楊東巖 何欣明 邊晗哲 許艦

摘 要：本文從泥沙特性及航道的淤積機理出發(fā)，運用從長期實際航道回淤基礎(chǔ)上建立的經(jīng)驗公式來揭示流域來沙減少對航道回淤問題的影響。

關(guān)鍵詞：航道淤積機理；經(jīng)驗公式；航道回淤

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.197

0 引言

航道回淤問題是一種常見且復(fù)雜的自然現(xiàn)象，也是泥沙運動的直接結(jié)果。通常情況下航道發(fā)生淤積有三個前提條件，即泥沙來源、泥沙運動的水流動力和促成淤積的環(huán)境。

因此流域來沙對航道淤積的影響是一個值得研究的科學(xué)命題，其研究結(jié)果可以作為河口航道建設(shè)和維護的重要依據(jù)。本論文從泥沙特性及航道的淤積機理出發(fā)，運用從長期實際航道回淤基礎(chǔ)上建立的經(jīng)驗公式來揭示流域來沙減少對航道回淤問題的影響。

1 航道回淤原理

1.1 航道回淤

航道與港池的回淤取決[1]的主要因素在于航道走向、泥沙條件、灘槽高差和水動力條件。其次海岸地貌的演變[2]與海洋底質(zhì)泥沙和懸浮起來的泥沙輸運交換有著莫大的關(guān)系，目前研究海岸的泥沙輸移特性和沉積的動力機制主要利用的是泥沙的粒度。因此泥沙粒度特征可以作為分析航道泥沙回淤的重要手段[3]。

1.2 懸沙計算

泥沙的懸浮運動過程較為復(fù)雜，目前我國《海港水文規(guī)范》[4] 中計算懸沙回淤量采用的主要是劉家駒公式[5]。該公式的優(yōu)點在于通過考慮海洋環(huán)境諸如水流、風(fēng)、波浪等動力條件下的泥沙特性與海水中懸浮的含沙量之間的關(guān)系，提出較為簡單的數(shù)學(xué)物理模型，其中參數(shù)的物理意義明確[6]，因此劉家駒公式在有淤泥質(zhì)海岸的港口或者航道中計算懸沙回淤量應(yīng)用廣泛。

1.3 底沙回淤計算

竇國仁[7]基于水力學(xué)中提到的能量疊加原理，推導(dǎo)出在波浪與潮流互相作用下的挾沙能力公式。

而羅肇森[8]認(rèn)為底沙輸沙量不僅應(yīng)包括波浪與潮流的相互作用，也應(yīng)包括風(fēng)吹流的輸沙量，因此羅肇森基于竇國仁的方法與波動水流中的能量原理，添加風(fēng)吹流的作用推導(dǎo)出底沙輸沙率公式：

據(jù)南科院物理模型試驗成果表明，丹東港5萬～20萬噸級出海航道常年淤積量為556萬m3[9]；而采用劉家駒公式[5]和羅肇森[8]公式結(jié)合計算該航道回淤量為679萬m3。計算結(jié)果與物理模型實驗結(jié)果較為近似。

再者對于黃驊港，海岸上航道淤積通常是不平衡輸沙引起，淺灘挾沙水流跨越航道時，由于航道中水深增大，打破了原有的平衡狀態(tài)，水流挾沙能力降低，泥沙沉降，導(dǎo)致航道淤積。利用上述公式計算了黃驊港實例，計算結(jié)果和現(xiàn)場實測吻合較好。

2 結(jié)論

本論文從泥沙特性及航道的淤積機理出發(fā)，運用從長期實際航道回淤基礎(chǔ)上建立的經(jīng)驗公式來揭示流域來沙減少對航道回淤問題的影響。目前可以用于航道淤積計算公式有很多：諸如劉家駒公式、羅肇森公式、竇國仁公式等等，對研究長江口泥沙運動和深水航道淤積等相關(guān)問題有一定的幫助，但仍存在不少問題有待深入研究。

參考文獻：

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[6]劉紅，張華，張寒元等.泥沙粒度對航道回淤的指示--以丹東港出海航道為例[J].中國港灣建設(shè)，2014（01）：14-21.

[7]竇國仁.平原沖積河流及潮汐河口的河床形態(tài)[J].水利學(xué)報， 1964（02）：1-13.

[8]羅肇森.風(fēng)、浪、流共同作用下的泥沙輸移[J].水利水運工程學(xué)報，2004（03）：1-6.

[9]丹東港港區(qū)和航道總體規(guī)劃物理模型試驗研究[R].南京：南京水利科學(xué)研究院，2011.

作者簡介：楊東巖（1992-），男，碩士研究生，主要研究方向：近海巖土工程。