长江河段的航道高回淤量整治措施探究

作为长江航运开发的重要课题,长江中下游河段的航道治理研究越来越得到重视。长江口深水航道的治理工程分为一期、二期、三期工程,主要是对北槽和南北槽分流口进行大规模地河口整治工作。三期工程自2006年开工之后,航道的维护疏浚量迅猛上升,沿航道的回淤分布不均匀。该文从实践角度提出了河口治理中高回淤量整治的相关措施。     

长江口北槽悬沙输移机理分析

运用通量机制分解法对长江口北槽深水航道的实测水文泥沙资料进行了分析,将悬沙通量分解成了8个动力项,从平流输沙、潮泵效应输沙和垂向净环流输沙三方面综合分析了长江口北槽的悬沙输移特征。研究结果表明:在水文资料实测年份时,北槽输沙主要来源于上游来沙;平流输沙项占总体净输沙的比重最大;潮泵输沙所占比例较小;航道内的各测点的垂向净环流输沙主要受欧拉余流控制;深水区悬沙含量垂向变化明显,河口浅水区,表底余流方向不同,垂向净环流输沙作用增强。     

长江口北槽丁坝坝田区潮流及污染物迁移扩散特征

为研究长江口深水航道北槽坝田水流结构,基于非结构网格FVM法,建立了长江口大范围二维潮流水质耦合数学模型,在数学模型验证良好的基础上,对北槽涨落潮水流结构及坝田污染物扩散进行了研究。结果表明,北槽中上段北坝田高潮位明显高于主槽,北槽下段,高潮位与主槽相近;南坝田高潮位大都高于主槽,南北坝田低潮位与主槽相近;坝田污染物落潮时释放扩散速度较快,南侧坝田污染物扩散速度比北坝田快,大潮坝田污染物扩散速度比小潮快,坝田外部污染物扩散速度比坝田内部快;坝田释放污染源后,污染物随涨落潮流在坝田与主槽内运动,短时间内污染物进入航道的量较少。     

长江河口南北槽分流口工程及瑞丰沙地形变化对分流比的影响

分析了南北槽分流口河段的地形特征及其在人类活动影响之下的演变过程,利用高分辨率FVCOM模型研究了分流口潜堤工程的修建、潜堤方向的偏转以及分流口上段瑞丰沙地形变化等因素对南北槽落潮分流比的影响.结果显示,现有的分流口潜堤对北槽落潮分流比的影响较小.潜堤向北偏转时北槽落潮分流比减小,向南偏转时增加,潜堤向南偏转对分流比的影响大于北偏.瑞丰沙中沙基本消失、下沙萎缩及南港主流的北偏有利于水流进入北槽,从而明显增加北槽上段面落潮分流比.而由于横沙通道对水通量的调节,北槽下断面落潮分流比增加甚微.     

长江口南汇边滩围垦工程对流场和盐水入侵的影响

考虑枯季一般状况的径流量和风况,数值计算和动力分析南汇边滩围垦工程对长江河口流场和盐水入侵的影响.南汇边滩围垦工程实施后,南槽喇叭口形状减小,改变了涨潮流和纳潮量.研究表明,围垦工程导致南槽大潮期间纳潮量减少13%,小潮期间减少16%,越过深水航道导堤的涨潮流减小;从南槽向北的越堤盐通量减小,导致北槽向海的盐通量减弱,中上段向陆的盐通量减弱,工程东南侧向陆的盐通量减弱,但因南槽口门处缩窄向陆的盐通量增强.围垦工程后南槽盐度锋面减弱,大潮期间南槽口门处和工程东南侧盐度上升,量值超过1.0;因纳潮量、越堤流和向陆盐通量减小,南槽中上段、北槽和横沙东滩盐度下降,量值超过0.5;北港和崇明东滩盐度上升,盐度超过0.5.小潮期间因潮动力减弱口门处的涨潮流和向陆盐通量减小,整个南槽盐度下降,量值超过1.5.因围垦工程后南槽盐度锋面减弱,阻挡径流进入南港的作用减弱,大潮和小潮期间北港净分流比略微减小,南槽的分流比大潮和小潮期间分别比工程前增加了1.57%和1.50%.     

科技短波

长江口深水航道(一期8.5米水深)治理竣工并试通航经国务院批准,由交通部、上海市、江苏省共同投资建设的、倍受航运界关注的长江口深水航道治理工程一期工程已交工验收。作为负责深水航道水上安全管理的上海海事局,在《中华人民共和国海上交通安全法》等法规授权和职责范围内,对长江口深水航道进行了航标重新布设、调整,各航段水文测验,锚地扫描,实船试验,大型船舶试航等一系列前期工作,并认真分析大型船舶试验期间的情况,制定《长江口深水航道试通     

长江口横沙浅滩挖入式港池对流场的影响分析Ⅱ:对周边流场影响

横沙浅滩挖入式港池规划方案工程空间尺度巨大,必然对邻近的北港,特别是北槽深水航道产生一定程度的影响.本文基于经过检验的无结构三角高分辨率长江口FVCOM模型,对规划方案的不同平面布置进行模拟分析对比.结果表明,从流场整体态势、典型站位的大小潮动力特征可以看出,横沙浅滩挖入式港池南线、北线方案对北港和北槽的水动力特征并没有造成非常显著的变化,总体上呈现较为微弱的影响,而南线方案对北槽外航道影响较北线方案更为明显.两方案都造成北港往复流特征更趋明显.且南线方案横流更为显著.综合分析,北线方案叫南线方案对周边流场影响较小.     

开辟长江口深水航道 建立上海国际航运中心

开辟长江口深水航道,在长江口内建立国际集装箱枢纽港是建成上海国际航运中心,以实现以上海浦东开发开放为龙头,尽快把上海建成国际经济、金融、贸易中心,带动长江三角洲和整个长江流域地区经济新飞跃的关键举措。在长江口南支南港的北槽采用整治与疏浚相结合的治理方案,修建双导堤和丁坝,以束水归槽,并浚深航槽,可以使长江口栏门沙滩顶水深从6m分期加深到8.5m、10m和12.5m,最终使第三、四代集装箱船可以全天候通行,第五、六代超级集装箱船和10万t级散货轮乘潮进出。同时需建设长江三角洲综合交通运输网。     

长江口北槽落潮分流比变化原因分析

将长江口南槽和北槽作为一个整体系统,利用实测地形资料和FVCOM数值模型计算流场,研究近10余年北槽落潮分流比变化的水动力原因.通过分析发现,北槽总体呈现断面面积减小和水动力减弱的趋势,而南槽相反,断面面积和断面流速均形成增长的态势,从而在整体上形成了北槽分流比逐渐降低的过程.南北槽断面面积和流速的共同作用导致落潮分流比的变化,定量分析得出断面面积的相对变化比断面流速的相对变化对分流比的影响更大.     

长江口横沙浅滩挖入式港区的规划思路和关键技术

为落实中央政府关于"到2020年上海建成国际航运中心"的要求,适应世界航运业的船舶大型化、泊位深水化的发展趋势,上海迫切需要规划开辟新的深水港区.通过反复研究、论证和比较,本文提出:横沙浅滩是目前上海开辟新港区的最佳场所;建设挖入式港区,不但可以规避长江河口拦门沙与最大浑浊带影响,还可形成包括水深20 m以上的大量深水码头岸线,满足上海港今后20～30年的持续发展需求;优化规划方案可以避免对长江口深水航道工程产生不利影响;北槽深水航道的疏浚土可用于横沙浅滩的前期促淤成陆,挖入式港池水域的开挖土可就近提供大规模陆域形成所需的优质土源,从而大大节省陆域回填成本.     

长江口南港泥沙运动的水动力条件

应用流体运动最小阻力原理导出了分流角发育的理论计算公式，并在弓形断面假定条件下，对不同宽度比时的分流作了计算，得出了与实测值相一致的结果；同时还定时地证明了长沙南北港、南北槽分流角发育由小到大，直至极限而消亡的规律，分汊水槽试验表明推移质大多偏向支汊，原因是在分流口支汊一侧由于边界层脱离而“搓”出一个个旋涡以吸引底沙、分析得知，从南港主槽下泄的落潮流，在扩散角增大处，也会产生旋涡并吸引底沙经南槽输移入海。     

整治工程后长江口南北槽的分流分沙季节特征

利用2009年2,4,8和11月共4次长江口南北槽的全潮水文泥沙测验数据,分析全年4个季节期间长江口南北槽的分流、分沙特征.结果表明:南槽的分流比、分沙比均大于北槽的分流比、分沙比,进入南港河道的水流、泥沙通过南槽的通量大于其通过北槽的通量.在春夏秋3个季节,南北槽均处于由陆向海输运格局;在冬季,南槽处于由海向陆输移状态,泥沙更易于南槽落淤,而北槽处于由陆向海净输移状态.与2006年,2007年冬季相比较,长江口三期整治工程实施后,北槽的水动力作用进一步加强.     

南水北调中线输水渠道中分水口的影响

为研究南水北调中线输水渠道中分水口流量变化对干渠的影响特征,选取天津分水口为例,采用一维Saint-Venant数学模型模拟计算该分水口各种分水状态下干渠中的水流过渡过程。采用虚拟渠道等效糙率法来模拟渠道中各类型的输水建筑物的影响。得出该分水口关闭时间超过33.6 h会导致紧邻下游端的西黑山节制闸前水位出现漫顶,分水口前水位下降速度与分水口流量变率呈线性变化关系,并给出了其拟合公式。     

南水北调中线输水渠道中分水口的影响

为研究南水北调中线输水渠道中分水口流量变化对干渠的影响特征,选取天津分水口为例,采用一维Saint-Venant数学模型模拟计算了该分水口各种分水状态下干渠中的水流过渡过程。提出采用虚拟渠道等效糙率法来模拟渠道中各类型的输水建筑物的影响。得出该分水口关闭时间超过33.6h会导致紧邻下游端的西黑山节制闸前水位出现漫顶。分水口前水位下降速度与分水口流量变率呈线性变化关系,并给出了其拟合公式。     

河流网引水分沙的动力学瞬态模拟

汇流是河网上最基本的自然过程.引流则通常与水利工程相关.汇流和引流都会引起水沙变化,进而影响河道冲淤状态的变化.相较而言,对河道冲淤状态的研究更具现实意义.通过建立基于汇流-引流的河流网泥沙动力学模型,分析了在某一河段引流对其下游河段的影响,探讨了水沙变化与河道的冲淤调整.模型的模拟结果能够定性再现黄河上引流与河道冲淤之间的关系,即"引流增淤".瞬态过程显示了冲淤动力学对分流比的强烈依赖:显示了冲淤动力学对水沙条件的复杂依赖.本研究发现了冲淤量沿程分布的指数标度律,获得了关于河网泥沙输移动力学的一些新理解.     

长江口瑞丰沙串沟成因分析

根据长江口历年海图,分析南港瑞丰沙串沟的形成机理.瑞丰沙头南淤导致南港上段主流南偏,主流受南岸顶托后,使南港中段主流北偏并冲刷瑞丰沙体下段形成串沟.20世纪90年代末,宝山北水道的发展以及南沙头通道丰富的泥沙来源是瑞丰沙头南淤的主要成因.2002年9月的南港实测水文资料以及水动力模拟结果证实了南港主流的摆动情况.     

跨流域调水及其对陆地水循环及水资源安全影响

跨流域调水是解决我国区域水资源配置的重要手段与途径,也是21世纪全球水系统计划科学前沿和我国北方水资源安全保障关注的重点问题.本文研讨了与气候变化与跨流域调水联系的陆地水系统概念,分析了与环境变化问题联系的国际发展态势.以跨长江、黄河、海河流域的南水北调中线调水区和北京受水区为典型区域,论述我国南水北调重大调水工程实施对陆地水循环影响及水资源安全保障研究关键科学问题,提出该复杂性问题研究的若干重点、研究途径与方法.     

南水北调西线工程对西北四省（区）经济发展的拉动作用

南水北调西线工程是针对黄河流域综合治理与开发的战略性工程。不仅给西北四省（区）带来巨大的经济社会效益,而且还带来良好的生态效益。本文主要论述了南水北调西线工程对该区经济发展的拉动作用。     

基于Bayes决策的蚁群优化算法

基于Bayes决策理论,提出了一种可以改进蚁群算法搜索性能的有效方法;针对基本蚁群算法中存在的"停滞"现象,对蚂蚁个体的寻优过程采取了隔代强化的措施,使算法具备较强的发现新解的能力,再采用后验分析对蚁群算法中的转移概率进行调整,使得改进后的蚁群算法在随机搜索过程中呈现出自组织特性,蚂蚁个体利用各自的后验知识不断地强化那些能"经受考验"的可行解,从而有效地压缩了搜索空间,提高了搜索效率.试验结果表明,该方法无需知道转移概率的先验分布,在解空间的全局寻优时具有良好的收敛性和鲁棒性.     

钱塘江九溪新增引水工程对下游水厂取水口含氯度影响评价

基于河流一维水质模型基本理论，采用流场与水质耦合求解法，对钱塘江九溪新增引水工程在不同引水方案和水组合下，对钱塘江下游各水厂取水口含氯度的影响进行了数值计算和分析．分析结果表明，九溪新增引水工程使下游水厂引水口含氯度超标时数增加不多于100h，在可承受范围之内．