海河口治理方式初探

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表1、表2 摘要: 通过对海河口水文泥沙的特性及治理方式的分析对比, 探讨河口淤积原因及治理对策。 关键词: 海河口; 治理方式; 探讨 中图分类号: TV 882. 821　　　文献标识码: B　　　文章编号: 100429592 (2005) 0120008202 海河口是海河流域重要的入海口之一。它位于渤海湾西岸顶部, 为淤泥质河口, 呈喇叭口状, 是冲积平原型陆海双相河口。河口之外为大沽沙浅滩, 海河口左岸为天津新港南防波堤, 延伸至闸下12. 2km , 右岸为排泥场围堰接海岸线, 主槽基本平行于新港南防波堤。河口长度为9 km , 宽度在闸下2 km以内为250～ 800 m , 2 km 以外逐渐过渡到开阔段。 为航运、防洪排涝等需要, 近百年来对海河口进行了一系列治理, 取得了一定的经验。海河口如今处于环渤海经济开发区的中心地带。对其治理方式进行研究与探讨, 对于确保防洪安全和促进两岸经济建设, 具有十分重要的意义。 1　海河口水文泥沙特性 1. 1　径流、泥沙 海河口入海径流主要受流域中上游来水控制。河口建闸前, 上游来水主要通过海河干流入海, 河口入海径流量丰富。据统计, 1919 年～ 1958 年修建海河防潮闸之前, 多年平均入海径流量为95. 6 亿m 3。建闸后, 由于上游修建了大量的防洪控制工程, 加之下游实现了分流入海, 1963 年以后海河流域又多为干旱年, 造成入海径流量显著减少。据统计, 1959 年～ 2003 年平均入海径流量为13. 6 亿m 3 左右, 仅相当于建闸前的14. 2%。 海河口建闸前后的入海沙量发生了较大变化。建闸前, 泥沙主要来自永定河。据1919 年～ 1958 年统计, 多年平均入海沙量为813 万m 3。建闸后, 随着下泄径流的减少, 入海沙量也大幅度减少, 多年平均入海沙量18. 3 万m 3, 仅为建闸前的2. 1%。 1. 2　潮汐、潮流 海河口的潮汐为不规则半日潮, 潮型不等。多年平均高潮位2. 77 m , 平均低潮位0. 34 m , 潮差2. 43m。历史最高潮位为4. 93m , 最低潮位为- 2. 03m。在我国几大江河中, 其潮汐强度属于中等。 渤海湾潮流运动为往复流形式, 涨潮时指向岸边, 落潮时指向湾口。在河口区域, 涨潮流方向为317°, 落潮流方向为118°, 有局部旋转流产生。海河口年均涨潮历时为5 h 5m in, 落潮历时为7 h 5m in。河口区域最大潮流流速0. 4～ 0. 8 m /s, 平均流速为0. 15～ 0. 19 m /s, 涨潮流速大于落潮流速。 1. 3　含沙量 海河口泥沙分为河床质和悬移质泥沙2 种。中值粒径分别为0. 004 7～ 0. 004 8mm 和0. 005 8～ 0.010 6 mm。2 种泥沙均为淤积质, 颗粒极细。 海河口涨潮、落潮含沙量的分布特点是: 1) 涨潮平均含沙量为0. 477 kg/m 3, 落潮平均含沙量为0. 314 kg/m 3; 2) 浅滩区涨潮平均含沙量为0. 565 kg/m 3, 落潮平均含沙量为0. 392 kg/m 3, 深槽区2 值分别为0.540 kg/m 3, 和0. 329 kg/m 3; 3) 沿程分布呈递减趋势, 即越接近海河闸越大,越接近外海越小。 2　河口建闸后的淤积原因与整治 1958 年河口建闸前, 海河干流为自然潮汐河道, 上游来水来沙量丰富, 海河口由径流和潮流共同作用, 随着径流携带的泥沙在距河口较长距离落淤后形成拦门沙。建闸后, 除汛期下泄少量径流外, 由于长期闭闸, 海河口基本被潮汐控制, 形成了海河闸下入海河口的严重淤积。 2. 1　海河口的淤积变化 海河口建闸初期, 闸下11 km 河道淤积速度较快。1959～ 1969 年累积淤积977 万m 3, 年均淤积88.8 万m 3。至上世纪70 年代, 淤积速度逐年减缓。90 年代初期, 淤积速度有所回升。1970～ 1989 年淤积885万m 3, 年均淤积44. 33 万m 3。1990～ 1995 年淤积总量达到396. 8 万m 3, 年均淤积66 万m 3。 表1 为1959～ 1995 年海河闸下11 km 河道淤积量的沿程分布。从中可以看出近闸段(0～ 2 km ) 淤积最为严重, 内深渊段次之, 外深渊段(6～ 8 km ) 及大沽沙口门(8～ 11 km ) 淤积相对较轻。 2. 2　海河口淤积原因分析 1) 径流量的减少是海河闸下淤积的主要原因 海河口建闸前, 年均入海径流量95. 6 亿m 3, 丰富的径流为泥沙的下移提供了充足动力。建闸后, 由于缺乏径流, 闸门长期关闭, 河口基本被潮汐动力所控制, 导致淤积在河口的泥沙基本失去了搬移动力。 2) 潮流特性有利于泥沙上移和淤积 闭闸期间潮汐由推进波变为立波, 潮差加大, 流速大为减小, 且涨潮历时小于落潮历时, 涨潮流速大于落潮流速, 涨潮含沙量大于落潮含沙量, 使涨潮时进入近闸段的泥沙, 大部分落淤, 落潮时变成低含沙水流退出。 3) 滩地水流的归槽, 使泥沙流向主槽 据全潮观测资料分析, 海河口海潮方向约317°,垂直于海河防潮闸; 落潮方向约118°, 基本平行于南防波堤, 大潮时有滩地水流归槽的作用, 滩地流入的水流大部分从主槽退出。涨落潮时主槽水深大, 含沙量小, 滩地水深浅, 含沙量大。这样, 加大了闸段河道的泥沙进入量。 4) 风浪对泥沙输移起着重要的作用 海河口风天较多。5 级以上大风年平均157 次,8 级以上大风年均50 d 左右。常风向S, 强风向为NW。最大风速33. 0 m /s , 年均风速4. 2 m / s。风天由于风浪掀沙作用, 海水含沙量, 比平时增大3～ 6倍, 加速了南侧滩地泥沙向海河口的输移过程。 2. 3　海河口淤积对泄流的影响 海河口建闸后, 闸下河段淤积总量不断发展, 过流断面不断缩小。表2 为上世纪50～ 90 年代的海河闸实测最大瞬时泄量。从中可以看出, 河口过流能力随着淤积的发展呈逐年下降之趋势。 2. 4　海河口整治情况 从1973 年开始每年主汛前利用挖泥船对闸下河道进行清淤整治。整治大体分三个阶段。 1) 适当提高阶段。1973 年～ 1994 年, 受投资制约, 平均每年汛前清淤40～ 60 万m 3, 长度1 500～2 000 m , 底宽45～ 60 m , 底高程- 3. 0～ - 4. 0 m。清淤后, 近闸段河道排沥较为通畅, 提高了河口泄洪能力。但因清淤量小于回淤量, 河口淤积继续发展。 2) 治理达标阶段。1995～ 1999 年, 根据海河干流治理规划, 国家加大了清淤投入。海河口清淤按1995 年日均过流能力达到200 m 3/ s、1997 年达到400 m 3/ s、1999 年达到800 m 3/s 三步实施。此期间年均清淤量150 万m 3 左右, 清淤长度逐步达到4 000 m , 清淤宽度100 m , 底高程- 4. 0 m。 3) 维持标准阶段。2000 年以来, 每年按河口泄量800m 3?s 标准进行清淤, 年清淤量为100～ 120 万m 3, 清淤长度4 000 m , 清淤宽度100 m , 清淤底高程- 4. 0 m。实施后, 河口能够满足行洪与排沥要求,并基本达到开挖量与回淤量平衡, 河口淤积不再继续发展。 3　海河口治理方式探讨 海河口是一个综合性河口, 涉及到防洪、排涝、航运等。对河口的治理, 应考虑综合因素。以下是笔者对各种治理方式优劣的分析。 3. 1　利用挖泥船进行清淤 利用挖泥船清淤是一种比较有效的治理方式,近30 多年一直沿用此方法。但是, 此种治理方式, 每年需投入1 800 万元左右, 耗资巨大; 由于河口处于天津滨海发展地区, 排泥场用地也十分困难。 3. 2　利用拖轮携带耙具进行拖淤 在我国南方河口因河道长期有径流下泄, 拖淤效果很好。拖淤的特点一是成本低, 二是勿需建排泥场。海河口建闸后, 曾于1977 年利用小洪水进行过拖淤, 效果不太理想。1993 年、1995 年、1996 年借鉴值可取0. 0～ 0. 5m。根据靠泊船舶吨级、干舷高度,在满足船舶作业条件下, 可将系缆墩顶高程适当降低。靠船墩与系缆墩间的联系桥应抬高至不受波浪力作用的高度。 重力墩式码头, 码头顶面高程可用式(2) 计算,码头顶面高程须用极端高水位校核, 其超高值可取0. 0～ 0. 5 m。靠船墩与系缆墩间的联系桥应抬高至不受波浪力作用的高度。对于群墩式大型码头, 由于在波浪作用下, 群墩处波况复杂, 一般波浪雍高明显, 其波峰面高度有时要大于立波波峰面高度, 因此其码头顶面高程应通过模型试验确定。 桩基连片码头, 码头顶面高程可初步用式(3) 计算, 若码头上部结构不允许受波浪力作用, 其顶面高程应按式(1) 计算考虑。码头顶面高程须用极端高水位校核, 其超高值可取0. 0～ 0. 5 m。 4　结语 半开敞式码头顶面高程受潮位、波浪、装卸工艺、码头结构型式、与陆域衔接等多种因素影响, 应综合考虑。对于重要的大型专业化码头还应考虑较高重现期波浪上浪对码头地面设施的影响。而对于以开孔沉箱、群墩为主体结构的码头面顶高程宜结合物理模型试验确定。本文提出的半开敞式码头的界定条件及不同结构型式码头顶面高程的确定方法, 可供类似工程参考。 D iscuss ion on Determ ina t ion M ethod for the Eleva t ion of Top Surface of Sem i-open Term ina l J I Ze2zhou (ch ina Commun ica tion s F irstDes ign In stitute of Nav iga tion Eng ineer ing, Tian j in 300222, Ch ina) Abstract: The concep t of sem i2open term inal w h ich sheltering condit ion s betw een sheltered and open are discu ssed in the paper. The def in ite condit ion s are in t roduced, and the determ inat ion m ethod fo r the elevat ion of top su rface of sem i2open term inalw ith differen t st ructu re types is p resen ted. Key words: sem i2open term inal; elevat ion of top su rface; sheltering condit ion;w ave crest su rface 作者单位：天津大学建筑工程学院

东方

不错,有关部门应该动动了

ymwatcher

谢谢楼主分享的好资料，收藏了