长江口北槽航道回淤原因分析

长江口北槽航道回淤原因分析

谈泽炜，范期锦，郑文燕，朱剑飞

【摘要】摘要：针对2005年以来北槽深水航道回淤量增大且主要集中于中段的特征，系统分析泥沙条件和水动力条件等各类因素变化的影响，指出导致中段回淤量增大的主要原因，提出制定减淤措施方案的思路。

【期刊名称】水运工程

【年(卷),期】2009(000)006

【总页数】12

【关键词】长江口；北槽；回淤；原因

·航道及船闸·

1 北槽航道回淤的特征

长江口深水航道疏浚单元划分见图1。

近年来北槽航道的年回淤量及各疏浚单元年回淤量的分布见表1和图2。

北槽航道回淤的主要特征：

1 )二期工程后淤积量明显增大，已大大超过二期初设阶段预测的年维护量

2 500万m3；

2 )分布集中，H—N单元16 km长航道（占二期航道总长73.45 km的22%）内的回淤量占总回淤量的60%～70%；

3 )2005年后，回淤量逐年增大；

4 )洪枯季的淤积规律不变（表2）。

规律不变有二层含义：一是从一期工程后至今，洪季（5—10月）淤积量占全年80%左右的比重一直未变；二是北槽中段（H—N单元）与全槽其它各段并

无不同：洪、枯季淤积量之比均约为8:2。

2 北槽航道回淤原因分析

泥沙在航槽中淤积，主要有两种形态：一是河床表层的泥沙（底沙）在水流的搬运下自上游向下游的运移，表现为一种缓慢的床面高程的过程性抬升，在长江口运移速度一般数公里/年；二是河床面以上的水体中的悬沙因水流的输沙动力不足落淤至床面，导致航槽淤浅。长江口水体含沙量洪季平均约1.0 kg/m3，枯季约0.5 kg/m3，悬沙淤积量的大小取决于水体含沙量（含沙量高则淤强大）、滩槽高差（淤强大致与槽滩水深比的二次方成正比）、流速（流速越大，挟沙力越大，淤强小）和细颗粒泥沙的絮凝条件（絮凝泥沙团的沉降速度可达0.5～0.8 mm/s，比离散泥沙沉速大十几倍）等。

因此，对于北槽航道严重回淤的原因，应当从上述泥沙条件（包含底沙和悬沙）和动力条件（对淤强有明显影响的地形条件——滩槽差、流场条件——流速及其纵横向分布、絮凝条件等）两方面入手，针对前述回淤特征，从空间上重点关注中段，时间上重点关注2005年前后这些淤积条件的变化[1]。

2.1 泥沙条件的变化

2.1.1 上游来沙。

1 )悬沙。

大通站多年悬沙输沙量约4.86亿t，但近年已锐减到1亿t左右（图3）。因此，通过北槽进口带入北槽的悬沙含量的变化不是北槽回淤量增大的原因。

2 )底沙。

自2001年起，上游南港河段主流北偏，冲刷瑞丰沙腰部，加之人工大量采砂，瑞丰沙下沙体不断减小（图4）。2003年8月至2005年11月是下沙体冲蚀最

快的时段。2000年2月至2007年2月10 m等深线以上的沙体体积累计减少了约1.4亿m3，其中，因周边工程陆域形成的需要从瑞丰沙采走的沙量估计应超过6 000万m3，其余泥沙尚有一部分进了南槽。因此，估算有数千万m3的泥沙随落潮流逐渐输入北槽。

进入北槽的泥沙主要以底沙形态向下输移，引起北槽出现了较长周期的过程性淤积（图5）。由于航槽一直在以疏浚手段维护一定的通航水深，图中以滩地的冲淤来表示此变化。

由图5可见，进入北槽的泥沙，首先于2004年在进口段导致滩面淤积。2004年2月至2005年 2月的冲淤图（图6）清楚地反映了这一变化。

由图5可知，这部分底沙约在2005年至2006年开始使中段的边滩淤高，正是困难段回淤量渐增的时期。到2007年，这部分底沙对边滩的淤涨作用已下移到W3以下，而W3以上边滩则开始了恢复性冲刷（图7）。

前列表1中，2004年全槽回淤量仅1 705万m3，比2001—2003年均少，上段8.5 m航道水深的维护并未出现困难；而2007年中段边滩已明显进入恢复性冲刷，但2008年H-N段的回淤量仍高达4 103万m3。这说明瑞丰沙下泄的泥沙并非中段严重回淤的主体物质来源。但是，2005年起北槽边滩（特别是南边滩）的淤涨，显著增大了中段的滩槽高差，使得悬沙落淤强度增大。

总之，由于近年南港河势的变化，相当数量的底沙在北槽过境，不仅造成了滩地自上游而下游的过程性淤高，也加剧了2005年以来中段的回淤，但并不是中段淤积的主要泥沙来源。

2.1.2 涨潮流输沙

北槽水体含沙量与潮汐的关系可概括为：大潮（潮差大）含沙量高，且大潮期

涨潮含沙量明显大于落潮。1991年2—3月测得大潮落潮平均含沙量为0.623 kg/m3，而涨潮平均含沙量却达0.912 kg/m3；图8给出的2008年8月水文测验的成果也反映出北槽大潮涨潮平均含沙量在1.0 kg/m3左右，而落潮平均在0.7 kg/m3左右，W3附近的CSW垂线平均含沙量则更高些，涨潮为1.83 kg/m3，落潮为1.13 kg/m3。

多年的观测资料证明，尽管1985年以后上游来沙锐减，但横沙以下长江口水域的悬沙含沙量及其季节性变化和随潮汐而变的规律均未改变，说明北槽的水体含沙量主要受潮汐动力控制。口外浅滩的泥沙取之不尽，潮汐动力生生不息，北槽水体中0.5～1.0 kg/m3的泥沙将永远是航道回淤的泥沙来源。

但是，既然主要受潮汐动力控制的口外来沙并未在2004年以后有明显的增减变化，也就不能认为它是造成2005年后主要在H-N局部区段回淤量骤增的主要原因。

2.1.3 槽内滩面泥沙的补给

深水航道治理工程以来，北槽19座丁坝间的坝田区累计淤积泥沙已超过3.0亿m3，大部分坝田区滩面高程已达±0 m左右。遇风浪作用时，水深变浅了的坝田区易使波高1～2 m的波浪即产生破碎，从而使滩面泥沙掀扬，并在潮流作用下分选，细颗粒泥沙被带出坝田，增大附近水域水体中的含沙量。2008年8月，“凤凰”台风后发现北槽内，特别是偏下段的坝田区明显冲刷，高程降低（图9），说明坝田区在风浪天的掀沙会增大北槽的水体含沙量。

由于近年来南导堤外侧九段沙滩面的持续淤高，S3-S4丁坝及其上/下游的南导堤内外泥面已超过+2.0 m（图10）。近期在附近做的多点OBS断面含沙量观测也发现，大风天存在九段沙滩面掀沙，较高浓度（6 kg/m3）的含沙水体在