长江口深水航道治理一期工程整治效果分析王谷谦1,阮 伟2,周 海2,郭豫鹏2(1 上海航道局,上海 200002; 2 上海航道勘察设计研究院,上海 200120)收稿日期:2002-09-02作者简介:王谷谦(1934-),男,上海人,教授级高级工程师,从事港口与航道专业。
摘 要:主要论述长江口深水航道治理一期工程的整治效果;结合工程进展情况,研究分析北槽来水来沙条件变化、河床冲淤调整过程及北槽新河势产生的原因;从河势的角度总结一期治理效果及经验认识,为二、三治理工程提供借鉴。
关键词:长江口;北槽;航道;一期整治工程;治理效果;原因分析中图分类号:U617 文献标识码:B 文章编号:1002-4972(2002)10-0070-07Regulation Effect Analysis of Yangtze Estuary DeepwaterC hannel Regulation Phase I ProjectWANG Gu-qian 1,RUAN Wei 2,ZHOU Hai 2,GUO Yu-peng 2(1.Shanghai Waterway Bureau,Shanghai 200002,China;2.Shanghai Insti tute of Waterways,Shanghai 200120,China)Abstract:The regulation effect of Yangtze Estuary Deepwater Channel Regulation Phase I Project is mainly expounded.In combination with the engineering progress,the variation of incoming water &sediment conditions of the north passage,adjustment process of river bed scouring and deposition,as well as reasons of obtaining the ne w river regime in the north passage are analyzed and studied.From the vie w of river regime,the re gulation effect of Phase I project and the experience &kno wledges acquired are summarized,which will provide reference for Phase II &Phase III Projects.Key words:Yangtze Estuary;north passage;channel;Phase I regulation project;regulation effect;causeanalysis1 一期整治工程取得明显效果1 1 整治工程前的北槽河势概况长江口入海口处的苏北启东咀和上海南汇咀之间江面宽达90km,自徐六泾至口外,呈三级分汊,四口入海,崇明岛将长江口分为南、北2支,长兴岛和横沙岛又将南支分为南、北2港,九段沙又将南港分为南、北2槽。
大型船舶主要通过北槽7 0m 人工航道进出长江口。
整治工程前,以横沙东滩窜沟为界,其东侧的北槽中段8 0m 槽宽达2 5k m,长18k m,10m 槽宽1 3m,长6 5km,北槽中段深槽呈东南 西北向,7 5m 以深深泓止于横沙东滩窜沟下口附近,其上的北槽上段水深不足7m 河段长12km,滩顶水深6 0m 左右,为北槽水深最浅的拦门沙滩段。
整治工程前,靠疏浚维持7 0m 水深、250m 底宽的人工航道,年维护量约为1200万m 3,因国际航运船舶向大型化发展,7 0m 水深航道严重制约了上海港及长江下游航运的发展。
1 2 整治工程方案及实施进度(1)工程方案及分期目标长江口深水航道治理总体方案由分流口工程、南北导堤工程、丁坝工程和疏浚工程组成。
#整治建筑物工程分流口工程:潜堤3 2km,南线堤1 6km 。
主要作用是固定江亚南沙,使其不受冲刷而后退,从而稳定南、北槽分流口河段的河势,确保北槽上口圆圆沙航道的畅通。
南、北导堤工程:北导堤49 2km,南导堤48 077km,堤顶高程2m 。
主要作用是阻挡北槽两侧滩地泥沙在大风浪作用下进入槽内;封堵窜沟,归顺涨落潮主流路,起到挡沙导流作用。
丁坝工程:丁坝19座(北导堤丁坝10座,合计长度17 883km;南导堤丁坝9座,合计长度13 819km)。
主要作用是束水归槽、增加槽内流速以增深航道。
通过导堤和丁坝的共同作用形成优良河势,增深航槽自然水深,以改善航槽疏浚维护条件,确保整治目标水深的实现。
∃航道工程开辟设计水深12 5m 、底宽350m(导堤口外底宽为400m)的双向航道。
%航道分期实施目标一期工程航道水深8 5m;二期工程航道水深10 0m;三期工程航道水深12 5m 。
(2)一期工程实施完成规模一期工程于1998年1月27日开工,于2000年7月20日通过交通部组织的交工验收。
一期最终实施完成规模如下:北导堤:堤身N27+890~N30+000为超前护底。
南导堤:堤身S30+000~S31+000为超前护底。
南线堤:1.6km 。
潜 堤:3.2km 。
丁 坝:N1~N3、S1~S3完成设计长度的65%,增建N4、N5、S4、S54条丁坝,施工长度分别为N4 1600m(原设计长度的2/3)、N5 1025m(原设计长度的1/2)、S4 1000m(原设计长度的2/3)、S5 1600m(从原设计位置下移1000m)。
1.3 北槽整治效果(1)形成上下段平顺相接的微弯新河势一期工程后北槽上段全河槽冲刷,深槽下延,航槽南侧附近冲刷深度较北侧大;中下段深泓从原东南 西北走向改呈东西向,折进北槽上段,全槽形成了一条上下段平顺相接的微弯深泓线,除滩顶段6km(S3丁坝~S4丁坝之间)水深不足8.0m 外,绝大部分河段自然深泓均在8.0~10.0m 之间,8.0m 槽宽度最窄处0.7km,最宽处2.0km,全槽沿程平均宽度约1.5km 。
整治工程后所形成的自然深泓位置除局部河段外(滩顶段及S5下游各6km 左右)与航道轴线基本一致。
(2)北槽整治后,航槽的自然水深普遍增深从北槽河槽的自然水深看(图1、图2),处于S1、S2、S3丁坝范围内航槽自然水深净增加2~3m 。
S3附近的北槽滩顶一定范围内5km 区段水深增大1~2m 。
W3转弯段附近4~5km 范围原局部深槽淤浅,但槽中水深还大于上、下段,枯季达到9.0m,洪季为8.2m,北槽下段直至口外的非整治工程段,航槽及两侧水深较一期工程前也增深约0.5m左右。
图1 北槽航道枯季自然水深对比图图2 北槽航道洪季自然水深对比图(3)治理效果综述长江口深水航道一期工程建成后,分流口鱼咀工程稳定了南北槽分流口的河势,阻止了江亚南沙沙头的下移趋势,瑞丰沙沙尾未向下延伸,相反明显上溯,圆圆沙航道滩顶水深得以明显增深。
一期南北导堤及其延伸段稳定了北槽中、上段的南北边界,封堵了窜沟,减弱了滩槽泥沙交换,起到了挡沙、导流、改善流场作用,从而起到了改善河势及减淤的作用。
特别是北导堤起到了调整北槽中段主流路的作用,从东南 西北向调整成东西走向,原涨、落潮主流路明显分岐的根本问题得到基本解决,故原停持于横沙东滩窜沟下口的深泓得以向北槽上段伸进,与上段在丁坝作用下形成的深泓平顺相接。
丁坝调整了流场,增加了航道流速,使北槽上段大幅度增深。
在导堤和丁坝的共同作用下,航槽自然水深明显增深,从而大大改善了航道维护条件,维护8.5m航道的维护量与原维护7.0m的维护量大体接近(洪季台风影响除外)。
在1998、1999年大洪水及2000年多次强台风侵袭期间,导堤所掩护的航道上段,基本上未受到洪水和台风的影响,从2001~2002年上半年航道运行的实际效果看,通航效果良好,整治效果明显,完全达到了预期的整治目标。
2 北槽一期整治工程前后分流、分沙比的变化2.1 南、北槽分流比变化原因分析(1)整治建筑物的影响#南导堤封堵江亚北槽的影响:一期工程实施前,北槽上断面分流比保持在61%左右(含经从江亚北槽进入南槽下段的水量),北槽上断面分流比保持在53%左右。
封堵江亚北槽后(1999年8月,龙口基本合拢),北槽下断面落潮分流比基本不变,仍保持在61%左右。
而北槽下断面落潮分流比增加,1999年8月,北槽下断面分流比增加到61%左右,说明封堵江亚北槽起到了增加北槽下段流量的作用。
∃实施丁坝工程的影响:实施一期6条丁坝工程的影响(1999年8月-2001年4月):上断面分流比从61.4%减小到48.6%,下断面分流比从61%左右减小到53.4%,。
从分流比减小的过程来看,先期降得快,丁坝工程完成后逐步放缓。
实施完善段4条丁坝的影响(2001年4月~2002年6月):上断面分流比基本持平,仍维持在49%左右,下断面分流比约减小1.6%。
(2)几点认识#封堵江亚北槽归集了落潮水流进入北槽:封堵江亚北槽是封堵了从槽上段进入南槽下段的落潮流。
未实施丁坝工程前,先封堵了江亚北槽,北槽下断面分流比增加8%,说明封堵江亚北槽确实能起到归集落潮流入北槽的作用。
∃一期丁坝阻水作用明显:实施丁坝工程后,上下两分流断面的分流比明显减小,说明丁坝的阻水作用较大。
一期丁坝工程完工后,下断面的分流比减小了8%,抵消了封堵江亚北槽的影响,分流比降到了53.4%,与工程前的53.7%基本持平。
整治工程实施后,分流比的减小除了丁坝的局部阻力所致外,还应考虑河床调整底沙下移造成局部集中堆积所增加的河槽的沿程阻力。
一期丁坝实施及完成后,丁坝段在短短1年时间里总共冲刷起了6500万m3泥沙往下输移,大部分集中堆积在北槽中段,使北槽沿程阻力增大,下断面分流比减小,在实施二期整治工程时对这个问题需予以重视,尽量使河床调整的过程和结果能够向最有利于航槽水深增加的方向发展。
%下游续建丁坝对分流比的减小影响明显减小:继续实施完善段4条丁坝后,上断面分流比不再有明显变化,下断面继续减小1.6%,其影响较一期丁坝明显为小,说明继续往下实施丁坝工程局部阻力还有一定增加,但对分流比的影响已明显减小。
&横沙通道来水量对上下断面分流比的影响:分流口上下两断面之间有横沙通道来水汇入,从定性上分析,对上断面而言将起一定程度的阻水作用,减小经上口下泄的水量,对下断面而言将增加来水量。
2000年3月通道扩大,上述影响进一步增加。
