尽早实施长江口北支航道整治综合项目工程.docx
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尽早实施长江口北支航道整治综合项目工程
尽早实行长江口北支航道整治工程
杨春雷高淼滨黄志良
(海门市水利局江苏海门226100)
摘要:
加快长江口北支航道整治工程,有助于维护长江口南支入海深水航道。
本文阐述了北支对白茆沙河段演变影响,北支航道整治及其影响,实行北支中缩窄加疏浚工程后,北支上段(三和港以上)低潮位抬高对沿岸排涝不利;高潮位减少将影响上游地区引水;流速增大地段需增做护岸工程。
应抓住当前河势发展有利时机,发挥国家和地方两方面积极性,妥善解决有关问题,加强前期工作,尽早组织实行。
核心词:
长江口,北支,航道整治,效益分析。
长江河口区属典型江心沙多岛型潮汐河口,自20世纪60年代初期徐六泾人工节点形成后,成为近代长江河口区起点,到海口50号灯标全长181.8km。
为三级分汊,有北支、北港、南港北槽和南槽4个入海口。
1引言
充分依托长江黄金水道,运用水运运能大、成本低、安全、环保、节能等优势,不断完善沿江产业规划,是贯彻贯彻科学发展观必然选取,是推动区域协调发展重大举措,是构建当代综合运送体系重要内容。
长江口南港北槽入海深水航道整治工程自1998年1月开工以来,水深已从-7.0m疏浚到-12.5m,正在实行向上延伸到太仓港区,其航道建设原则基本上与长江口三期工程一致,即满足5万吨级集装箱船(实载吃水11.5m)全潮,5万吨级散装货船满载乘潮双向通航。
随着国务院批准实行了《长江口综合整治开发规划要点报告》,太仓、常熟边滩圈围工程,新通海沙圈围工程等正在施工。
但北支水域在行政上属上海市、江苏省。
当前虽有零星整治工程,北支上段有所刷深,但仍有北支上口、青龙港附近、大新港东等处浅滩,必要进行整治。
2北支对白茆沙河段演变影响
潮汐分汊河口,在双向水流作用相连接区间会有水沙互换,同步影响到互相之间河床演变。
北支和南支是两个特性不同河槽,两者互相作用,近期以北支对南支影响占主导地位。
2.1影响白茆沙北水道河势
当前北支河势与1958年相比,上口宽从8.5km缩小为2.5km,下口宽从14km缩小为12km,中段灵甸港段江面从9km缩小为2.5km,河床在平面形态上也演变成喇叭形,这样导致潮流产生激烈变形。
从口外推动波逐渐演变成驻波,并在灵甸港、青龙港处产生涌潮,潮汐水力要素也相应变化,涨落潮最大流速出当前中潮位附近,流转时间出当前高潮位附近。
而白茆沙北水道中涨落潮最大流速出当前高、低潮位附近,转流时会出当前中潮位附近,相位差不大,属变态迈进波型,前者动能最大在中潮位,后者在高、低潮位附近。
正由于这种潮汐特性差别,因而在南、北支水量互换中,低平潮时,南支水量输入北支,高平潮时,北支水量流入南支,南、北支两股不同涨潮水流汇流顶托时能量损失易使泥沙落淤,为北支净倒灌南支泥沙在北支上口和白茆沙北水道落淤创造了条件,从而形成北支上口外舌状堆积体,成为涨潮三角洲,似巨大潜式丁坝,使北水道落潮流受堆积体影响而南偏,出徐六泾后北偏-10m深槽长期不能与南水道下段贯通,普通不超过北支上口,1959~1978年上下变幅总是在3~5km之间徘徊。
1982年、1983年,长江大通站洪峰流量较大,分别为63900m³/s和72600m³/s,由于水动力增长,将70年代形成北支上口舌状堆积体冲刷殆尽,进入北支径流量增长,促使白茆沙北水道-10m等深线相应向东延伸,1982年越过北支口门,成为主流通道,1990年与白茆沙南水道下段贯通,成为近百年来第一次贯通且开辟为主航道。
南支下段和南北港分流通道平面形态也通过这两年洪峰流量考验,通过水流自身调节,逐渐向稳定河势发展,因而,国家关于部门依照20世纪90年代初期白茆沙北水道为主水道和南支下段河势相对稳定状态,决定实行南港北槽入海深水航道整治工程,一期工程整治北槽河段长46km,4月竣工,-8m等深线主航道全线贯通,尔后实行二、三期工程,-12.5m等深线主航道也以贯通。
但是,影响上述河势不稳定因素还是存在,由于北支河床面积从1958年7.95万hm²缩小为4.31万hm²,1998年崇明县将新安沙围垦后灵甸港以上河段面宽均在2.5km如下,兴隆沙南沿深槽从1998年10月1.0m,到6月淤高到2.7m。
而北支下口连兴港断面1998年与1991年相比,0m等深线如下断面积从36900m²,发展到38200m²;三条港至连兴港之间-5m等深线如下面积从0.10万hm²发展到0.27万hm²。
喇叭形河势变大导致从三和港向上至北支上口涌潮加大。
例如:
灵甸港1997年8月22日昼潮实测涌潮来暂时,5min内潮位涌高1.11m。
青龙港站,1997年8月20日昼潮,5min内潮位涌高0.78m;1998年8月9日达1.2m。
北支涌潮余波通过北支上口北侧滩地,夹带大量泥沙,像一道泥流墙呼啸而过,颇为壮观。
从1997年8月21-22日水文资料(见表1)中可以看出,北支中A7垂线含沙量不不大于白茆沙北水道,近边滩A5垂线含沙量不不大于接近主槽A4、A6垂线。
这是由于北支涌潮含沙量远不不大于白茆沙北水道,而涌潮是贴这北岸线上溯,使北支上口在大通站1995~1996年平均流量30600m³/s状况下于1997年仍浮现舌状堆积体。
由于上述河势变化,导致白茆沙北水道不断萎缩,白茆沙北水道自20世纪90年代后期不断淤浅,1997年8月,白茆沙北水道中-10m等深线仍贯通,并且有一种-17m深潭,深潭长约1km,宽约150m;通过1998年大洪水,在11月测图上,-13m深潭消失,约3.5km-10m等深线断开,只零星分布着几种-10m等深线小圈。
南水道不断发展。
长江主流经七丫口挑流后通过新桥通道进入北港径流量在增长,不利于维护南港北槽深水航道。
表11997年8月涨潮含沙量特性值记录
垂线编号
位置
最大测点/㎏.m-3
最大垂线平均/kg.m-3
A3
南通农场团结闸夹槽
4.03
1.39
A4
北水道主泓团结闸断面
1.56
0.6
A5
海门港滩前沿离堤700m
9.75
2.42
A6
海门港滩前沿离堤1600m
7.11
1.93
A7
灵甸港外北支主槽
19.1
10.5
2.2影响南支河段水质
随着水、沙倒灌南支,咸水影响也时常发生。
1978年11月下旬到1979年4月上旬,大通站流量不大于10000m³/s持续时间达86天,故咸水从北支大量涌入(1979年2月崇明西沿跃进农场测月平均含盐度为10.1×10-³),绕过崇明西沙头,向上起直抵望虞河口(1979年1月30日江心沙农场新江海河闸水质含盐度达4.98×10-³,2月4寻常熟水厂水质含盐度达0.72×10-³),并随落潮流进入南支下段,直抵宝山,与北港上溯咸水相遇,使崇明岛被咸水包围达4个月有余,严重影响了崇明岛及南支沿岸工农业生产和人民生活。
北支含氯度远不不大于南支,如在同一经度上北支三条港,南支堡镇、高桥站,在1987年2月16日含氯度分别为14420×10-6、1750×10-6、833×10-6。
崇头为10453×10-6,南支新建水闸为824×10-6,而其上游不远处江心沙农场立新闸断面相对深度0.6米处仅为82×10-6,河底为455×10-6。
特枯水情先后,长江口咸潮入侵特性重要体当前:
陈行水源地于9月11日遭遇有史以来最早咸潮入侵,长江口咸潮入侵较往年提前2个多月发生。
9月到5月期间,共遭受了14次咸潮入侵,合计影响1928小时(80天8小时),大大超过往年平均6次咸潮入侵次数;咸潮发生时大通流量变化在10100~19200m³/s之间,较往年覆盖大通流量范畴广。
14次咸潮入侵中高达7次超过了陈行水源地5天避咸蓄淡能力。
陈行水库受咸潮入侵影响长达8天以上有两次,所相应5日前大通流量值分别高达16500~18500m³/s,状况为历年所少见。
咸潮入侵持续时间最长和氯化物浓度最强两次分别发生在10月9~17日(农历八月十八~八月二十六)和2月20~28日(农历正月初三~正月十一),陈行水库取水口氯化物浓度分别高达1476㎎/l和1662㎎/l,影响上海北部和浦东某些地区大概400万人源水供应。
阐明天文大潮对咸潮入侵影响之强。
3.北支航道整治方案及其影响
3.1整治目的
依照水利部长江水利委员会修订《长江口综合整治开发规划要点报告》提出北支综合整治目的为:
(1)减轻或消除北支水沙盐倒灌南支,为淡水资源开发运用创造有利条件;
(2)延缓北支淤积萎缩速率,维持北支引排水功能,并为远期进一步整治创造条件;
(3)逐渐改进北支通航条件,以支撑地区经济社会可持续发展;
(4)结合整治,合理开发北支滩涂资源,满足地方经济发展对土地资源迫切需求。
3.2整治方案
近期整治方案采用中缩方案,并考虑通过上段疏浚办法,以改进北支上口进流条件,增长北支分流比,并可恰当改进北支上段通航条件,同步,对北支沿岸和整治工程实行后近岸流速增长岸堤加强防护。
因而其整治办法重要涉及北支中下段河道缩窄工程,筑进口段到崇头长约m、青龙港附近长约1500m顺堤式潜坝,界河水闸东侧900m丁坝式潜堤工程,永隆新沙并入南岸促淤工程长约1000m。
护岸工程、沿江挡潮闸扩建工程,北支上段浅滩疏浚工程等,其整治工程见图1。
3.3推荐方案沿程水位流速变化分析
北支采用中缩窄加疏浚方案时,从上游到下游依次选用工程先后崇头、青龙港、大新河、灵甸港、三和港、启东港、三条港、连兴港附近潮位进行比较,表2为推荐方案下北支沿程高潮位和低潮位变化状况。
从中可以看出,北支上段(三和港以上)低潮位升高,对沿岸排涝不利,洪季最大升高在灵甸港附近,枯季最大升高在青龙港附近;北支下端高潮位和低潮位均下降,对防洪排涝有利。
高潮位减少,将影响上游地区引水。
表2推荐方案下北支沿程潮位变化单位:
m
崇头
青龙港
大新河
灵甸港
三和港
启东港
三条港
连兴港
洪季高潮位变化
0.03
-0.16
-0.26
-0.11
-0.05
-0.02
-0.03
0.06
洪季低潮位变化
0.01
0.04
0.05
0.19
-0.04
-0.06
-0.07
-0.11
枯季高潮位变化
-0.03
-0.21
-0.27
-0.29
-0.18
-0.11
-0.15
0.07
枯季低潮位变化
0.08
0.54
0.33
0.24
0.00
-0.02
-0.07
-0.16
注:
表中正值表达潮位升高,负值表达潮位减少。
为改进北支上口流条件,本次规划又在中缩窄方案基本上,研究了北支中缩窄加上段疏浚方案。
中缩窄加上段疏浚实行后,由于涨落潮流速较中缩窄方案均增大,且青龙港如下增长更为明显。
加之由于落潮量明显增长,北支沿程含沙量呈下降趋势。
因而,北支中缩窄加上段疏浚方案对减轻北支淤积效果要优于中缩窄方案,据初步计算成果疏浚区域一年回淤约300万m³。
各方案断面平均流速最大值变化见表3。
流速增大地段需做护岸工程。
表3北支各整治方案后洪季涨落潮流速最大值变化表单位m/s
洪季断面平均流速
大缩窄
中缩窄
小缩窄
中缩窄加疏浚
崇头
涨潮
-0.54
-0.31
-0.48
-0.50
落潮
-0.19
0
-0.18
-0.20
青龙港
涨潮
-0.02
0.11
0.05
0.36
落潮
-0.10
-0.03
-0.08
0.15
灵甸港
涨潮
0.00
0.06
0.00
0.01
落潮
-0.12
0.01
-0.15
0.08
启东港
涨潮
-0.29
0.06
-0.14
0.02
落潮
-0.27
-0.03
-0.24
-0.10
三条港
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