4.2 横沙成陆对周边影响分析
横沙东滩是横沙岛东侧的大型水下浅滩,也是长江口门三大拦门沙浅滩之一,是北港与北槽的主要水沙交换区域。本次布置的横沙不同成陆方案减小了滩槽泥沙交换,束窄了过水断面,对周边汊道及工程会产生一定的影响,潮流、泥沙型研究主要成果如下。
4.2.1 对长江口河势格局影响
1)纳潮量变化
横沙东滩新陆域成陆后,增加了上下游河槽阻力,减小了纳潮容积及过水断面面积,也在一定程度上减小了长江口纳潮量。对周边汊道分流也会产生不同程度的影响。
工程对长江口纳潮量的影响主要集中在横沙新陆域两侧的北港下段及北槽河段,其中对涨潮潮量的影响较为明显,工程后一个潮周期内涨潮量的变幅大于10%,而落潮量的变化均较小,落潮量变幅基本在3%以内。由于本次模型计算为定床模型计算,没有考虑工程后地形的调整,对潮量的影响会偏大,工程后各汊道潮量的变化会随着地形的调整有所恢复。
图21 横沙成陆方案采点、断面布置
表6 方案前后涨、落潮潮量变化
2)分流比变化
横沙新陆域整体成陆后,北港涨、落潮分流比均有所减小,南港则有所增加;北槽涨潮分流比略有增加,而落潮分流比略有减小。分流比整体变幅不大,其中落潮分流的调整幅度在1%以内,而涨潮分流的调整幅度在2.5%以内。可见横沙新陆域方案实施后对长江口的分流格局影响不大。
表7 方案前后主要断面落潮分流比变化
4.2.2 对长江口周边航道的影响
图22给出了方案实施后涨、落急时刻流场矢量图。
图22 方案实施后涨落急流场图
图23给出了方案实施后涨、落潮最大流速变化图。
图23 方案实施后涨落急流速变化图
横沙成陆方案实施后,大范围流场没有变化,变化主要集中在北港下段及横沙东滩外侧。方案后,由于北港整治工程归顺水流,北港下段旋转流性质转变为往复流;横沙东滩外海侧旋转流特性也有所减弱;北槽口外水流变化较小,仍为旋转流,北槽内涨潮时由南向北的横向流也有所减弱,涨潮流向与航道夹角减小。
从涨、落急流速变化图中可以看出,北槽中上段(包含目前回淤困难段)涨落急流速以增加为主,有利于航道水深的维护。北槽下段流速由于阻力增大,涨落潮动力略有减弱,流速有所减小;北港拦门沙以上河段流速略有减小,但该处水深相对较深,北港拦门沙浅段流速以增加为主;横沙通道流速有所增加;工程对其他水域流速影响不大。
1)方案对北槽航道影响
方案实施后,北槽落潮流速变化较小;涨潮流速变化较大,口门处(P~U)单元流速减小0.02~0.08 m/s,P单元以上流速增加0.05~0.25 m/s(图24)。
北槽中上低流速历时减小1~2 h;口门处(P~U)低流速历时增加0.25~0.75 h(图25)。
2)方案对南槽航道影响
方案实施后,南槽落潮流速变化较小,变幅在0.05 m/s内;涨潮流速进口段略有增加,增幅在0.02~0.10 m/s(图26)。
图24 方案后北槽航道涨、落急流速沿程分布
图25 方案后北槽航道流速历时沿程分布
图26 方案后南槽航道涨、落急流速沿程分布
3)方案对北港航道影响
方案实施后,北港涨、落潮流速变化趋势一致,BG10以上流速均有所减小,落潮流速减小0.02~0.10 m/s,涨潮流速减小0.02~0.25 m/s,BG10以下均有所增加,落潮流速增加0.02~0.10 m/s,涨潮流速增加0.10~0.60 m/s(图27)。
图27 方案后北港航道涨、落急流速沿程分布
4)方案对南港航道影响
方案实施后,南港流速变化较小,涨潮流速增加0.10~0.20 m/s(图28)。
4.2.3 对青草沙水源地影响
于青草沙水源地沿堤取7个采点,统计流速、水位见表8和表9。
图28 方案后南港航道涨、落急流速沿程分布
表8 横沙成陆后青草沙水库流速变化 (m/s)
表9 横沙成陆后青草沙水库水位变化(85基面) (m)
图29 青草沙水源地采样点布置示意图
横沙成陆实施后,青草沙水源地取水口涨、落急流速变化较小,落潮流速减小0.01~0.03 m/s,涨潮流速减小0.04~0.09 m/s;高低水位均有所抬高,高水位抬高0~0.02 m,低水位抬高0.02~0.04 m。
4.2.4 方案对长江口水位影响
表10给出了横沙成陆方案后长江口主要潮位站高低潮位变化情况。长江口水位主要以抬高为主,高水位抬高5~20 cm,低水位抬高2~5 cm。
表10 方案后长江口主要潮位站潮位变化 (m)
4.2.5 结论
(1)横沙成陆方案对总体河势格局影响不大,落潮分流的调整幅度在1%以内,而涨潮分流的调整幅度在2.5%以内。
(2)横沙成陆方案对流场影响整体上来说主要集中在工程区域,主要包括北港中下段、北槽,北港上段;南港和南槽的影响略小;圈围方案对由北槽中下段往北的涨潮流的截断作用较为明显。北槽中上段的涨潮流的强度增加,且北港的中上段涨落潮流均有所减小,其流场变化导致的河势变化和航道回淤影响需要泥沙模型进一步研究。
(3)横沙成陆方案对青草沙水源地影响较小,流速减小在0.10 m/s内;高低水位略有抬高。
(4)横沙成陆方案后,长江口水位略有抬高。