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摘要：本文以晋江新区围垦工程为例，根据实测资料，并结合外护岸原状土冲刷试验，建立了二维潮流泥沙数学模型，对晋江滨海新区填海造地工程围垦各个阶段冲淤演变规律进行了分析，深入分析堤口门区局部冲刷，探讨围垦工程各阶段外护岸及口门稳定性。
关键词：围垦；数学模型；冲淤演变；晋江
1.工程方案
福建晋江滨海新区填海造地围垦工程规模大，护岸长度长达17.3km，总体施工周期长，需采用分阶段施工计划，因此需深入研究施工各阶段，围垦工程对围垦区特别是口门区带来的冲淤变化[1]。施工方案既需要对湾内施工形成有效掩护、又不能影响工期，即综合考虑掩护、工期及防冲的围堤位置和最佳口门宽度。经过多次数学模型验证，该工程外护岸分期形成4000m、1600m、800m阶段性口门宽度，并最终形成250m内湖口门，外护岸及回填布置如图1。
图1外围堤堤线及回填区布置
具体口门工程方案安排如下：
1、第一期实施西侧K0+000~K7+600、东侧K11+600~K17+302.619，口门宽度4000 m，现场均不回填。方案编号：YH1。
2、第二期实施西侧K0+000~K8+200、东侧K9+800~K17+302.619，口门宽1600 m，I-1、I-2、II-1、II-2、II-3、III-2、IV-2回填形成。方案编号：YH2。
3、第三期实施西侧K0+000~K8+200、东侧K9+000~K17+302.619，口门宽800 m，I-1、I-2、II-1、II-2、II-3、II-4、III-1、III-2、IV-2、IV-3、IV-1-1、V-1回填形成。方案编号：YH3
2.计算工况
在施工阶段，随着施工的不断进行，口门宽度不断束窄，这使得口门流速不断增大；与外护岸施工同时进行的口门内围垦施工，减少了潮量进入，在一定程度上对口门流速的增大趋势产生了一定的抑制作用，但仍难抵消口门束窄的影响，口门处流速与工程前相比增加明显。由于口门流速的急剧增加，口门处底床易冲刷，冲刷量过大会对护岸稳定性产生不利影响[2-4]。YH3阶段会发生长时间的冲刷，需考虑20年一遇洪水+20年一遇潮型的极端情况。因此计算工况具体如下：
1、YH1：4000 m口门。计算工况：多年平均潮型。
2、YH2：1600 m口门。计算工况：多年平均潮型。
3、YH3：800 m口门。计算工况：多年平均潮型、20年一遇潮型+20年一遇洪水。
3.口门及围区冲淤特征
根据模型底层厚度变化量计算结果可以得到以下主要的冲淤特征。
对于多年平均潮型，方案YH1最大冲刷深度出现在东西侧堤头附近，最大冲刷深度3.90 m，口门中心位置冲刷深度约为0.83 m（图2）。在口门内，大部分区域处于微淤状态，东、北、西三侧淤积量略大，其中西侧淤积区面积较大。
图2方案YH1实施后围堤头海域的泥沙冲淤分布（单位: m）
对于多年平均潮型，方案YH2最大冲刷深度在侧堤头附近，最大冲刷深度2.37 m，口门中心位置冲刷深度约为1.45 m（图3）。在口门内，普遍为微淤状态，东侧与西侧淤积量略大，西侧淤积区靠近附近围垦区域分布。
图3 方案YH2实施后围堤头海域的泥沙冲淤分布（单位: m）
对于多年平均潮型，方案YH3最大冲刷深度出现在口门中心位置，最大冲刷深度4.43 m（图4）。在口门内，大部分区域淤积强度较小，在口门西侧靠近围垦区的区域并未形成淤积强度较高的区域，而在东侧靠近围垦区的部分形成一个强度略大的淤积区。
图4 方案YH3实施后围堤头海域的泥沙冲淤分布（单位: m）
对于20年一遇潮型+20年一遇洪水组合，方案YH3最大冲刷深度出现在口门中心位置，最大冲刷深度5.06 m。。
4.结论
工程方案实施后，口门流速急剧增加，口门区附近出现了不同程度和不同区域的冲刷。口门内部大部分区域处于微淤状态，口门东西两侧靠近围垦区的区域，淤积强度较大，口门西侧淤积区域面积相比东侧淤积区域较大。各种工况和边界条件下，最大冲刷深度及位置如表1。因此，在口门不断合拢的过程中，应加强对堤头的保护，做好护堤和护底的工作。
参考文献：
[1].林明珠, 谢世友. 晋江沿海滩涂围垦效应分析及可持续利用研究[J]. 安徽农业科学, 2008: 766-767.
[2] 宋立松. 钱塘江河口围垦回淤过程预测探讨[J]. 泥沙研究, 1999: 74-79.
[3] 李九发, 戴志军, 刘新成, 赵建春, 冯凌旋. 长江河口南汇嘴潮滩圈围工程前后水沙运动和冲淤演变研究[J]. 泥沙研究, 2010: 31-37
[4] Wang K, Zhang X, Chen Z, Zhou F, Nie X. Tidal and prism analysis of sea reclamation project in coastal bay[J]. Water Resources, 2015, 42: 635-651.
论文作者:胡煌昊,胡聿涵
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/14
标签：护岸论文; 方案论文; 深度论文; 晋江论文; 工程论文; 工况论文; 区域论文; 《防护工程》2019年10期论文;