5.2 模型试验研究成果

5.2 模型试验研究成果

(1)南京水利科学研究院《波浪、潮流、泥沙及台风等极端环境条件对建港、航道的影响及关键技术研究》建立了包括长江口杭州湾在内的平面二维潮流泥沙数学模型,研究了横沙港区方案形成后对相邻水域的水动力影响,并进行了回淤分析。

图6 新港建设后周边落急、涨急流速变化分布图

①新港建设后的流场变化。横沙新港方案形成后,即圈围和港区均形成后,相对本底方案的涨、落急流速在一定范围内发生一定程度的变化。

②外航道及口门横流。港池口门至10 m等深线处,受航道开挖作用,旋转流性质不强,涨、落潮横流基本在0.3 m/s左右;10 m等深线以外处,流速旋转流特性强,最大横流在0.4~0.7 m/s。

③回淤预测。结合潮流和泥沙场模拟情况,利用经验公式对港池、航道正常天气下的回淤进行分析估算,并对一次大风过程航道骤淤进行了估算。

表2 横沙新港港池及外航道回淤强度与回淤量统计

(2)上海河口海岸科学研究中心《横沙大道延伸和浅滩成陆对长江口深水航道影响和对策研究》报告中,除对现有方案进行潮流泥沙场的研究外,另根据模拟结果提出了口门布置的优化方案,并进行了对比。

①新港建设后的流场变化。根据模拟结果,横沙新港建设后,与现状条件相比,周边潮流场的涨、落急流速相对变化情况如图7所示。

图7 新港建设后周边落急、涨急流速变化分布图

②外航道及口门横流。

表3 外航道及口门横流 (m/s)

注:优化方案考虑将外航道口门延伸至-8m等深线位置。

③回淤预测。由含沙量场分布的模拟结果来看,横沙新港北侧的高含沙量区对航道口门有一定影响,口门延伸后可减轻该影响。原方案及优化方案下,通常天气回淤量及大风期骤淤量见表4和表5。

表4 方案实施后的港区及外航道年回淤量及年平均淤积统计

表5 方案实施后的港区及外航道骤淤统计

5.3 长江口深水外航道段开挖后水深变化观测资料分析

本次规划的-20m深水航道位于长江口外航道的北侧12km,属于同一类海域,水文、潮流、泥沙和波浪条件基本类似;航道开挖后的水深变化、回淤情况,对规划的深水航道有借鉴作用。长江口深水外航道W4~W5段长度18km,宽度350~400m,开挖从-11.5m到-13.5m,从2010年1月开挖以来至今有连续6年逐月的观测资料。

表6 长江口深水外航道段(2010—2015)冲淤量统计

(续表)

图8 长江口深水外航道位置图

长江口深水外航道开挖后的水深变化特点初步分析如下:

(1)外航道开挖后水深较为稳定,回淤量较小,每年平均淤积量为327万m3,淤积强度0.4 m;每年维护挖泥量较小,每年平均240万m3,本段航道开挖后维护较容易。

(2)航道的年内冲淤变化来看,枯水期略有冲刷,平均每年冲刷量为530万m3、冲刷强度为0.65 m;洪水期略有淤积,平均每年淤积量为858万m3、淤积强度为1.04 m,冲淤幅度较小,0.65~1.04 m。年内最大的淤积主要是7—8月台风引起(期间台风情况见表6)。

(3)航道开挖成槽率较高,开挖后近一年时间内回淤较小,呈冲刷状态。

(4)长江口外航道开挖后回淤主要发生在近岸段(D3.5段),淤强0.56 m,远大于外海段(D3.6段,淤强0.3 m),近2倍。

横沙新港规划的深水航道与长江口外航道相距不远,除设计水深、宽度有所差异外,属同类海域,引起泥沙回淤的因素在规划的深水航道也是使用的,可以用于预测规划的深水航道开挖后的回淤情况。根据长江口外深水外航道开挖以及每年维护的情况来看:水深稳定、回淤量不大,每年维护挖泥量较小。参照国内类似的连云港30万t深水航道的开挖成功和洋山港16 m深水航道的使用情况,可以说明横沙新港规划的20 m深水航道可挖性较好、回淤量预计是可以接受的,在技术上也是可行的。