（自然地理学专业论文）长江口深水航道河床演变与航道回淤研究.pdf

论文摘要 河口是海陆相互作用的界面，受到流域来水来沙和外海波浪、潮汐、盐淡水 混合等多种因子的叠加作用，形成了复杂的水流动力和泥沙运动条件。经过长期 自然演变，河口形成了与自然水流和泥沙条件相适应的平衡地貌形态。人类进行 的航道整治工程，即使调整或改变其中的一个因子，都将引起其它因子的变化， 航道整治工程与河口动力、沉积和地貌形态之间存在复杂的响应过程。 长江口深水航道治理是我国水运交通行业关注的热点，又是世界河口治理的 难点。周边河势的新变化、河口细颗粒泥沙运动理论的不完备和现有模型试验技 术的不完善，使得工程前难以精确预测工程后的实施效果。长江口深水航道治理 一、二期工程取得了巨大的成功，但在二期工程完成后，北槽水流、泥沙和地形 边界条件出现了新的不利航道建设维护的方向变化，上航道淤积强度增大。 为此，本论文收集和整理了1 9 9 8 年长江口深水航道治理一期工程开工以来 系列的原型水文、泥沙、地形和航道回淤资料，试图对长江口深水航道整治工程 的河床冲淤调整作用、深水航道回淤的时空变化规律及二期工程后上航道集中回 淤的机理和减淤对策等几个问题开展研究。获得的主要认识如下： _ 宽间距双导堤+ 长t 坝群一涸床调整作用 长江口深水航道整治工程采用“宽间距双导堤+ 长丁坝群 的平面布置形式， 其设计思想为“导流、挡沙、减淤 。一、二期工程实施后，北槽( 丁坝段) 河 床冲淤演变特点为。丁坝缩窄河道、主槽冲刷加深、坝田边滩淤涨”。一、二期 工程引起的( 丁坝段) 主槽河床冲刷效应持续至整治工程完工1 年左右，调整后 的航道自然水深保持在8 9 m 。在一、二期工程实施阶段，( 丁坝段) 主槽河床 冲刷量与丁坝长度具有较好的正相关关系，平均每k m 丁坝长度可引起主槽冲刷 量达7 6 1 万m 3 。综上可知，“宽间距双导堤+ 长丁坝群一整治建筑物在工程实旌阶 段( 1 9 9 8 2 0 0 5 ) 展示出良好的“导流、挡沙、减淤”效果，具体表现为北槽水流 向中泓汇聚，不同阶段工程实施后相应的( 丁坝段) 主槽冲刷增深，航道成槽率 高，在疏浚工程的配合下，深水航道一、二期工程的预定目标( 航道水深8 5 m 和1 0 m ) 顺利实现。 另一方面，“宽间距双导堤+ 长丁坝群 在北槽形成大范围的丁坝坝田。一、 二期工程实施后，北槽丁坝坝田经历了持续的淤积过程，平均淤积速率约0 5 i n ，a 。 随着北槽丁坝坝田淤积量增加，2 0 0 2 年之后北槽河槽总容积( 坝田+ 主槽) 呈现减 小趋势。北槽河槽总容积减小同时伴随着潮间带面积的增大，造成北槽纳潮能力 下降，落潮分流比不断减小，这不仅导致北槽进口段( 非丁坝) 淤积，而且使丁 - 坝段主槽由冲转淤。若按丁坝坝田淤积至o m 水深时估算，在二期工程完成后上 述河床的淤积调整尚需持续6 7 年。因此，二期工程完成后，伴随着丁坝坝田 淤积引起的主槽河床淤积调整，整治工程实施阶段对主槽河床冲刷调整的效果将 有所弱化。 深水航道回淤的时空变化规律 航道回淤与水流、泥沙运动和河床边界条件有关。由于整治工程引起的北槽 水流、泥沙和河床边界条件的改变，长江口深水航道治理一、二期工程实施后， 北槽航道回淤发生了明显的变化，表现为全槽回淤强度减小，局部区段回淤强度 增大。2 0 0 0 2 0 0 5 年，尽管航道维护水深有所增加，但北槽航道回淤强度却呈 现下降趋势，航道年淤积强度由工程前的2 9 3 m ，减小至一期工程的1 4 6 m 和二 期工程的1 0 0 m ，一、二期工程航道治理效果明显。 从空间上看，一、二期工程航道主要回淤部位经历了下移和上提的过程。航 道回淤强度与地形因素即滩槽高差有关，各单元回淤强度与航道两侧7 m 、8 m 河 槽的宽度呈负相关关系。相同的河槽宽度，随着航道维护水深的增大，航道的回 淤强度将明显增大。当8 m 河槽宽度等于l o o o l 时，维护8 5 m 和1 0 1 n 航道水深， 航道回淤强度分别约为5 咖d 和2 0 衄d 。伴随着二期工程北槽整治段主槽的冲 淤调整，航道回淤分布呈现向上航道集中的特点，回淤强度大的区段位于w 3 以 上及附近区域。 从时间上看，航道回淤的年际、年内变化与流域的来水来沙关系密切，航道 回淤呈洪季多淤、枯季少淤；洪季淤积位置下移，枯季淤积位置上提的特点，洪 季( 5 1 0 月) 北槽航道回淤量约占全年回淤量的8 0 ，8 月通常为航道回淤强 度最大的月份。回淤量的年内分布与来沙量的相关关系好于来水量的相关关系， 径流变化可引起航道回淤重心的变化，洪枯季北槽航道回淤的重心上、下移动约 7 1 0 k m 。 北槽上航道( 焉2 焉3 ) 淤积的机理 地形因素。二期工程后北槽上航道两侧地形冲淤的非对称性，即上航道上段 ( g 单元以上) 北侧淤积，上航道下段( g 单元以下) 南侧淤积，致使上航道轴 线与深泓线交错，滩槽高差加大。 动力机制。落潮分流比的减小。二期工程完成后，北槽的落潮分流比仍在 减小，导致主槽落潮流优势降低，上航道下段( g 单元以下) 出现滞流点；涨、 落潮动力轴线分异。上航道上段受科氏力、横沙通道和长兴岛涨潮沟落潮流水流 下泄的影响，落潮主流偏南。受科氏力、横沙东滩窜沟封堵的影响，上航道下段 涨潮流偏北，上航道区段涨、落潮动力轴线分异，水流分散；水流与上航道存 在夹角。盐淡水混合。上航道处在盐淡水交会活动的范围，航道主要淤积部位 与洪季5 盐度等值线、最大混浊带核心的摆动范围基本吻合，进一步说明细颗 粒泥沙絮凝沉降形成近底高含沙量带，促使了上航道的集中淤积。 泥沙来源。近几年南导堤南侧的九段沙不断淤高，部分滩面已呈跨越南导堤 进入北槽之势，九段沙与北槽之间的泥沙交换明显增强。九段沙滩面相对较高浓 度的含沙水体涨潮越堤进入北槽，演变成为上航道淤积的重要泥沙来源。 北槽上航道( w 2 臻3 ) 的减淤对策 根据上航道回淤机理分析，结合国内、外河口航道治理的理论与经验，进一 步的减淤对策有：加高南导堤，阻挡九段沙越滩泥沙进入北槽；修复瑞丰沙， 减小上游泥沙来源；调整航道轴线，减小上航道与深泓线之间的夹角；延长 丁坝，缩小河宽，减小主要回淤段治导线的放宽率；增大治导线曲率半径，避 免水流过分弯曲跨越航道；南槽进口段进行防护与限流，以增加北槽的落潮流 动力和落潮流优势。 关键词：长江口北槽航道河床演变航道回淤 a b s t r a c t b yu s i n gb a t h y l n e t r i cc h a r t ，d i s c h a r g e df 1 佣d a t a ， h y d r o l o g i c a ld a t aa i l d b a c k s i l t a t i o nd a t a ，r e c e n tc h a n g eo ft h er i v e r b e da n ds i l t i n gp a t t e r no ft h ed e e p 霄a t e r 舅a yi nt h en o r t hp a s s a g eo ft h ey a n g t z ee s t u a r yh a sb e e ns t u d i e di nt h i sp a p e r t h em a i nc o n t e n t sc o u l db er e v i e w e da sf 0 1 1 0 w s ： t h er e g u l a t i o ne n g i n e e r i n go fd e e p 啊l t e r w a y ，i n c l u d i n gt 霄。w i d es p a ci n gj e t t i e s 卸dn i n e t e e n1 0 n gg r o i n s ，h a dl e dt oa na p p a r e n t r p h o l o g i c a le v o l u t i o ni nt h en o r t h p a s s a g e t h em a i nc h 锄e 1o ft h eu p ， m i d d l ea n dd o w ns i d ei nt h en o r t hp a s s a g eh a d s u c c e s s i v e l ye r o d e d 蛐di t sg r o i nf i e l dh a ds i g i i i f i c 锄t l yd e p o s i t e d a tt h es 锄e t i m e 。s e d i m e n th a sb e e nd e p o s i t e do nt h ee n t r a n c er e g i o n i r o s i o na n dd e p o s i t i o n h a dr e s p o n d e dr a p i d l yt ot h ec o n s t n l c t i o no f 乞h er e g u l a t i o ne n g i n e e r i n g 1 1 1 e r e 张s a b o u to n ey e 8 r0 f1 a g g i n gb e t 霄e 朗t h et i m eo ft h ee r o s i o nh a p p e n e di nt h ed e e pc h a 肌e l a n dt h et i m eo ft h ec o n s t r u c t i o no ft h er e g u l a t i o ne n g i n e e r i n gf i n i s h e di nd i f f e r e n t s t a g e t h es i l t a t i 1 a go ft i m ei nt h e 口o i nf i e l dv a r i e d - i t ht h ei n i t i a ld e p t i l ， b u tt h ea v e r a g ed e p o s i t e dt h i c k n e s s 他sa b o u t0 5 mp e ry e a r v 0 1 伽e t r i ca n a l y s i s d e m o n s t r a t e st h e r ei sa ni n c r e 8 s i n gt r e n do ft h es i l t a t i o ni nt h en o r t hp a s s a g ea f t e r 2 0 0 2 ，b e c 鲫s eo ft h ed i f f e r e n c ei nd m t i o na i l dq u a n t i t yb e 拥e e ne r o s i o ni nt h ed e e p c h a l l i l e l 锄dd e p o s i t i o ni nt h eg r o i nf i e l d 1 1 1 e 豫t e rv 0 1 岫eo ft h e r t hp a s s a g e h a dr e d u c e db y 9 ( 2 8 0m i l l i o nm 3 ) b e t l r e e n2 0 0 2a n d2 0 0 6 s e d i m e n tb u d g e tr e v e a l s t h a tt h em a i ns e d i m e n td e p o s i t e di nn o r t hp a s s a g es o u r c e df r o mt h er i v e ra n dt h e o c e a l l 1 1 1 ed e c r e 8 s i l l g 髓t e rv 0 1 岫e 张sa t t r i b u t 8 b l et os h o a l i n gi nt h eg r o i nf i e l d i t st r i g g e r i n gf a c t o r sf o rt h ei n c r e a s e ds e d i m e n t a t i o na r et h er i a v i g a t i o n a l i m p r o v e m e n t s ( j e t t i e sa n dg r o i n s ) a f t e r1 9 9 8 ，而i c ha l t e r e dt h ep a s s a g eb o u n d a r ya n d d e s t r o y e dt h ee q u i l i b r i u ms t a t eo nt h ea v e r a g ee b ba n df l o o ds e d i m e n tf l u x e s t h e e s t a b l i s h m e n to fas t a b l ee s t u a r yi sa t t r i b u t e dt oar e d u c t i o nr a t ei nd e p t ho ft h e g r o i nf i e l d t h ef o r e c a s t0 nt h ed e p o s i t 酣s e d i m e n tq u a n t i t y 鲫dc o n t i 肌0 u s i n f i l l i n gt i m ei nt h eg r o i ns y s t e mi sa b o u t3 2 5 1 0 6 m 3a n d6 7y e a r sr e s p e c t i v e l y t h es o u t hp a s s a g e 锄d r t hp a s s a g ea r et h et h i r db r 龃c h e dr e a c ho fy a n g t z e e s t u a r y a f t e ri m p l e m e n t i n gy a n g t z ee s t u a r yd e e p 霄a t e rn a v i g a t i o n a li m p r o v e m e n t s ， t h e r ea r ead e c r e a s i n gt r e n di nt h er a t i 0o fe b bf l d - d i v e r s i o nt h r o u g ht h en o r t h p a s s a g ea n da i li n c r e a s i n gt r e n dt h r o u g ht h es o u t hp a s s a g e s e d i m e n th a sd e p o s i t e d o nt h ee n t r a n c er e g i o ni nt h e r t hp a s s a g e ，- i t ha nl e n g t h0 fa b o u t1 2 l 【m1 0 n g a n d e r o d e do nt h eu p p e rr e g i o ni nt h es o u t hp a s s a g e ，- i t ha n1 e n g t ho fa b o u t1 8 k m b u t t h et o t a lc r o s s s e c ti o na r e ao ft h ee n t r a n c er e a c hi nt h en o r t hp a s s a g ea n ds o u t h p a s s a g eh a dd e c r e a s e df r o m1 9 9 8t o2 0 0 6 t h e r ei sag o o dc o r r e l a t i o nb e t _ e e nt h et o t a l w a t e rv o l u m ea n dt h ey e a r l ya v e r a g e de b bf l o wr a t i oi nt h en o r t hp a s s a g e ， a n db e t w e e n t h ec r o s s s e c t i o na v e r a g e dd e p t h0 ft h ee n t r a n c er e 8 c hi nt h e r t hp 8 s s a g ea n ds o u t h p a s s a g ea n dt h e i ry e a r l ya v e r a g e de b bf l o - r a t i 0r e s p e c t i v e l y a c c o r d i n gt 0t h e r e l a t i o n s h i pf o 珈u l a ，t h ec h a n g e0 ft h ee b bf 1 佣r a t i o 锄dt h ec r o s s s e c t i o na v e r a g e d d e p t ho ft h ee n t r a n c er e a c hi nt h en o r t hp a s s a g ea n ds o u t hp a s s a g ea r ee v a l u a t e d d u et oc h a n g eo fb o u n d a r yc o n d i t i o n s ，b a c k 西l t a t i o ni nt h ed e e pc h a r i i l e lh a d u n d e r g o n e缸 0 b v i o u sc h a n g ea f t e rt h ei m p l 钿e n t i n gy 8 n g t z ee s t u a r yd e e p 既t e r n a v i g a t i o n a li m p r o v 鲫e n t s ， 而i c hh a dad e c r e a s ei nt h eb a c k s i l t i n gi n t e n s i t yo f t h e 而0 1 en a v i g a t i o n a lc h 锄e l 锄di n c r e a s ei nl o c a lr e a c h t h ey e a r l yb a c k s 订t i n g t h i c k n e s so ft h e r h 0 1 en a v i g a t i o n a lc h a n n e ld e c r e a s e sf r o m2 9 3 mt o1 4 6 mo f t h e l ns t a g ea n d1 o o mo ft h e2 ns t a g e ，r e s p e c t i v e l y t h e1 0 c a t i o no f t h eh i g h b a c k s il t a t i o nm o v e sf 瑚t h ed 佣n s t r e a mc h a n n e ld l l r i n gl ns t a g et ot h eu p s t r e a m c h a n n e ld u r i n gt h e 2 ns t a g e n l es p a t i a ld i s t r i b u t i o no fb a c k s i l t i n gi n t e n s i t y a l o n gt h en a v i g a t i o n a lc h a n n e l 舰sc l o s e l yr e l a t e dt oi t se l e y a t i o nd i f f e r e n c e b e t - e e n d r e d g e dt r o u g ha n dr i v e r b e d t h et i m ed i s t r i b u t i o no fb a c k s i l t i n gi n t e n s i t y w a sc l o s e l yr e l a t e dt ot h ef l 佣r u n o f f 1 1 l eb a c k s i l t i n g 锄叫n ti n c r e a s e da n dm o v e d d o 釉劝r di nt h ef l o o ds e a s o na n dd e c r e a s e da n dm o v e du p 胃a r di nt h ed r ys e a s o n t h e m a i nb a c k s i l t i n gl o c a t i o nc e n t r a l i z e di nt h eu p s t r e a mc h a n n e la f t e rt h e2 l ts t a g e t h e 陋i nf a c t o r sr e s u l t i n gi nb a c k s i l t i n gi n c l u d er i v e r b e dt o p o g r a p h y ， t i d e c u r r e n t s ， s e d i m e n t1 0 a da n d 鼢1 i n i t y 1 1 1 em e c h a n i 鲫0 fb a c k s i l t i n gi nu p s t r e 绷 c h 锄e 1i n v 0 1 v e s ：延) a ni n c r e a s ei nt h ee l e v a t i o nd i f f e r e n c eb e t w e e nt h ed r e d g e d t r o u g ha n dt h er i v e r b e d t h e们r s ed y n 绷i cc o n d i t i o n s t h er i c hs 叫r c e o f s e d i m e n t m i x i n go f t h es a l t 隐t e ra n dt h ef r e s h - a t e r t h ed r e d g i n g啦i n t e n a n c eb e c 锄ed i f f i c u l t d u et ot h ec e n t r a l i z a t i o no f b a c k s i l t i n gi nt h eu p s t r e 锄c h 锄e 1 i t i sn e c e s s a r yt ot a k ef u r t h e r 鹏a s u r e st 0 r e d u c et h eb a c k s i l t i r l gi n t e n s i t y a c c o r d i n gt ot h et h e o r ya n dp r a c t i c a le x p e r i e n c e s o ft h en a v i g a t i o n a li p r o v e m e n t s ，a n dt h ea n a l y s i so fb a c k s i l t i n gm e c h a n i s m ，s i x s t e p s 霄e r ep r o p o s e d ， i n c l u d i n g ：h e i g h t e n i n gs o u t hj e t t y s t 曲i l i z i n gt h e u p s t r e 鲫r i v e r b e d a d j u s t i i l gc h 猢e l 觚i s r e v i s i n gt h e _ i d t ho fr e g u l 8 t i o n l i n e a d j u s t i n gt h er a d i u so fc u r v a t u r e p r o t e c t i n gt h ee n t r a i l c er i v e r b e d0 f s 0 u t hp a s s a g ef r o mf u r t h e rs c o u r i n g k e yw o r d s ：y a n g t z ee s t u a r y ，n o r t hp a s s a g e ，n a v i g a t i o n a li m p r o v e m e n t s ， b a t h y 阻e t r i cd a t a ，b a c k s il t a t i o n 华东师范大学0 8 届博l 论文 衣目录 表卜1 国外主要河【j 概况及航道治理工程6 表卜2 国内主要河口概况及航道治理下程1 l 表2 一l 长江u 深水航道治理1 _ 程建设规模及施t 进度2 0 表3 15 m 以下河槽平均水深和宽深比变化2 8 表3 2 北槽泥沙预算3l 表3 3 北槽整体地貌形态参数变化3 2 表3 4 各区段丁坝坝田淤积变化3 4 表3 5 不同时段丁坝建设长度、坝田淤积量和主槽冲刷量统计3 5 表3 6 长江( 大通断面) 来沙量和流域进入北槽的沙量估算3 7 表3 7 各区段坝田淤积至o m 时所需沙量和时间的计算结果3 7 表5 1 不i 司阶段北槽航道疏浚维护尺度5 l 表5 2 大通径流量、输沙量与北槽航道同淤量的年际变化( 1 9 8 5 1 9 9 0 ) 一5 2 表5 3 洪季同淤量占全年回淤量的比重( 1 9 8 5 一1 9 9 0 ) 5 3 表5 4 大通径流量、输沙量与北槽航道同淤量的年际变化( 2 0 0 0 2 0 0 5 ) 5 3 表5 5 洪季同淤量占全年同淤量的比重( 2 0 0 卜2 0 0 5 ) 5 4 表5 6 北槽航道平均同淤强度和峰值同淤强度变化5 6 表5 7 北槽航道峰值同淤强度及所在的航道单元5 9 表5 8 北槽航道7 、8 m 等深线最窄宽度及所在航道单元6 l 表6 1 北槽纵向水文测验基本情况6 7 表6 2 北槽横向水文测验基本情况6 7 表6 3 南导堤越堤流水文测验基本情况6 7 表6 42 0 0 2 2 0 0 5 年北槽上、下断面潮量( 1 0 6 皿3 ) 变化7 2 表6 52 0 0 6 年8 月各测点涨、落潮流历时统计( h ：m ) 7 8 表6 65 、1 3 盐度等值线位置变化( 1 【1 1 1 ) 8 3 表6 7 南港土槽1o i i l 以下河槽季节性冲淤变化8 5 4 - 华东师范大学0 8 届博1 ：论文 图目录 图卜1 密西西比河口( 西南水道) 航道整治t 程布置( 陈志昌，1 9 9 4 ) 7 图卜2 哥伦比河u 航道整治工程布置7 图卜3 默塞河u 航道整治工程布置( c g t h o m a se t a l 2 0 0 2 ) 8 图卜4 易北河口航道整治t 程布置( ( 黄胜，1 9 8 6 ) 8 图卜5 塞纳河河l j 航道整治工程布置9 图卜6 鹿特丹新水道整治t 程布置9 图卜7 黄浦江口航道整治工程布置( 黄胜，1 9 8 5 ) 1 2 图卜8 甬江口航道整治- t 程布置( 李光炳，施祖蓉，1 9 8 6 ) 1 2 图卜9 韩江口( 汕头港) 航道整治工程布置( 黄建维，詹清光，2 0 0 0 ) 1 3 图2 1 长江u 深水航道治理工程平面布置2 1 图2 2 长江口航道信息平台总体框架2 4 图3 一l 水深测量断面和研究区域划分2 5 图3 2 工程前北槽及邻近i x 域的河床地貌( 1 9 9 7 年) 2 6 图3 3 工程后北槽及邻近区域的河床地貌( 2 0 0 5 年) 2 6 图3 4 工程前、后北槽航道水深变化2 7 图3 5 工程前后( 1 9 9 7 2 0 0 5 ) 北槽横断面变化2 7 图3 6 北槽地形冲淤变化2 9 图3 7 中潮位h 以下河槽总窖积o 。变化3 0 图3 8 各区段主槽平均水深变化3 3 图3 9 各段丁坝坝田平均水深变化3 4 图3 1 0 主槽冲刷量、坝田淤积量与丁坝长度的关系3 5 图3 1 1 “宽间距双导堤+ 长丁坝群”河床冲淤调整模式3 9 图4 1 南北槽分流分沙比测量断面4 0 图4 2 南、北槽落潮分流比变化4 l 图4 3 南、北槽落潮悬沙分沙比变化4 2 图4 4 南、北槽落潮悬沙分沙比分流比的值的变化一4 2 图4 5 南北槽河床冲淤厚度分布( 1 9 9 8 2 0 0 6 ) 4 3 图4 6 典型断面变化4 4 图4 7 河床断面面积变化4 5 图4 8 南、北槽河床断面总面积变化4 5 图4 9 北槽落潮分流比的年均值变化4 6 图4 1 0 北槽落潮分流比的年均值与中潮位以下河槽总容积的关系( 2 0 0 2 2 0 0 6 ) 一4 7 图4 一1 1 南、北槽断面平均水深与分流比的响应关系4 9 图5 一l 长江u 深水航道疏浚单元布置5 l 图5 2 月均同淤量变化( 1 9 8 5 1 1 9 9 0 1 2 ) 5 3 图5 3 航道年回淤量与大通年径流量、输沙量的关系5 4 图5 4 北槽航道月同淤量变化( 2 0 0 0 3 2 0 0 6 9 ) 5 5 图5 5 不同年份北槽航道网淤强度的纵向分布5 6 图5 6 航道回淤重心位置的年际变化5 7 图5 7 洪枯季北槽航道同淤强度的纵向分布5 8 图5 8 航道同淤重心位置的年内变化5 9 图5 9 月均回淤量与大通站月均流量、输沙量的变化( 2 0 0 1 2 0 0 5 ) 6 0 图5 一1 0 月均回淤量与大通月均输沙量之间的关系( 2 0 0 卜2 0 0 5 ) 6 0 5 - 华东师范大学0 8 届博一i ：论文 图5 一l l 大通月均流量与北槽航道回淤重心的关系( 2 0 0 0 5 2 0 0 1 1 0 ) 6 1 图5 1 2 北槽7 m 、8 m 等深线宽度纵向变化6 2 图5 一1 3 北槽纵向各航道单元月均同淤强度与7 m 、8 m 等深线宽度的关系6 3 图5 1 4 北槽纵向各航道单元月均回淤强度与7 m 、8 m 等深线最小距离的关系6 3 图6 1 水文测验点和断面位置6 8 图6 2 二期工程前、后北槽航道滩槽高差变化6 9 图6 3 滩槽高差与疏浚航槽单元月均同淤强度之间的关系7 0 图6 42 0 0 2 2 0 0 5 年北槽7 m 等深线变化7 l 图6 5c s 2 测点( g 疏浚单元附近) 涨落潮平均流速、流向变化7 l 图6 6 北槽涨、落急流速沿程变化7 3 图6 7 北槽落急、涨急流速比值沿程变化7 3 图6 82 0 0 6 年8 月3 1 4 日北槽优势流分布7 4 图6 92 0 0 7 年2 月3 1 1 日北槽优势流分布。7 5 图6 1 0 涨、落潮历时分布( 底层) 7 6 图6 一1 12 0 0 7 8 1 4 1 5 日涨转落流场( 底层) 7 7 图6 一1 22 0 0 7 8 1 4 1 5 日涨、落潮平均流速流向( 底层) 7 9 图6 一1 32 0 0 6 8 1 2 1 3 ( 农历7 月1 9 2 0 ) 潮流玫瑰图7 9 图6 1 4 北槽涨潮平均盐度变化( 大潮) 81 图6 1 52 0 0 7 年2 月3 4 日底层涨潮平均盐度分布( ) 8 l 图6 一1 62 0 0 2 年8 月北槽纵向盐度分布8 2 图6 1 72 0 0 5 年8 月北槽纵向盐度分布8 3 图6 1 8 瑞丰沙8 m 以上沙体体积变化8 4 图6 一1 9 南港北槽底沙输移路径( 朱杏珍，刘杰，2 0 0 1 ) 8 5 图6 2 0 南导堤越堤流玫瑰图8 7 图6 2 1 越堤流含沙量与北槽表层水体含沙量比较8 7 图6 2 22 0 0 7 年1 月9 日( 农历0 6 年1 1 月2 1 日) 1 0 点3 4 分m o d i s 影像8 8 图6 2 32 0 0 7 年9 月2 7 日( 农历8 月1 7 日) 1 0 点5 7 分m o d i s 影像。8 8 图6 2 42 0 0 7 年2 月3 4 日人潮潮平均含沙量分布( 底层) 8 9 图6 2 5 典型河床断面( 北槽九段沙) 变化9 0 图6 2 6 丁坝坝田平均水深变化9 l 图6 2 7 北槽丁坝坝田o m 以上滩地面积变化9 l 图6 2 82 0 0 2 年8 月北槽纵向含沙量分布9 3 图6 2 92 0 0 5 年8 月北槽纵向含沙量分布9 4 图7 1 一、二期t 程放宽率沿程变化1 0 l 图7 2 工程前北槽、北港和南槽拦门沙河段曲率半径1 0 2 图7 3 工程后北槽曲率半径1 0 3 6 - 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经 发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在 文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：；4 9 婪日期：毗 学位论文使用授权声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权 将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有 权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要 汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 学位论文作者签名：麦斫杰 日期：驷牡“ 一名：彳乡纱 日期：彩厶台 华东师范大学0 8 届博上论文 1 - 1 问题的提出 第一章绪论 河口是海陆相互作用的界面，又是河海运输的纽带。由于河口拦门沙的存在， 河口航道的自然水深往往较内河和海洋小。随着商品经济的发展和贸易量的增 长，船舶日趋大型化，河口拦门沙航道已严重制约航运事业的发展。十九世纪中 叶前后，世界资本主义发展较早的国家已着手河口航道的治理工作。早期的河口 航道治理，由于对河口河床演变的认识还不够，以及现场监测手段和模型试验技 术的不完善，世界不少河口航道的治理都经历了曲折和反复，前后持续了几十年、 甚至上百年，有时还甚至不得不将已修建好的建筑物予以拆除和放弃，如法国的 塞纳河口、美国的密西西比河西南水道等。实践经验表明，随着河口航道治理工 程的实施，河口河床将经历个复杂的演变过程。通过现场水下地形和水文监测 数据的对比分析，可进一步探寻这些变化的原因和趋势，评价人类活动的影响。 长江口深水航道治理是我国水运交通行业关注的热点，也是世界河口航道治 理的难点。长江河口的独特性和复杂性，决定着其拦门沙航道治理难度很大，国 内外河口航道治理的方案和经验不可照抄照搬。为此，1 9 5 8 年起老一辈专家、 学者( 严恺、陈吉余、窦国仁等人) 和工程师围绕长江口拦门沙的成因、演变规 律及深水航道选槽等开展了较为系统的研究。在借鉴国内外河口拦门沙航道整治 经验的基础上，通过物理模型试验论证了长江口深水航道治理工程的布置方案 ( 陈志昌，1 9 9 4 ) 。上述研究成果为1 9 9 7 年国家最终决策实施这项工程提供了重 要的技术支撑。1 9 9 8 2 0 0 5 年成功实施了一、二期工程。 北槽上航道减淤是目前研究的焦点。二期工程完工后，北槽上航道淤积强度 增大。1 0 m 水深航道的维护难度增大。尽管长江口深水航道治理工程实施前开展 过大量的研究工作，然而由于长江口河床演变的复杂性，现有研究手段难于精确 预测工程后河床的复杂冲淤变化。另一方面，随着近期人类活动的加强，工程周 边河势发生了新的变化，对深水航道的建设产生了负面影响。因此，有必要通过 工程后的原型观测资料分析，进一步了解北槽的河床冲淤演变特征和上航道高强 度回淤的机理，检验与评估工程的实施效果。为此，本文主要利用大量的、长时 华东师范大学0 8 届博上论文 间序列的现场水文、地形观测资料等，围绕工程界和学术界关心的北槽河床冲淤 演变及其对深水航道工程的响应、长江口深水航道( 一、二期工程) 的回淤变化、 北槽上航道( w 2 w 3 ) 集中回淤的机理等几个关键技术问题开展研究，以进一步 加深对北槽河床演变规律、深水航道的回淤特征和整治工程河床调整作用的认 识，探讨进一步的航道减淤对策与措施。 1 2 研究综述 1 2 1 河口与拦门沙 从广义上讲，河口是指河流的出口，包括支流汇入干流的支流河口，注入湖 泊的入湖河口，以及注入海洋的入海河口。入海河口因其位置的重要性、资源的 丰富性、动力条件的复杂性，而成为国内外河口研究的重点。 由于侧重点不同，国内外研究人员对入海河口的提出不同的定义和分类 ( p r i t c h a r d ，1 9 6 7 ；王恺忱，1 9 8 2 ；周志德，乔彭年，1 9 8 2 ；金元欢，沈焕庭，陈吉 余，1 9 9 0 ) ，但目前引用较多的为1 9 6 7 年p r i t c h a r d 的定义。他认为入海河口为“一 个半封闭的海岸水体，在此水体内海水受到来自流域淡水某种程度的冲淡 ( p r i t c h a r d ，1 9 6 7 ) 。从上述河口定义可知，河口是河流与海洋衔接的区域，它 既包括受海洋因素影响的河流下段，又包括了受河流因素影响的滨海段。 根据河流与海洋情势的优势，可将河口划分为三段：河流近口段、河流河口 段，口外海滨段( 萨莫伊诺夫，1 9 5 8 ) 。河流近口段，通常指潮区界和潮流界之间 的河段，潮汐作用使这一河段的水位产生有规律的涨落，但水流的流向始终指向 河流下游。河流河口段通常指潮流界至口门的区段，在此范围内，径流和潮流两 种力量相互作用。愈向上游，径流作用愈显著；愈向下游，潮流逐渐加强。口外 海滨段通常指口门至水下三角洲的前沿的区域，在此范围内，河流因素趋于消失， 潮流和波浪起主导作用。从咸水界的变动范围，又可将河口分为河流段、过渡段 和