内河挖入式港池的应用及港池回淤问题研究
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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 ｌ ９８４￣２０ １ ３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 （１ ９８９ 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 ）
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第 ７期
宗 逸洋等 ：波流相互作用下龙 口抛投材料 的稳 定性 研究
２５７
中不必 要的成本浪费 。 （２）自适应性 。在水流 的冲击下 ，袋 体可 以不断调整 自
Ｈ（ ，７７）Ｉ ，。＝ 。（ ，７７），“（ ，叩）Ｉ ，。＝“。（ ，７７） （ ，叩）Ｉ，：，。＝ （ ，７７）， （ ，７７）Ｉ，： 。＝ 。（ ，叩）
２． 边 界 条 件
上游给定周 口站 流量过程 Ｑ＝Ｑ （ｔ）；出口水边界采用实 测水位过程 ，Ｚ＝ｚ （ｔ）；出流边界设置水位 ，同时使 ：
ａｕ ａＫ ａ￡
＋
ａ ａ ａ
ａｈ
一
＝ Ｉｌ
ａ
陆边界 的固壁边界采用法向通 量为零的条件 ，即 ： ｆ“：ｖ＝０ ｛ ａ￡＝０ Ｉａ叩 ａ叩
上游边界给定含沙量过程 Ｓ＝Ｓ （ｔ）及悬 沙级配 。 ３． 网格 划 分
采 用正 交曲线拟 合方法反映复杂河道边界 。计算域沿河 道纵 向布置 ６０５个 网格线 （间距约为 ６￣９ｍ），横 向布置 ９３ 个 网格线 。网格 图略。
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２５４
中 国 水 运
第 １６卷
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方案一施工简单工期较短 。方案 二施 工较复杂 ，工期 较长 。
（３）工程投资 根据投资估算 ，方案一建筑工程投资费用为 ６，７９ １．２万 元 ，方案二建筑工程投资费用为 ７，４８９．３万元 ，方案一较 方 案二投资少 。 综上所述 ，方案 一使用方便、耐久性好 、工期短 、投 资 较少 ，结合 总平面方案比较结果 ，推荐方案一 ，即重 力式方 案 。 三 、 泥 沙淤 积 １．初 始 条 件 二 维模 型给定各计算 网格点上 的水位、流速和含 沙量 初 值 。
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 ｌ ９８４￣２０ １ ３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 （１ ９８９ 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 ）
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第 ７期
宗 逸洋等 ：波流相互作用下龙 口抛投材料 的稳 定性 研究
２５７
中不必 要的成本浪费 。 （２）自适应性 。在水流 的冲击下 ，袋 体可 以不断调整 自
Ｈ（ ，７７）Ｉ ，。＝ 。（ ，７７），“（ ，叩）Ｉ ，。＝“。（ ，７７） （ ，叩）Ｉ，：，。＝ （ ，７７）， （ ，７７）Ｉ，： 。＝ 。（ ，叩）
２． 边 界 条 件
上游给定周 口站 流量过程 Ｑ＝Ｑ （ｔ）；出口水边界采用实 测水位过程 ，Ｚ＝ｚ （ｔ）；出流边界设置水位 ，同时使 ：
ａｕ ａＫ ａ￡
＋
ａ ａ ａ
ａｈ
一
＝ Ｉｌ
ａ
陆边界 的固壁边界采用法向通 量为零的条件 ，即 ： ｆ“：ｖ＝０ ｛ ａ￡＝０ Ｉａ叩 ａ叩
上游边界给定含沙量过程 Ｓ＝Ｓ （ｔ）及悬 沙级配 。 ３． 网格 划 分
采 用正 交曲线拟 合方法反映复杂河道边界 。计算域沿河 道纵 向布置 ６０５个 网格线 （间距约为 ６￣９ｍ），横 向布置 ９３ 个 网格线 。网格 图略。
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中 国 水 运
第 １６卷
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方案一施工简单工期较短 。方案 二施 工较复杂 ，工期 较长 。
（３）工程投资 根据投资估算 ，方案一建筑工程投资费用为 ６，７９ １．２万 元 ，方案二建筑工程投资费用为 ７，４８９．３万元 ，方案一较 方 案二投资少 。 综上所述 ，方案 一使用方便、耐久性好 、工期短 、投 资 较少 ，结合 总平面方案比较结果 ，推荐方案一 ，即重 力式方 案 。 三 、 泥 沙淤 积 １．初 始 条 件 二 维模 型给定各计算 网格点上 的水位、流速和含 沙量 初 值 。