长江口深水航道治理工程不同阶段北槽丁坝群坝田泥沙冲淤分析

长江口深水航道治理工程不同阶段北槽丁坝群坝田泥沙冲淤分
析
张功瑾;路川藤;罗小峰;白一冰
【摘要】根据长江口深水航道治理工程不同阶段的地形分析,定量分析不同工程阶段影响下北槽丁坝群坝田冲淤厚度以及地形变化.结果表明:在不同的工程阶段,北槽南北侧坝田冲淤差异受工程进度影响,总体呈逐年淤积趋势,南北侧坝田呈"洪季多淤、枯季少淤积"的状态,北侧坝田淤积厚度大于南侧.北槽主槽与坝田地形变化在2010年之前变化较大,2010年之后,主槽基本趋于稳定,变化较缓,坝田则持续淤
积.%Based on the topographic data of different project stages of the Yangtze estuary deep waterway project, this paper quantitatively analyzes the scouring and deposition thickness of field in the north-channel spur dikes.Analyzing the differences between the north and south field of spur dikes in different stages affected by the progress of the project, we know that it deposits annually, more in the flood season and less in the dry season;the deposition thickness on the north side is more than that on the south side.The terrain changes of main channel and spur dikes fields are great before 2010, and the main channel tends to be stable, with a slow change, while the dam continues depositing after 2010.
【期刊名称】《水运工程》
【年(卷),期】2017(000)009
【总页数】6页(P121-125,143)
【关键词】长江口;深水航道治理工程;泥沙冲淤;坝田
【作者】张功瑾;路川藤;罗小峰;白一冰
【作者单位】南京水利科学研究院, 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,
江苏南京210029;南京水利科学研究院, 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京210029;南京水利科学研究院, 水文水资源与水利工程科学国家重点
实验室, 江苏南京210029;南京水利科学研究院, 水文水资源与水利工程科学国家
重点实验室, 江苏南京210029
【正文语种】中文
【中图分类】U617
长江口深水航道治理工程按照“一次规划，分期建设，分期见效”的原则，自1998年1月27日一期工程开工以来，经历了13年、共3期工程的建设，全面
实现了工程建设目标[1](图1)。

众多学者对于长江口深水航道治理工程各阶段前后的水动力和泥沙输移、河床演变、航道回淤等问题进行了研究[2-3]。

张国安[4]、周海[5]等对一期工程前后北槽泥沙运动特性进行了分析；窦希萍[6]、刘杰[7]等对二期工程前后深水航道回淤变化进
行了分析和预报；金镠、刘杰等[8-11]分析了一、二期工程后北槽航道回淤增大的原因。

刘建华[12]、郭小斌[13]、赵方方[14]等探讨了长江口北槽的泥沙的时空变
化和输运机制。

潮汐河口淹没丁坝群坝田内淤积与整治水域河床地形变化同步发生，二者具有一定的关联性。

长江口北槽河槽形态原为宽浅形，长江口深水航道治理工程实施后，北槽水深逐渐增大，河槽形态亦发生了根本性的变化，原北槽宽浅形河槽转变为如今的窄深形河槽。

对于采取丁坝群整治的河段，在来水来沙量基本不变的条件下，每一条丁坝对整治水域有着特定的影响范围，受此作用，整治水域河床
的泥沙一部分随水流进入坝田，形成淤积，另一部分随水流输送至整治水域外。

坝田淤积在不同阶段对整治水域河床的调整有着不同的作用，坝田容积基本稳定时，河槽地形也趋向稳定。

加深研究丁坝对整治水域的作用及坝田淤积的不同阶段对于整治水域水流泥沙运动的影响，可为河口航道治理工程提供技术支持。

研究区域南北向以南导堤、北导堤为界，共19座丁坝，17个坝田。

为便于比较分析，参照文献 [15-16]对北槽坝田进行分区，以南北丁坝坝头连线为分割线，将北槽丁坝群分为上、中、下3段(图2)。

将工程按时间前后划分为6个阶段：1998—2000年为一期工程阶段；2000—2002年为一期工程完善阶段；2002—2005年为二期工程施工期；2005—2008年为二期工程后期；2008—2009年为三期工程减淤工程阶段；2009—2015年为三期工程后期，为消除季节性差异，考虑地形变化都选取每年的11月份分析。

将工程按空间、纵向分为上、中、下段：上段为N1～S4，中段为N4～S6，下段为N6～S9。

横向将坝头连线作为坝田与主槽分界，分为北侧坝田、主槽和南侧坝田。

不同工程阶段坝田年均淤积情况见表 1。

各工程阶段北侧坝田、南侧坝田累积冲淤厚度及淤积速率见图3。

长江口深水航道治理工程各阶段北槽地形变化如图4所示。

一期工程实施后，丁坝进一步归集漫滩落潮水流进入主槽，增大了航槽的单宽流量和落潮流优势。

由于主槽水流动力的增强，河床发生了明显的冲刷，断面形态向窄深方向调整。

二期工程施工期，整治段主槽冲刷，坝田淤积，断面形态进一步向窄深方向调整，主槽水深
进一步增大，北槽上、下衔接，宽度加大并覆盖航道的微弯深泓。

三期减淤工程实施后，北槽河床地形又有较明显的调整。

新建丁坝坝田区淤涨；新
坝头连线间的主槽河床普遍冲刷，其中北槽上段航道两侧均明显冲刷，河床形态朝窄深方向调整；北槽下段北侧河床普遍冲刷，南侧河床局部淤积。

三期工程后期，航道回淤问题得到控制，河床形态得以稳定，三期丁坝坝头处持续淤积，南侧S3～S8处在挡沙堤的作用下，只在S2～S4坝头初形成淤积。

主槽受工程影响，包括水动力条件、抛泥疏浚等，没有明显的变化规律，主要以冲刷为主。

北槽坝田不仅随工程阶段存在显著冲淤变化，也存在着较大的年内变化差异。

统计1999—2015年历年南北侧坝田枯洪季冲淤变化，分别取5月和11月作为洪、枯季节点，结果如表2所示。

南北侧坝田逐年洪枯季泥沙冲淤厚度变化没有明显规律，主要受工程进度影响，总体呈逐年淤积趋势，南北侧坝田成“洪季多淤、枯季少淤积”状态，北侧坝田多年(1999—2015年)平均洪季、枯季淤积厚度分别为0.17和0.09 m，南侧坝田分别为0.14和0.06 m，北侧坝田洪枯季淤积厚度大于南侧。

对于采取丁坝整治的河段，在来水来沙量基本不变的条件下，丁坝坝田和河槽容积变化之间存在着一定的关系，坝田淤积过程往往伴随着河槽河床冲刷，而当坝田容积基本稳定时，河槽地形也趋向稳定。

图5为二期工程后北槽坝田和河槽河床容积的变化。

坝田河床容积统计二期工程治导线范围内0 m等深线以深容积，北槽主槽河床容积统计为-5 m等深线以深容积。

2004年，北槽坝田容积约为7.0亿m3，至2016年，约为3.6亿m3，淤积3.4亿m3。

2004—2006年，坝田淤积速率最快；2006年之后，淤积速率逐渐趋缓。

2004年二期工程完成，说明工程完成后初期，坝田淤积速率最快。

北槽主槽河床容积呈逐渐增大趋势，与坝田容积相反，北槽容积在2008—2010年，容积增加速率最快，之后趋缓，容积变化速率与坝田具有一定的时间差。

总体来说，北槽主槽与坝田地形变化在2010年之前变化较大，2010年之后，主
槽基本趋于稳定，变化速率较缓，坝田则持续淤积。

1)自1999年一期工程开工以来至2015年，南北侧坝田呈持续淤积状态。

二期工程(2002—2008年)南侧坝田持续淤积，淤积速率在0.57 m/a。

北侧坝田一期工程(1998—2002年)淤积缓慢，淤积速率0.07 m/a；二期工程期间加速淤积，淤积速率为0.63 m/a；三期工程(2009—2015年)南北侧坝田均呈缓慢淤积状态，淤积速率在0.06～0.08 m/a。

2)南北侧坝田逐年洪枯季泥沙冲淤厚度变化没有明显规律，主要受工程进度影响，总体呈逐年淤积趋势，南北侧坝田呈“洪季多淤、枯季少淤积”状态，主槽呈“洪淤枯冲”状态，北侧坝田洪枯季淤积厚度大于南侧。

3)北槽主槽与坝田地形在2010年之前变化较大，2010年之后，基本趋于稳定，变化较缓。

4)北槽坝田淤积的不同时空分布，主要受深水航道治理工程对坝田水动力减弱的影响，同时受滩槽泥沙交换和输移的影响。

对于台风、风暴潮等极端天气对坝田泥沙淤积的影响，尚需进一步研究分析。

【相关文献】
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[4] 张国安,虞志英,何青,等.长江口深水航道治理一期工程前后泥沙运动特性初步分析[J].泥沙研究,2003(6):31-38.
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