行了估算。

计算结果表明挖入式港池内以异重流淤积为主，港池口门附近的回流区淤积强度最大。

文中还对挖入式港池淤积量与港池内水深变化、港池水域面积变化及来水来沙条件变化的相关性进行了总结，得出了一些规律性的结论。

%Based on analysis of the siltation mechanism in excavated⁃in harbor basin of the tidal reach, the method for calculating the siltation amount induced by circulating flow, density flow and the wave rise and fall was discussed in this paper. The amount and intensity of siltation for a planning project of a large excavated⁃in harbor basin in the lower reaches of the Yangtze River was also estimated. The calculation results show that siltation of den⁃sity flow is a major part of the total amount of siltation,whereas the circulating flow zone of the entrance of excavated⁃in harbor basin has the largest siltation intensity. This paper gets some universal conclusions by summarizing the correlation relationships between the siltation amount and harbor water depth, harbor water area, as well as the char⁃acteristic of incoming flow and sediment.【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】7页(P214-219,263)【关键词】感潮河段;大型挖入式港池;回淤研究;长江下游【作者】周巧菊;赵雪荣【作者单位】中交第二航务工程勘察设计院有限公司南京分公司，南京 210016;中交第二航务工程勘察设计院有限公司南京分公司，南京 210016【正文语种】中文【中图分类】TV142;O242.1挖入式布置是港口码头平面布置的一种常用形式，具有充分利用岸线、便于管理、不碍航和不减小河道行洪断面的特点，在内河小型码头建设中应用广泛。

挖入式港池泥沙淤积及减淤措施试验研究

挖入式港池泥沙淤积及减淤措施试验研究
许英刘国龙。杨玉龙。，，
（．苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江１江２０；１０３２２．镇江市工程勘测设计研究院，江苏镇江２２０；３１０３．山东省水利工程局，山东济南２０１）５０３
摘
要：通过试验，结合部分理论分析，研究了挖人式港池泥沙淤积特性，分析了产生淤积的原因，在此基础上
提出３种减淤措施。试验结果表明：港池内泥沙淤积主要由回流及异重流引起，淤积物分布具有一定规律，回流产生的淤积集中在口门附近，粒径较粗，而由异重流引起的淤积在港池内沿程分布，粒径较细。提出的方案能够
达到减淤的目的，可以用于实际工程。
关键词：挖人式港池；淤积；模型试验中图分类号：Ｕ６３３５．文献标识码：Ａ文章编号：１０ — ６８２０）１０３ — ３０３３８（０８０ —０１０
ｔｏａｄａｌｓｓ，ｔｅｉｔｒｌｅｎｇｍｅｓｅｅｅｐｒｐｏｅｉｎｓｎｎａｙｉｈｒｅｓｌ— ｅｉｖｉａｕｒｓｗｒｏｓｄ．Ｔｈｅｒｓｕｔｆｔｏｌｔｓｓａｈｅｓｕｄｙｓｗｅｌｓｏｈｅｍｄｅｅｔｎｄｔｔｈｏｔｔｓｌａｉｎｉｈｅｄｉｉｂａｉｓｗａａｎｌｅｕｌｅｒｍｈｅｒｅｃｒｎｔａｈｎｓｔｌｈａｉｔｔｏｎｔｇ—ｎｓｎｓｍｉｙｒｓｔｄｆｏｔｅｒｖｅｓｕｒｅｎｄｔｅｄｅｉｙｆｏｗｔｅｗｉｈａｒｇｕｌｒａ

内河挖入式港池的应用及港池回淤问题研究

４．计算工况（１）计算采用的典型年水文特性
为了解码头工程引起的河床冲淤变化情况，选择典型水文年计算码头前后的河床冲淤。依据历年径流量和年输沙率资料，分析了ｌ９８４￣２０１３年的多年平均径流量为２７．０４亿方，多年平均输沙率为６６．０１ｋｇ／ｓ。在此系列中２０００年为丰水丰沙年份，１９８９年为平水平沙年，１９９３年为枯水少沙年份，在各水文年中，非汛期的悬移质含沙量较小，对河床演变影响很小，水沙对河床作用主要在汛期。
（２）计算工况为反映码头工程对水流运动的影响，选取工程河段与平滩水位４５．６ｍ相近的流量作为平滩流量，该流量约为ｌ，８００ｍ。／ｓ。同时选择枯水流量３００ｍ。／ｓ进行工程前后的水流条件变化计算。冲淤计算共计算４个工况，即：（１）丰水丰沙年份（２０００年）；（２）平水平沙年份（１９８９年）；（３）枯水少沙年份（１９９３年）；（４）丰、平、枯连续三个年份。５．计算结果及成果分析
为分析工程前后的河床冲淤变化，在码头区域港池口门及码头前沿作业区附近布置了２５个监测点，监测点布置具体位置见下图。通过分析各监测点工程前后河床冲淤变化，来分析拟建码头工程对河势的影响。
图２代表点布置示意图（１）丰水丰沙年份计算结果对丰水丰沙典型水文年（２０００年）运用数学模型计算工程前、后的河床冲淤，丰水丰沙年份工程前河段总体为冲刷，冲刷总量为２．２５万方，河槽产生冲刷，边滩略有淤积；工程后河床总体产生了冲刷，冲刷总量为１．８３万方，河槽冲刷，边滩及港池区域附近泥沙淤积，与工程前相比，工程后河床冲刷量将有所减少，减少量为０．４２万方。码头前沿及港池口门位于弯道凸岸，工程后河床产生淤积，在２０００年的水文泥沙条件下，码头前沿局部区域最大淤积厚度为０．３ｌｍ，位于５＃一６＃港池间；在港池口门附近有所淤积，最大淤积厚度为０．２３ｍ，位于第３、８港池口门前，港池内泥沙淤积不大。（２）平水平沙年份计算结果对平水平沙典型水文年（１９８９年）运用数学模型计算工程前、后的河床冲淤分布，平水平沙年份工程前河段总体为淤积，淤积总量为０．４４万方，河槽有所冲刷，边滩有淤积；工程后河槽仍为冲刷，边滩及港池区域附近泥沙仍呈淤积态势，河床总体为淤积，淤积总量为１．２７万方，工程前后对比河床淤积量有所增加，河床增加的淤积量为０．８３万方。码头前沿区域及港池口门位于弯道凸岸河床产生所淤积，工程后，在１９８９年的平水平沙水文泥沙条件下，码头前沿区域最大淤积厚度为０．２５ｍ（位于４＃一５＃港池间）；港池口门附近有所淤积，最大淤积厚度为０．１９ｍ（位于第５｝｝、８＃港池口门前），港池内泥沙淤积较小。在１＃港池下端附近的深槽区域河床有所淤积。（３）枯水少沙年份计算结果对枯水少沙典型水文年（１９９３年）运用数学模型计算工程前、后的河床冲淤分布，枯水少沙年份工程前河段总体为淤积，淤积总量为３．２６万方，河床总体淤积；工程后河床总体仍为淤积，淤积总量为４．１８万方，河槽、边滩及港池区域附近泥沙淤积，工程前后对比河床淤积量有所增加，河床增加的淤积量为０．９２万方。码头前沿区域及港池口门位于弯道凸岸河床产生所淤积，工程后，在１９９３年的枯水少沙水文泥沙条件下，码头前沿区域局部最大（下转第２５７页）

挖入式港池泥沙淤积试验研究

Ａｂｓｒｃ：Ｂａｅｎｔｅｆｕｘｅｍｅｔｔｅｃｕｅｆｓｄｍｅｔｔｏｓｄｍｅｔｍｏｅｎｎｈｅｉｎｔａｔｓｄｏｈｍｅｅｐｒｎ，ｈａｓｓｏｅｉｎａｉｎ，ｅｉｎｖｍｅｔａｄｔｅｓｄｍｅｔｌｉｃａａｔｒｓｉｓａｅｐｍａｉｙｉｅｔｇｔｄｃｍｂｎｄｗｉｈｈｏｅｉａａａｙｉ．ｅｘｅｍｅｔｌｒｓｌｓｓｗｈｒｃｅｉｔｃｒｒｒｌｎｖｓｉａｅｏｉｅｔｔｅｔｅｒｔｌｎｌｓｓＴｈｅｐｒｎａｅｕｔｈｏｉｈｃｉｔａｈｉｔｂｔｎｏｈｅｉｎｏｃｎｒｔｏｓｒｇｌｒｔｅｔｉｘｅｔｈｓｄｍｅｔｉｂｉｕａｄｈｔｔｅｄｓｒｕｉｆｔｅｓｄｍｅｔｃｎｅｔａｉｎｉｅｕａｏａｃｒａｎｅｔｎ．Ｔｅｅｉｎｓｏｖｏｓｎｉｏｃａｓｔｔｎｒｎｅ，ｎｈｅｉｎｓｌｓｎｎｎｔｅｉｎｒｏｈａｉＳｔｉｍｐｒａｔｔａｅｐｏ－ｏｒｅａｈｅｅｔａｃａｄｔｅｓｄｍｅｔｉｅｓａｄｆｅｉｈｎｅｆｔｅｂｓｎ．ｏｉｓｉｏｎｏｔｋｒｐｉｔｅａｕｅｏｒｄｃｈｅｉｎａｉｎａｈｓｎｅｔａｃ．ｒｍｅｓｒｓｔｅｕｅｔｅｓｄｍｅｔｔｏｔｔｅｂａｉｎｒｎｅ
Ｖｏ１Ｎｏ６．２１．Ｄｅ．２ｏ７ｃｏ

沙质海岸潮汐河口挖入式港池淤积模式初探

沙质海岸潮汐河口挖入式港池淤积模式初探挖入式港池与顺岸式港池相比具有占用深水岸线少，港池内风浪小等优点，越来越受到重视，但淤积问题是必须解决的一个问题。

因此本文以沙莫夫的推移质单宽输沙率公式为基础推导出了沙质海岸挖入式港池的一个淤积模式，并用广西铁山港物理模型试验的结果与利用该模式计算的结果进行了对比分析，结果较接近。

因此该模式在预报挖入式港池淤积问题时具有一定的参考价值。

标签：挖入式港池；沙质海岸；淤积1 前言随着我国国民经济的发展和对外开放的需要，挖入式港池由于自身的优势越来越多地在港口建设中应用。

但挖入式港池的淤积一直是影响其发展的主要问题。

在淤泥质海岸和沙质海岸上建挖入式港池，造成其淤积的原因也不同。

前人的研究多着重于淤泥质海岸的悬沙淤积，而对沙质海岸的挖入式港池的淤积研究较少。

本文根据推移质输沙率公式，考虑几个主要影响因素，推导建立了挖入式港池淤积量的估算模式。

论文结合铁山湾挖入式港池的物理模型试验，应用建立的淤积估算模式验证了工程中一个挖入式港池的淤积量，结果较接近。

2 挖入式港池淤积的主要影响因素受潮汐影响的挖入式港池，港内水位、流速、含沙量等均随时间变化，口门回流强度较弱，也难形成异重流，其淤积主要由进出港池的潮流造成的。

窦国仁等通过物理模型试验发现[2]，在涨落潮过程中港池水体的“震荡”将使港池内外的水沙交换增加，同时发现由于受涨落潮的影响，在港池口门内不可能形成比较稳定的回流，只是在一些短暂时段出现比较明显的回流，回流造成的淤积也不可能很大。

2.1口门方向对淤积的影响窦国仁的物理模型试验[2]还得出了不同口门方向对淤积厚度的影响，主要决定于每个潮周期的涨潮流历时和落潮流历时的比值，当涨落潮流历时的比值小于0.5时，港池口门与潮流方向成钝角的港池淤厚度较小；反之，涨落潮流历时的比值大于0.5时，港池口门与潮流方向成锐角的港池淤厚度较小。

总的来说，口门方向对淤积量的影响远远小于恒定流内挖入式港池。

某挖入式港池的回淤分析

关键词：挖入式港池泥沙回淤突堤式防波堤淤泥质粉沙
1．工程概况 1.1工程方案
工程方案均为挖入式港池，港池底标高均为 - 5.0 m ，航道底标高均为-5.0m，停泊水域宽度40m。
（1）方案1 前沿布置了一座突堤与岛式堤相结合的防波堤，形成一个含两个口门的有掩水域。突堤宽度12m，突堤长度为52.4m，进出港单向航道底宽60m、双向航道底宽105m，如图1所示。（2）方案2 前沿布置了两座突堤式防波堤，形成一个单口门有掩水域，其中突堤式防波堤分别长46m、233m，宽度均为10m，口门宽度为132m，有效宽度为105m，进出港航道布置一条长约 1.3km的双向航道。如图2所示。（3）方案3 前沿布置了一座突堤式防波堤，形成一个单口门的掩水域，其中防波堤长4 6m，岛式防波堤长3 07m，宽度为10m。进出港航道布置一条长约
图4 水动力模型计算网格
Frame 001 05 Apr 2016 terrain tecplot
K00 K05
K11
0.5m/s
K15
K10
K20 K25
图5 方案一航道流矢量沿程分布
Frame 001 05 Apr 2016 terrain tecplot
K00 0.5m/s
K03 K05
1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0
图8 方案1工程水域海床冲淤分布
3.3总体回淤量分析根据模型结果，回淤量统计如下：（1）方案一航道淤积主要出现
在距离口门的600m航段，南侧航道淤积大于北侧航道，南侧航道平均淤强为1.18m/a、年回淤量为4.24×104m3，北侧航道平均淤强为 0.7 1 m /a 、年回淤量为2.14×104m3，该方案航道年回淤量为6.38×10 4m3；港池平均淤强为0.16m/a，回淤量为0.91×104m3；方案一航道和港池的年回淤总量为 7.29×104m3。

内河挖入式港池淤积量计算

内河挖入式港池淤积量计算
许英;莫建兵
【期刊名称】《水运工程》
【年(卷),期】2007(000)012
【摘要】对内河挖入式港池发生淤积的原因进行分析,认为淤积主要是由口门处的回流及浑水异重流引起的.结合港池的淤积形态在已有理论的基础上建立了淤积量计算模式,并用该方法对岳阳某港的挖入式港池进行淤积量计算,与实际淤积量相比较为吻合,验证了该计算方法的正确性.为预测内河挖入式港池的淤积量提供重要依据.
【总页数】4页(P54-56,71)
【作者】许英;莫建兵
【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏,镇江,212003;镇江市工程勘测设计研究院,江苏,镇江,212003
【正文语种】中文
【中图分类】U653.3+2
【相关文献】
1.内河挖入式港池集约化用地方式探索 [J], 徐志栓;谢成立;王立锋
2.内河挖入式港池洪水演进数值模拟 [J], 王剑楠;李彬;郑国栋;庄佳
3.内河挖入式港池轴线布置对回流泥沙淤积的影响 [J], 韩时琳;沈小雄;贺晖
4.内河挖入式港池的应用及港池回淤问题研究 [J], 王伟;程旸
5.内河挖入式港池水体富营养化治理技术 [J], 刘明潇; 刘琴琴; 陈建; 张东立; 张金榜; 段传奇
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。