建筑节能在建筑设计中的技术措施.doc

河北省入海河口机船拖淤调研报告一、 河北省入海河口机船拖淤的总体情况河北省东部濒临渤海，东南部和南部于山东、河南两省接壤，西部与山西省为邻，西北部、北部和东北部同内蒙古自治区、辽宁省毗邻，地跨东经113119、北纬3642之间，总面积为18.77万km2，占全国土地总面积的1.96%。地处京津周围，地理位置十分重要。河北省境内地势起伏较大，现有河流长度在10km以上的约300多条，分属于海河、滦河、辽河和内陆河四大水系，另外冀东地区还有一些独流入海的河流，可属于滦河水系。四大水系以海河水系为主。海河水系位于流域中部，包括漳卫河、子牙河、大清河、永定河、潮白河、北运河、蓟运河等主要河系，海河为海河水系干流。滦河水系位于河北省的东北部，主要包括滦河及冀东石河、洋河、滦河、沙河、陡河等河系。这些河流绝大部分都是从山区或高原汇集到平原，然后汇集到入海河段，最后通过入海河口汇入渤海湾。海滦河流域源于山区或平原的数百条河流，最后汇集到数十个河口入海。在这些入海河口中，集水面积较大、径流量较大、且对海岸带经济发展有较大影响的河口有12个。它们是（由南向北）：徒骇河口、马颊河口（徒马水系）；漳卫新河口、南排河口、北排河口、子牙新河口、独流减河口、海河口、永定新河口（海河水系）；陡河口、沙河口、滦河口（滦河水系）。这些河口均分布在南自黄河口边界，北至秦皇岛沿渤海湾近似“C”字型或躺“U”型的海岸线上，海岸线全长约585km，从海岸线地质构成看，海滦河流域海岸线大致可分为两类，一类为沙质海岸，一类为泥质海岸，两类海岸以河北省的南堡为分界。南堡以东接转北为沙质海岸，长约200km；南堡以西接转南为泥质海岸，长约385km。两类海岸线分别占全流域海岸长的34%和66%。其中河北省河口有南排河口、北排河口、子牙新河口、陡河口、沙河口及滦河口等6个。前5个为泥质河口。目前，泥质海岸线上的入海河口，绝大部分处于淤积或严重淤积状态，有的河口甚至接近淤死。淤积使河口河床抬高。使河口过流断面缩小，使河口过流断面缩小，使河口过流能力大幅度降低，导致了被保护地域的防洪安全受到影响。1.南排河口南排河口位于漳卫新河口北侧的渤海湾西岸，是河北省黑龙港地区的一条主要排水入海尾闾。该河口入海河段从扣村（现改建为朱庄闸）闸算起，全长22km，属于长引河。河口设计底宽为76m，河底比降1/16800。挡潮闸（扣村闸）建于1966年，闸门总宽度为76m（4.5m16孔），闸底板高程-3m（黄海高程，下同），顶高程2.5m。闸门上游设计水位2.0m，设计泄量552m3/s。南排河口出流方向基本朝东稍偏北。河口现状淤积严重，19691985年，闸下已淤积1018万m3，淤积长度接近22km，闸下最大淤厚4.5m。扣村闸被淤死，不得另建朱庄闸。截止到1999年底，22km闸下河道内淤积量已达1468万m3。2.北排河口北排河口位于子牙河右侧，是结合修筑子牙河右堤开挖的一条人工河道。该河道上起滏东排河下的冯庄闸，下至天津市大港区新马棚口村，是黑龙港流域的骨干排涝河道。北排河口建有挡潮闸，闸门宽度76m，设计流量500m3/s，校核流量900m3/s。河口长约3.7km，属于短引河口。河口设计底宽76m，设计比降1/19500，朝向正东。该河口淤积也比较严重，闸下最大淤厚达4.8m。3.子牙新河口子牙新河口位于渤海湾西岸、独流域河口的南侧，地处天津市大港区最南边的马棚口，是子牙河的入海尾闾，以行洪排涝为主。该河口为典型复式河床，分为滩地和主槽，河道左右两堤距为2.53.6km，主槽宽约40m，行洪以滩地为主，主槽用于一般年份的排沥和排涝。河口最大入海泄量9000m3/s，其中主槽设计泄量600m3/s。1967年在马棚口处子牙新河口修建主槽挡潮闸，闸门共3孔，总净宽度为24m，其中中孔宽10m。闸底板高程-4.3m，上游设计水位1.65m，深槽（平滩）的设计泄量300m3/s，主槽最大设计泄量600m3/s。河口主槽挡潮闸引河长约3.6km，属于短引河。主槽河底是以倒坡形式伸向外海，比降为1/27600。河口出流方向基本正东。子牙新河口现状淤积，主要表现在闸上、下的主槽内。到1998年，在主槽挡潮闸以上10km至闸下3.6km引河内，累计淤积约541m3，闸址部位平均淤高45m。在汛前不进行清淤的情况下，主槽降低过流能力最大可达93%。4.陡河口陡河口位于渤海湾北岸、河北省丰南县境内，在涧河村附近入海。陡河为排洪排沥河道，人工开挖于1966年。为了防潮蓄淡，1967年在河口建一陡河防潮闸，并于1977年进行了扩建。陡河闸总净宽57m（19孔），闸底板高程0.0m（大沽基面），顶高程3.2m。闸上游设计水位3.42m，设计泄量392m3/s。陡河口从陡河闸算起，全长约2.1km为短引河口，河底设计比降1/10000。河口基本朝向正南。陡河口现状淤积也比较严重，目前在闸下2.1km河道内，淤积总量约56万m3，最大淤厚2.5m。降低泄流能力为83%。5.沙河口沙河口位于渤海湾北岸、陡河口以西约10km处。沙河为排洪排沥河道。1975年建河口防潮闸（沙河闸），闸门净宽64m，闸底板高程-1.2m（大沽基面），顶高程3.6m。上游设计水位3.4m，设计泄量502m3/s。沙河口从沙河闸算起，全长约3.7km，为短引河口，河底设计比降1/10000。河口基本朝向正南。沙河口闸下目前淤积也较严重，最大淤厚3.0m，淤积总量150m3。降低泄流能力64%。河北省主要泥质河口基本情况见表1。3表1 河北省主要泥质河口基本情况表河 名地 点河 流流域面积(km2)引河长度（km）河 底比 降设计流量（m3/s）闸门净宽(m)闸 底板高程(m)比 较年 限淤积长度（km）淤积厚度（m）淤积总量（万m3）现状泄流能 力（m3/s）原 设 计过流能力（m3/s）过流能力下降（%）南排河口黄骅李家堡南排河1370723281/1680055276-3.019701999224.014687355287北排河口天津大港区北排河8873491/19500500763.74.8100(估)10850079子牙新河天津大港区子牙新河463283.691/27600(倒坡)30024-4.3(黄海)196719983.64.55412030093陡河口丰南县陡河13402.291/10000392570.0(大沽)19982.12.5567039283沙河口丰南县沙河8483.791/1000050264-1.2(大沽)19983.73.01501805026423158总之，河北省五个主要泥质河口建挡潮闸后均发生淤积，影响了河道的行洪能力。河口挡潮闸下发生淤积的普遍性与严重性已引起了人们的关切。1974年6月水电部在天津召开了“北方河口泥沙问题座谈会”。会议提出“利用潮汐动力、辅以机械措施，作为防治河口回淤试验研究的主要课题”。同年8月水电部北京水利科学院泥沙所等部门在子牙新河河口利用1974、1975两年汛期进行潮汐观测试验。试验结果证明，采用机船拖淤的办法是减少挡潮闸下引河淤积的一种有效措施。为推广这一成果，1975年10月由水电部主持在沧州市召开了全国沿海各省机船拖淤现场经验交流会。会上原河北省水利厅厅长张子明代表河北省介绍了河北省一年来拖淤进展情况，并宣布成立河北省入海河口防淤减淤指挥小组，下设实验站，统抓全省拖淤工作，要求在一、二年内基本改变挡潮闸下严重淤积局面，并向以船养船，经费自给的方向发展，站址设在现在的河北省南运河河务管理处海口闸所。由于北方河口采用机船拖淤法解决河口淤积的效果较好，1977年第135期水利简报以“机船拖淤是恢复河口泄水能力的好办法”一文做了报导，李先念主席对此文做了批示。为进一部推广机船拖淤的经验，1977年10月由水电部在天津召开了“河口拖淤现场会”，并介绍了陡河拖淤的经验，河北省陡河河口，是1974年开始采用机船拖淤的办法，使淤积多年，前后开挖多次，耗资100多万元的河口，又恢复了泄洪航运能力。会议要求：沿海各省在1980年前，挡潮闸有淤积的河道都要开展机船拖淤，到1985年要彻底解决，恢复河道的设计能力。从19761980年，河北省先后对陡河、子牙新河、南排河及北排河等入海河口进行拖淤，共完成拖淤经费219万元，专用拖船机船19只，计1945马力，累计拖淤土方量1082万m3。由于河北省在机船拖淤解决河口淤积方面取得了一定成绩，1978年在全国科学大会上获得“为在我国科学技术工作中作出重大贡献者”奖状，1979年“机船拖淤解决入海口淤积”获河北省科委科技进步三等奖。目前，河北省只保留了南运河河务管理处两艘280kw、一艘430 kw的拖淤工程船对子牙新河、青静黄排水渠和北排河入海河口进行拖淤，对其他河口淤积治理开展较少，河北省南运河河务管理处的三艘拖淤工程船配有船员7名。二、 发展趋势及与国内外的差距由于目前河道入海径流量大大减少，利用闸下自然潮汐的动力进行机船拖淤的方式使拖淤的效率还不高，拖淤成本比较大。为了进一步解决这个问题，近年来，许多科研单位进行了一系列的科学研究：1.南科院利用江苏省梁垛河闸进行纳潮冲淤试验试验结果表明：高潮时纳潮，然后关闭闸门等下游水位下降，利用上下游水位差宣泄潮水，冲淤效果并不好。因为纳潮后关闭闸门至下游水位降低，这个过程势必延长了憩流时间，使泥沙有充分的时间大量落淤；开闸泄流时，又由于纳潮河段短，很快水就流完，不利于冲淤。经验是：开闸后不关闸，利用潮进潮出，效果较好。2.天津市水科所曾对在海河实行纳潮冲淤的问题进行过一些研究。1988年，惠应在天津水利上发表了对海河下游纳潮冲淤等问题的几点意见的文章，其主要观点是：海河下游应用纳潮冲淤，在目前还不具备条件。因为闸下游淤积严重，泄洪水位很高，闸上游排沙效率极低，纳潮反而要增加淤积。海河闸上游岸堤防因失修残缺，使闸上游没有纳潮库容。所以首先要维修两岸堤防，解决闸下游淤积（包括拦门沙），使闸下游泄洪水位下降，如果闸下水位下降到1963年水平，可以进行纳潮冲淤。在二道闸之间用抽水冲淤的办法来扰动淤沙，水位下降到1959年水平，那么纳潮冲淤配合抽水冲淤效果就更好。张相峰认为：修建二道闸后由于有通航要求，在一定的条件下允许有一定的海水进入河道，为纳潮冲淤创造了条件。据估算：一次落潮冲淤可用水量为0.058亿m3，冲淤时始终维持闸上水位高于闸下水位0.2m左右，计算起始和终止流量分别为950和840m3/s，冲淤时间约为1小时50分，估算结果表明纳潮冲淤水力条件是具备的，而纳潮规模大小和具体运用方式还要进一步研究。3.水科院泥沙所曾庆华提到1970年在海河进行纳潮冲淤，水利部天津勘测设计院朱杰介绍：当时曾设想过进行纳潮冲淤，考虑泥沙带入闸上游不好处理，因此只进行冲淤试验。当时试验的主导思想是：为了使海河的洪水更顺利地下泄入海，需对闸下淤积采取必要的措施。由于海河闸设计启闭方式为平潮启闭，即在闸上下游水位齐平时方才提（闭）闸门，因此，试验中想改变一下闸门的启闭方式，即：有水头提闸，以便使水量集中，增大瞬时过水流量，增加冲刷效果。试验连续进行十几天，闸上下游水位差从0.4-0.9m不等。对比试验前后横断面资料后，分析认为：试验前后横断面变化不大，认为冲淤效果不明显。从水量集中情况来看，提闸前的上下游水位差在提闸过程中迅速缩小，待到闸门完全提起（约20-40分钟）闸上下游水头基本上恢复到平潮提闸情况下同时间的水头，有水头提闸所造成的水量集中只能影响到提闸后的20-40分钟。4.联邦德国为了解决爱德河诺德费尔德闸下泥沙淤积问题，在闸下34km处修建了爱德河闸，采取纳潮冲淤有效地解决了闸下淤积问题。他们着重研究纳潮冲淤运行方式，即：纳潮时机的选择、闸门合理运用方式等，不仅使闸上、闸下一定范围内形成有效的冲刷，而且大大减少了泥沙进入闸上游河道。海河口除绞吸式挖泥船清淤外，也进行过机船拖淤，由于海河水深，机船拖淤时不能只靠船的螺旋桨搅动。必须用拖淤船拖带拖具完成。19771979年在闸下至绿灯2.1km河段内进行了拖淤工作，采用老式两面齿耙，用80130马力渔轮拖引。后对耙具逐步进行了改进，研制出了掺气旋耕耙具。92年45月在闸下1.22.0km进行了实验，通过这次实验认为，掺气旋耕耙清淤机理和构想是合理的，是一个很好的研究方向，从实验实测资料看，新耙具工作状态下，可使含沙量达到4kg/m3，明显优于旧耙具，可以说新耙具是有发展前途的。综合上述，学者们开展了大量河口防淤减淤的研究工作，取得了一定的成果，它对指导河口的清淤工作起了重大的作用。但，针对河北省河口的具体情况，采用的清淤方式主要是机船拖淤，实践证明是成功的。但海河流域水资源严重缺乏，入海径流日趋减少，减少了机船拖淤的效果。面对这一局面，利用取之不尽，用之不竭的海水资源，采用纳潮冲淤加拖淤是河北省河口清淤的最佳有效方式，应认真研究。纳潮冲淤加拖淤国内、外都做过不少研究，有的以付诸生产实践，并获得成功。河北省的河口由于积累了丰富的拖淤实践，取得了大量的河口的观测资料，通过分析挡潮闸引河淤积的原因、特点和运动规律，进行认真的理论分析，可找出河口的有效治理方法。三、 主要经验与做法对泥质河口河道淤积的治理，近些年有关单位采用了很多措施，如采用了链斗式挖泥船、耙吸式挖泥船、绞吸式挖泥船及机船拖淤等多种清淤方式。因链斗式挖泥船虽然可不用排泥场，但主要适用于砂质或泥质坚硬的河床，对于泥质河床，则不适用，且清淤单价高；耙吸式挖泥船由于其吃水深度较大，工作时间短，对北方河口的清淤也很难适用。近年来，海河、独流减河等北方河口清淤主要以350m3/h绞吸式挖泥船挖泥及机船拖淤为主。通过对河北省各河口的拖淤实践及研究证明，纳潮冲淤结合机船拖淤