摘要:本文以河口航道的概念、发展现状为基础,发现了河口航道整治常见问题,根据河口航道整治方法分析,提出了河口航道整治措施。
关键词:河口;航道;整治;措施
河口航道整治是用疏浚和整治手段改善河口通航条件的工程措施。它是河口治理和河口综合开发利用的重要组成部分。河口天然水深不能满足航行要求时,采用挖泥机具进行疏浚,采用丁坝、顺坝、导堤和其他工程措施进行整治,使水深增加,以形成人工航道。河口区的水下浅滩,尤其是拦门沙常成为船舶航行的主要障碍,随着海运事业的发展,船舶大型化,矛盾更加突出。
一、河口航道发展的现状
河口是河流的终段,是河流和受水体的结合地段。受水体可能是海洋、湖泊、水库和河流等,因而河口可分为入海河口、入湖河口、入库河口和支流河口等。就入海河口而言,它是一个半封闭的海岸水体,与海洋自由沟通,海水在其中被陆域来水所冲淡。入海河口的许多特性影响着近海水域,且由于水体运动的连续性,测验方法和分析技术上的相似,往往把河口和其邻近海岸水体综合起来研究,它是海岸带的组成部分。
河口区的水下浅滩,尤其是拦门沙常成为船舶航行的主要障碍,当河流来沙不能全部输送至深海,则在河口地区发生沉积。从纵剖面上看,一般都存在着突出于上下游河段河底连线之上的成型堆积体,其中淤积部位处于河口段与口外滨海段的交接地区,亦即口门附近,称之 为拦门沙。拦门沙形成之后,侵蚀基面抬高,对河口泄水排沙不利,导致水位增高,泥沙沉积,产生溯源淤积,形成船舶航行的主要障碍。
随着海运事业的发展,船舶大型化,矛盾更加突出。19 世纪中叶,法国塞纳河口就开始进行整治,但受当时科学技术水平和工程经验限制未能奏效。河口航道常用疏浚进行开挖和维护。20世纪初叶英国泰晤士河口靠疏浚获得较大水深。但是单靠疏浚日益不能适应海船吃水的增长,美国特拉华河口、荷兰莱茵河口、中国黄浦江与辽河等河口采用疏浚、整治相结合的方法取得成功。20世纪中叶河口水力模型的应用使河口航道整治进展显著,美国密西西比河、加拿大圣劳伦斯河等较大河口成功地获得10m水深,80年代已加深到12m以上。中国长江、珠江、甬江等较大河口也积累了大量研究成果,航道整治有不同程度进展。20世纪70年代以来除河口物理模型外,河口数学模型也得到迅速发展,把航道整治及其研究工作推进到一个新阶段。
二、河口航道整治常见问题
(1)泥沙淤积。泥沙淤积是河口航道整治经常遇到的问题。河流挟带泥沙入海,在口门外水流突然扩展,流速减缓,泥沙大量下沉并堆积为拦门沙。口门处淡水和咸水相遇,发生混合,细颗粒泥沙由于絮凝作用形成絮团而加速下沉;由于咸、淡水密度不同,还可能沿河流底部将高浓度浮泥带到口门附近。
(2)拦门沙变化复杂。拦门沙变化复杂是河口航道整治的主要问题。潮汐河口潮波沿河流向上传播、变形,径流与潮流相互作用形成周期性的往复水流一一涨潮流和落潮流,使河口流场更为复杂。涨、落潮流流路往往不一致,各自塑造相应的河槽。过宽的河段常形成复式河床,两侧都有深槽,中间有沙滩相隔,上下河段深槽并不连通而出现浅段。受径流洪枯和潮汐大小的影响,河口往复水流变化的区域扩大,泥沙运动和河床冲淤范围也扩大。河口咸淡水混合的区域和拦门沙淤积的部位都相应地扩大。复式河床的河段内沙滩和浅段更是变化频繁,甚至主流的深槽也会出现缓慢的横向摆动,成为航道整治的重要问题。
(3)海域泥沙给河口河床淤积。除河流流域来沙外,海域泥沙给河口河床淤积提供了又一个重要泥沙来源。海域泥沙包括河口两侧沿岸流输送来的和海域岛礁风化、侵蚀下来的泥沙,也包括从河流挟带来的泥沙。这些泥沙沉积或悬浮在河口水下三角洲海域内,在波浪作用下又被掀动、悬扬、扩散,由潮流或沿岸流带走,涨潮流把它们带进口门并能上溯到更远处。径流和潮流的强弱,流域来沙和海域来沙的多少是决定河口性质及其泥沙淤积形态的主要因素。
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三、河口航道整治有效方法分析
(1)对于泥沙淤积问题,建议防淤工程包括以下措施:通常有建筑防波堤、丁坝、导堤、岛堤等。在沿岸漂沙的海岸建港时,除应建防波堤外,还建筑丁坝或岛堤,遏止上游来沙;在淤泥质海岸建港时,防波堤应伸展到含沙量较小的海域,且可在航道上挖出一些深坑以聚沙;在河湖口门建港时,宜建筑导堤;海峡内建港时,宜排除口门及两侧的障碍物,使潮流畅通。上述各种防淤、减淤措施均应视具体情况而定。对于某些重要港口,需通过模型试验研究,进行经济比较和确定最优方案。
(2)河口航道整治应遵循河口河床演变规律,因势利导,稳定和发展有利河势。按潮流与径流对比的强弱,可分成强潮、中潮、弱潮三种河口。不同类型的河口具有不同的河床形态和泥沙冲淤特征。相应地,河口航道整治需采用不同方法,采用不同的整治建筑物布置形式。强潮河口要通过整治浅滩使涨、落潮流流路一致,形成稳定的水流主槽并能集中水流增大水深。弱潮河口常多汉道,多口门,要通过整治工程稳定分汉口,控制分水分沙,以利于维持、增加通航汊道的水深,也要选择通航条件较好的汊道、口门进行航道整治。各种河口碍航的拦门沙浅滩整治也可采取束水攻沙,利用涨、落潮流刷深航槽。
(3)根据提高通航水深的要求,河口常需要开挖人工航槽。挖槽会引起回淤,这与河口泥沙运动规律和特点有关,挖槽越深,回淤越快。人工航槽要用疏浚维护,但在高回淤率的情况下,单靠疏浚难于维护航槽所需的水深。为大型船舶开挖人工深水航槽时,常辅以整治手段,即用适当的工程建筑物改变水流运动和泥沙冲淤的条件,使航槽保持冲淤相对平衡。整治后仍需采用疏浚的手段维护水深,包括清除季节性的或风暴引起的泥沙淤积,故河口航 道整治常采用整治与疏浚相结合的方法。
常用的整治建筑物有导堤、丁坝、顺坝和堵坝四种(见航道整治)。导堤用于整治拦门沙浅滩。从河口筑单道或双道导堤延伸到人工航槽一侧或两侧,引导和集中水流,增大流速,适应挖槽水深要求。双道导堤相当于河口向外延伸,把流域来沙输送到更深水域。导堤还能防止或减少海域来沙进入河口,并将拦截沿岸漂沙,使河口两侧发生显著的岸滩冲淤演变。
(4)在河口拦门沙和通航主槽的浅滩上开挖和维护人工航槽只有采用疏浚的手段才能实现。航槽应选择在涨、落潮流流路较一致,以落潮流为主的汊道或汉槽上,潮流有利于航槽维护,回淤量和疏浚量都会减少。
四、中小河口整治对策
流域来水来沙较少的中小河流,河口水深较浅,沿岸漂沙活跃地区或海域来沙丰富时,河口也有泥沙淤积问题。为了通航,中小河口也需要进行相应的航道整治。不少中小河口常考虑工农业用水的需要,拦河筑闸挡潮,防咸蓄淡并有利于缩短沿海堤防和陆上交通路程。河口筑闸后,由于人海径流量的减少和下游潮波变形,以及潮流量的减少,闸下河段普遍发生淤积。海域来沙丰富时,闸下河段淤积更为突出。闸下淤积将严重影响通航和泄洪排涝。建闸还将显著改变水域环境和生态平衡。
中小河口开发必须综合利用,统筹兼顾,对影响水域环境显著的工程应作严格论证,要尽量保护天然良好的通航条件。为了改善通航条件,为筑闸河口减少闸下淤积常采用的措施有放水冲淤、机械拖淤和纳潮冲淤等。
五、结语
总的来说,航道整治不但可以使航道的尺度增加,而且还可使航道获得较长时期的稳定。航道整治与疏浚相结合,可以造成有利的流态以减少挖槽后的回淤。相对于渠化工程而言,航 道整治后河道的流量和总输沙量不变,对天然水文情势改变较少,基本上不影响环境状态,工程投资也较小。航道整治是综合治理河道的一个方面,规划设计时要兼顾防洪、排灌、工业布局和港口等方面的要求,进行航道整治,掌握航道演变规律,在建筑物的布置上应以最少的工程量来达到最大的整治效果。
参考文献:
[1]袁丽兰.我国河口航道整治措施探讨[J].中国水运.2010(04).
[2]肖斌.浅析河口航道工程整治措施[J].黑龙江水利科技.2013(09).
论文作者:高强
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/11
标签:河口论文; 航道论文; 泥沙论文; 水深论文; 海域论文; 河床论文; 河段论文; 《基层建设》2017年第14期论文;