长江口泥沙运动形式分类及对深水航道淤积影响
长江口泥沙运动形式分类及对深水航道淤积影响
程海峰;刘杰;韩露;王珍珍;张国庆;叶婷婷
【期刊名称】《水科学进展》
【年(卷),期】2022(33)5
【摘要】潮汐河口泥沙运动复杂多变,科学划分泥沙运动形式并评估其对航道淤积的影响,是厘清航道淤积泥沙来源、制定有效减淤措施的关键。
基于长江口深水航道所处南港—北槽河段2015年和2018年洪季、枯季表层沉积物和近底悬沙的现场采样数据,分析提出潮汐条件下推移质、悬移质和时推时悬泥沙3类泥沙运动形式的粒径划分方法,量化3类泥沙对深水航道淤积的贡献比例。
结果表明:近底悬沙级配曲线上拐点粒径对泥沙由推移质向悬移质转化具有较好的指示意义;长江口南港—北槽悬沙、底沙交换显著,深水航道淤积物中除仅做推移质或悬移质运动的泥沙外,还包括大量的时推时悬泥沙,其在航道淤积泥沙中的占比最高,约达50%~60%;南港段航道洪季、枯季推移质淤积占比分别为36%和26%,高于悬移质的6%和13%;北槽段航道悬移质落淤泥沙占比为44%~48%,明显较推移质3%~6%的占比高。
3类泥沙运动形式粒径划分方法为深化潮汐河口泥沙运动规律认识、判别航道淤积泥沙来源提供了新途径。
【总页数】12页(P754-765)
【作者】程海峰;刘杰;韩露;王珍珍;张国庆;叶婷婷
【作者单位】上海河口海岸科学研究中心河口海岸交通行业重点实验室;河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TV142
【相关文献】
1.基于实船试验的作业耙吸船对长江口深水航道通航影响
2.巢湖风浪特征及泥沙运动对口门航道淤积的影响
3.长江口12.5 m深水航道利用边坡交会对疏浚的影响
4.长江口深水航道治理一期工程实施前后北槽最大浑浊带分布及对北槽淤积的影响
5.长江口深水航道治理一期工程前后泥沙运动特性初步分析
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长江口深水航道治理一期工程实施前后北槽最大浑浊带分布及对北槽淤积的影响
泥沙研究 2005年10月Journal of Sediment Research第5期长江口深水航道治理一期工程实施前后北槽最大浑浊带分布及对北槽淤积的影响周海1,2,张华2,阮伟2(11河海大学交通与海洋工程学院,江苏南京 210024; 21上海航道勘察设计研究院,上海 200120)摘要:以长江口深水航道治理一期工程实施前后的水文同步测验资料、浮泥观测分析资料、水下地形测量资料以及航槽回淤统计资料等为依据,首次对北槽深水航道一期工程实施前后最大浑浊带的分布规律进行系统总结和分析,研究评价了北槽最大浑浊带的分布对北槽航槽淤积和拦门沙地形发育的影响,研究成果可为北槽深水航道治理二、三期工程的顺利实施提供参考,同时澄清一些认识。
关键词:长江口深水航道治理一期工程;最大浑浊带;回淤;拦门沙中图分类号:U61716 文献标识码:A 文章编号:04682155X(2005)05200582081 引言在河口地区存在盐淡水交汇现象,盐水以异重流形式楔入水体底层,淡水则被托浮在盐水上向外海输送。
当盐淡水混合时,河流携带的泥沙因遇到含电介质的海水及颗粒间的相互碰撞而发生粒聚、沉降。
泥沙下降至盐水楔后因下层环流的作用而向楔顶方向运动并集聚。
因此在楔顶附近泥沙浓度最大,形成最大浑浊带。
早在1893年,在法国的G ironde河口首次观测到最大浑浊带[1]。
此后,Bowden、Uncles&Stenphens、Odd以及P ostma等人对最大浑浊带的分布和形成机理进行了广泛研究。
长江口的盐淡水交汇基本属于缓混合型,有利于最大浑浊带的发育。
从上世纪60年代,国内学者对长江口盐水楔异重流、盐淡水交汇中的最大浑浊带问题、细颗粒泥沙的絮凝和沉降特性、长江河口环流及悬沙输移规律、长江河口的滞流点分布以及水沙运动特性和航槽回淤规律等问题从不同角度进行了研究。
北槽是长江口入海航槽之一(图1)。
长期以来,北槽最大浑浊带的存在和上下摆动,在很大程度上影响着北槽水下拦门沙地形的演变。
长江口潮滩水动力过程、泥沙输移与冲淤变化
长江口潮滩水动力过程、泥沙输移与冲淤变化【摘要】：长江口滨岸潮滩环境在咸淡水交替、出露和淹没交替、冲淤交替等海陆交互作用的影响下，波潮流水动力作用强烈，泥沙输移和物质交换频繁。
长江每年携带巨量泥沙堆积于河口滨岸地区，形成了大片宽阔的淤泥质潮滩，每年以数十米的淤涨速率不断向海推进，为城市空间拓展提供了丰富的后备土地资源。
但随着人类对潮滩大规模围垦等经济活动的加剧，导致生物多样性减少，生态环境质量降低，产生了对该地区可持续发展的潜在威胁。
河口潮滩水沙过程及冲淤变化研究，引起了国内外学者的重视，分别从地貌、沉积、水文、生物、地球化学等不同角度进行了大量有益的探索。
但对潮滩水动力过程的实地观测十分有限，阻碍了完整潮流泥沙运动模型的建立，影响了泥沙输移规律和冲淤变化研究的进展。
本文依托国家自然科学基金重点项目“长江口滨岸潮滩复杂环境条件下物质循环研究”(批准号：40131020)，选择了长江口崇明东滩敞开型潮滩为研究对象，设置典型断面，在平静天气条件下，实测了水文要素，获得了水位、流向、流速、泥沙含量及粒径等指标4000多个实测数据，着重对长江口潮滩水动力过程、泥沙输移规律及冲淤变化进行研究。
得到如下结论：1．分析得到了潮滩不同部位水动力基本特征：光滩水位涨潮和落潮时间基本相等，而盐沼前缘带水位涨潮时间略短；光滩流速过程线在涨潮初和落潮末出现峰值，呈现“双峰型”特征，盐沼前缘带仅在冬、春季节呈现“双峰型”，夏、秋季节落潮峰值消失，盐沼带四季呈现单峰特征，潮沟过程线为“双峰型”；各测点流向均具回转流特征，在高水位时流向迅速改变，不存在明显的憩流。
滩面各测点的水位资料与横沙水文站同期资料具有一致性，为水文资料系列展延提供有利条件。
2．根据实测数据构建了系列潮滩水动力模型：1)水深预报模型，以横沙水文站为参证站，预报各测点的瞬时水深；2)流速模型，以最大水深为参数，分别预测测点涨潮和落潮期间的最大流速、平均流速；3)滩面测点垂岸流速模型，以瞬时水深为参数，预测瞬时流速，得到各潮次流速过程线；4)总水通量模型，以各潮次最大水深为参数，估算大潮潮次的总水通量。
长江三角洲地区河口淤积对航运影响的定量分析
长江三角洲地区河口淤积对航运影响的定量分析◎ 常胜 吴世新 江苏省水利建设工程有限公司摘 要：为了深入探讨长江三角洲地区河口淤积现象及其对航运的影响，本文采用了综合性的研究方法。
通过采用先进的水文动力学模拟和地理信息系统（GIS）技术，对长江三角洲地区的河口淤积进行了详细的定量评估，并分析了这些策略对航道深度、宽度和航行安全的具体影响。
研究结果表明，采取适当的河道调整和疏浚措施，如优化航道设计和增加定期疏浚，可以有效改善河口区的航运条件，降低淤积带来的风险，从而提高航道的适航性和航运的安全性。
关键词：长江三角洲；河口淤积；航道深度；航行安全；疏浚策略长江三角洲地区不仅是中国的重要航运枢纽，也是国际贸易的关键节点。
近年来，该地区河口淤积问题日益突显，对航运安全和效率构成了严峻挑战。
本研究通过定量方法综合分析了淤积现象对航道的具体影响，利用先进的水文地理数据和动力学模型来评估淤积对航运的影响。
本文的目标是提供科学依据和实际指导，制定有效的应对措施，确保长江三角洲地区的航运安全和效率，支持该区域乃至全球的航运网络发展。
1.长江三角洲地区的地理环境及航运枢纽基本情况1.1地理特征与航运重要性长江三角洲地区，位于长江下游，包括上海市及江苏和浙江省的部分地区[1]。
这个区域以其丰富的水资源和错综复杂的河网系统而闻名，构成了中国东部的核心水路交通网络。
该区域主要由冲积平原组成，河流纵横交错，河道频繁变化。
特别是在河口地区，河床的持续淤积和侵蚀作用导致地形不断变化，给航运带来了挑战。
长江三角洲作为中国内河航运的重要枢纽，承担着大量的货物和旅客运输任务，对地方经济和国际贸易至关重要。
1.2地面沉降监测与数据分析长江三角洲地区自2005年以来建立了全面的地面沉降监测网络，包括GPS监测网络和地下水动态监测网络，涵盖整个区域。
上海市的GPS一级网点共有36点，苏锡常、扬泰通、杭嘉湖地区分别设有33点、34点、21点，总计达到127点。
长江河口典型河段水动力、泥沙特征及影响因素分析
这些典型河段及关键界面的性质以及界面之问的变化情况作深入的研究，为河口资源的开发作出科学的决策。
§２．２资料来源图２．１长江河口段形势图Ｆｉｇ．２．１ＴｈｅｓｉｔＩｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａ１∞ｇｊｉａｌｌｇｅｓｔｕⅡｙ图２．２长江河口测点站位图Ｆｉｇ．２．２０ｂｓｅｒｖａｔｉ∞ｓｔａｔｉ∞ｓｏｆｔｈｅ０Ｉ锄ｇｊｉ蚰ｇｅｓｔＩｌ盯ｙ在长江三峡工程２００３年６月正式蓄水、南水北调工程动工的以来，以及长江口一些开发治理工程的实旌。
为了深化认识河口陆海相互作用的特点，指导长江口的水资源开发保护和河口治理。
２００３年、２００４年洪、枯季在长江口开展了能像模型（５）所揭示的倍周期分岔那样规则，也不可能期望汊道发育能像倍闰期分岔过程那样具有ＦｅｉｇｅｎｂａｕＩｎｕ常数或占常数（林振山，２００３）等。
然而，应用这个简单的非线性模型的动态图象来描述长江河口的大致形态特征，通过和动力学因素具有密切联系的参数（动力学指标）对河口分段，同时分析河口形态的动力学成因具有一定的借鉴意义，也可以为长江口区的分段提供科学理论依据和新的理论思路。
图３．５Ｌｏｇｉｓｔｉｃ摸式的长江河口分段圈Ｆｉ毋３．５Ｓｕｂｓｅｃｔｉ∞ｓｏｆ０Ｉ明ｇｊｉａｌｌｇｅｓｔｕａｒｉｎｅａｒ髓ｉｎＬ０９ｉｓｔｉｃ粥ｄｅｌ参考文献：１陈吉余，沈焕庭，恽才兴等．长江河口动力过程和地貌演变［Ｍ］．上海：上海科技技术出版社２．沈焕庭，潘定安．长江河口最大混浊带［Ｍ］北京：海洋出版社．２００１３．沈焕庭，潘定安．长江河口潮流特性及其对河槽演变的影响［Ｊ］．上海师范大学学报（自然科学版）４．李佳．长江河口潮区界和潮流界及其对重大工程的响应［Ｄ］华东师范大学河口海岸国家重点实验室，２００４５．李九发，沈焕庭，万新宁等。
长江河口涨潮槽泥沙运动规律［Ｊ］．泥沙研究．２００４（５）：３４—４０．６．沈焕庭等长江河口物质通量［Ｍ］北京：海洋出版社．２００ｌ＿７．茅志昌长江河口盐水入侵研究［Ｊ］．海洋与湖沼，１９９５，２６（６）：６４３—６４９。
长江口水动力学及其泥沙运输规律
长江口水动力学及其泥沙运输规律一、长江口概况：长江河口地处我国东部沿海，受到来自流域径流、泥沙和外海潮流、成水入侵、风、波浪及河口科氏力和复杂地形等绪多园了的影响，动力条件多变，泥沙输运复杂。
从陆海相互作用的角度看，长江河口至少存在几个水沙特性不同的典型河段，而每个典型河段又存在不同性质的界面，如：大通河段(潮区界)、江阴河段(潮流界)、徐六径河段(盐水入侵界)、拦门沙河段(涨落潮流优势转换界面)、口外海滨区(泥沙向海扩散的外边界和长江冲淡水扩散的外边界)。
每个典型河段及关键界而都涉及到物质和能量的传输；每个典型河段及关键界面都有其固有性质，且相互影响，可以说河口过程在很大程度上被发生在每个典型河段的界面上各种现象所制约。
二、水动力方程及验证1、长江口水动力过程的研究进展（长江口水动力过程的研究进展）在过去20多年中, 长江口水动力过程研究成果大量来自河口海岸学家、物理海洋学家、海岸工程师、环境流体力学家的文献、著作。
本文的目的是力图把这些文献(以正式发表的文献为准,不包括研究报告)汇集起来,对长江口潮流、余流、波浪、盐水入侵的研究进行总结, 究竟我们对长江口水动力过程了解多少?究竟长江口水动力过程还有哪些问题值得研究?1.1 长江口余流、环流、水团、长江冲淡水基于现场实测资料, 胡辉等1985年对长江口外海滨余流的运动变化特性进行了一定的研究。
研究结果表明: 长江口外余流约为潮流的1/ 2～1/ 5 , 上层余流以向东为主, 中层余流多偏北, 底层余流有偏西的趋势。
径流是长江口外上层余流的重要组成部分,并以冲淡水的形式存在; 中、下层余流则与台湾暖流的顶托和牵引有关。
王康、苏纪兰1987年研究了长江口南港的横向环流、垂直环流及其对悬移质输运的影响。
在前人基础上导出了长江口相对观测层次的物质断面传输公式,增加了反映环流及振荡切变的各种相互关系的有关项。
基于现场观测资料,Wang等1990年研究了长江口水团、长江冲淡水团等的基本特征。
长江入海泥沙的变化趋势与上海滩涂资源的可持续利用
第27卷 第2期2009年6月海 洋 学 研 究JOURNAL OF MARINE SCIENCESV o l.27 No.2June ,2009文章编号:1001-909X(2009)02-0007-09收稿日期:2007-07-18基金项目:上海市科委重大资助项目(07DJ14003-01);国家科技部重点实验室专项课题资助项目(2008KYYW 01);国家自然科学基金资助项目(40721004,40576043);国家海洋公益资助项目(200705020)作者简介:杨世伦(1954-),男,四川乐山市人,教授,博士生导师,主要从事河口海岸环境研究。
长江入海泥沙的变化趋势与上海滩涂资源的可持续利用杨世伦1,ZHU Jun 2,李 明1(1.华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海 200062;2.Environmental,Eart h,and O cean Sciences Depart ment,U niversit y of M assachuset t s,Boston,M assachusett s 02125,U SA )摘 要:在分析1950年以来系列监测资料的基础上,对今后20年长江入海泥沙量和口门区5m 等深线以浅滩涂的冲淤趋势作了初步估计,结果表明:(1)人类活动已导致长江入海泥沙通量减少约2/3。
大通站输沙率从20世纪60年代后期开始出现趋势性下降,尤其是80年代后期以来输沙率下降加快。
1996~2005年的输沙率(2.80亿t/a)比1956~1965年的输沙率(5.04亿t/a)下降了2.04亿t/a,降幅达44%;三峡水库蓄水后的2003~2005年大通站输沙率(1.89亿t/a)比1956~1965年降低63%。
(2)滩涂淤涨速率明显下降。
河口口门区4大滩涂(崇明东滩、横沙东滩、九段沙和南汇东滩)的合计淤涨速率在1958~1977年、1977~1996年和1996~2004年3个时段分别为19.1、5.1和4.9km 2/a 。
长江口北槽航道回淤原因分析
长江口北槽航道回淤原因分析谈泽炜，范期锦，郑文燕，朱剑飞【摘要】摘要：针对2005年以来北槽深水航道回淤量增大且主要集中于中段的特征，系统分析泥沙条件和水动力条件等各类因素变化的影响，指出导致中段回淤量增大的主要原因，提出制定减淤措施方案的思路。
【期刊名称】水运工程【年(卷),期】2009(000)006【总页数】12【关键词】长江口；北槽；回淤；原因·航道及船闸·1 北槽航道回淤的特征长江口深水航道疏浚单元划分见图1。
近年来北槽航道的年回淤量及各疏浚单元年回淤量的分布见表1和图2。
北槽航道回淤的主要特征：1 )二期工程后淤积量明显增大，已大大超过二期初设阶段预测的年维护量2 500万m3；2 )分布集中，H—N单元16 km长航道（占二期航道总长73.45 km的22%）内的回淤量占总回淤量的60%～70%；3 )2005年后，回淤量逐年增大；4 )洪枯季的淤积规律不变（表2）。
规律不变有二层含义：一是从一期工程后至今，洪季（5—10月）淤积量占全年80%左右的比重一直未变；二是北槽中段（H—N单元）与全槽其它各段并无不同：洪、枯季淤积量之比均约为8:2。
2 北槽航道回淤原因分析泥沙在航槽中淤积，主要有两种形态：一是河床表层的泥沙（底沙）在水流的搬运下自上游向下游的运移，表现为一种缓慢的床面高程的过程性抬升，在长江口运移速度一般数公里/年；二是河床面以上的水体中的悬沙因水流的输沙动力不足落淤至床面，导致航槽淤浅。
长江口水体含沙量洪季平均约1.0 kg/m3，枯季约0.5 kg/m3，悬沙淤积量的大小取决于水体含沙量（含沙量高则淤强大）、滩槽高差（淤强大致与槽滩水深比的二次方成正比）、流速（流速越大，挟沙力越大，淤强小）和细颗粒泥沙的絮凝条件（絮凝泥沙团的沉降速度可达0.5～0.8 mm/s，比离散泥沙沉速大十几倍）等。
因此，对于北槽航道严重回淤的原因，应当从上述泥沙条件（包含底沙和悬沙）和动力条件（对淤强有明显影响的地形条件——滩槽差、流场条件——流速及其纵横向分布、絮凝条件等）两方面入手，针对前述回淤特征，从空间上重点关注中段，时间上重点关注2005年前后这些淤积条件的变化[1]。
长江口深水航道的回淤问题
长江口深水航道的回淤问题31,谈泽炜1 , 李文正1 , 虞志英2金(11 长江口航道建设有限公司, 上海200003; 21 华东师范大学河口海岸国家重点实验室, 上海200062)中图分类号: U 617 文献标识码: A 文章编号: 100323688 (2003) 0520001207在取得上述结果的同时, 也出现不利的方面, 主要是北槽分流比减少和丁坝上游段受丁坝壅水影响及横沙通道冲刷泥沙下泄等出现成片淤积(图22) , 和上一期工程的经验及二期数、物模研究工作的成果表明, 在修筑导堤形成北槽边界、堵截串沟、形成微弯河型之后, 进一步调整流场和地形以减少航道回淤要依靠丁坝群的综合作用。
全方面的问题; 二是通过丁坝群增加航道附近单宽流量, 在目前工程的场合, 上段与下段可能会带来相反的效果, 这也是不能不引起注意的。
图23 5～11 号区段平均落急流速增幅与全槽放宽率关系图22 南港南北槽冲淤变化图(1998209～2002202)丁坝群调整流场主要通过形成治导线来起作用。
治导线的形态特征以平均放宽率Α来表示。
据上海航道设计研究院数学模型成果整理得到不同丁坝布置方案下北槽上、下段治导线的平均放宽率和落急流速增量的关系(图23、图24) , 表明随着整个整治段放宽率的减小, 下段流速渐增而上段流速渐减, 从而对上段河槽地形的调整和航道回淤可能产生不利的影响。
因此, 在评估和比较丁坝布局方案时,必须上、下段综合考虑, 而且要进一步注意通过流场调整达到的地形调整的程度和状态对实现三期工程航道水深目标的影响和效果。
关于整治建筑物的减淤作用问题, 通常关注如何提高航道附近流带的单宽流量, 以减少航道内的泥沙落淤, 这无疑是对的。
但应注意二点: 一是整治汊水流阻力增加引起的潮流量减少, 当潮流量减少到一定程度之后, 单宽流量将不再提高, 这与龙口水流流速随龙口断面变化的情况相仿, 从长期效应看, 整治汊潮量即分流比的减少也会带来河势安图24 1～5 号区段平均落急流速增幅与全槽放宽率关系212 航道轴线定线和疏浚工艺与标准的改进( 1) 由动床冲刷物模试验得到总体工程布置下的冲刷地形和深泓位置, 结合流场和整治建筑物设计条件等, 在工程立项阶段慎重确定了航道轴线位置。
长江口12_5m深水航道悬沙分布特征_刘杰
滩槽泥沙交换对长江口北槽深水航道回淤影响的分析
滩槽泥沙交换对长江口北槽深水航道回淤影响的分析金镠;虞志英;何青【摘要】黏性细颗粒泥沙在潮汐水流中运动的主要特性之一是存在多种不同尺度的输运形态.就长江口而言,其中1～2m近底水流驱动下的高浓度悬沙输运应加重视.现场观测表明,近底高浓度悬沙的生成与黏性细颗粒泥沙在潮汐水流中的沉降特性有关,其输运对航道回淤的影响表现为滩槽之间的泥沙交换.初步估计横向水体高浓度悬沙输运造成12.5 m深水航道中段2000万～3000万m3的年回淤量是可能的.这可能是造成航道中段集中回淤的重要原因之一.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】8页(P101-108)【关键词】滩槽泥沙交换;黏性细颗粒泥沙;高浓度悬沙;回淤【作者】金镠;虞志英;何青【作者单位】交通部长江口航道管理局,上海200003;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062【正文语种】中文【中图分类】U611长江口深水航道治理工程（1998-01—2011-03）从整治建筑物基本建成的2005年起，航道回淤量就超出预期较多且沿程分布十分集中。
三期工程期间（2006—2011），在疏浚增深航道的同时，于2008—2009年间实施YH101减淤工程，加长了北槽中段约50 km范围内的丁坝，2010-04—2011-03，航道中部淤积强度峰值有所降低，出现了一定程度的坦化，D～J段回淤大幅降低，但航道下段（O～V）和北槽进口段（ⅡN-A～B）淤强增大，整个92.2 km航道回淤量高达约8 000万m3/a，70%回淤量仍集中在航道中段20 km（K～O）区段内，形势依然十分严峻。
对此有必要对12.5 m航道开通后回淤强度沿程分布规律、回淤原因和回淤机理、全航道内外水沙运动规律、回淤泥沙来源及滩槽泥沙交换等方面作全面分析，尤其需要对不同工程阶段的工程效益进行再认识和重新思考，其中有关内容已在文献[1]中有所阐述。