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中船长兴造船基地二期工程码头和船坞坞口
泥沙回淤物理模型试验研究报告
摘 要
中船长兴造船基地在二期工程可行性及初步设计阶段涉及到码头和船坞坞口的回淤问题。南京水利科学研究院受上海中船长兴建设发展有限公司委托，对二期工程方案进行悬沙淤积物理模型试验，研究二期工程方案实施后码头前沿和船坞坞口的回淤特点。比较不同工程方案的回淤量以及回淤分布，为工程方案比选提供技术依据。
物理模型试验首先进行了流场验证试验，并通过对中船长兴造船基地一期工程实施前后码头和船坞坞口回淤地形的分析，确定了相对合理的悬沙淤积试验条件。物理模型方案试验得出的主要结论有：
1）流场试验结果表明，中船长兴二期工程实施后，码头后方流速减弱，码头前沿流速略有减少，对工程区附近整体流场影响较小。码头前方150m范围内，各流速测点流速略有减小，涨落急流速变化的幅度一般在0.10m/s以内，码头前方500m范围内流速变化较小，涨落急流速变化幅度一般在0.05m/s以内。
2）悬沙淤积试验结果表明，二期工程船坞门槛河床开挖后回淤强度较大，坞门前开挖段河床普遍淤积。模型试验给出了二期工程四个船坞坞口6个月和3个月的回淤厚度和回淤量，6个月的平均淤积厚度1.6~2.1m左右，3个月的平均淤积厚度0.9 m~1.5m。其中，2号坞的回淤厚度略大于1号坞，4号坞的回淤厚度略大于3号坞。1号和2号船坞方案一由于船坞口门突出，回淤总量要小于方案二，回淤厚度略小于方案二。
二期工程码头工程实施后，受桩群的阻水影响，码头下方和后方淤积明显，码头前沿有一定范围的淤积。6个月时间内，码头后方和下方最大淤积厚度2~3m，码头前沿100m范围平均回淤厚度约1m。
3）长兴潜堤出水后，由于减少了涨落潮过程中的越堤水流，对改善工程区南侧的流态更为有利，同时也使堤身北侧的流速减弱，有利于泥沙在此处落淤，归顺了横沙通道下段岸线的平面形态，对周边工程无不利影响。如果工程需要，长兴潜堤加高成出水堤有利于岸线的合理利用。

潮流数学模型试验研究报告

摘 要

在现场实测水文泥沙资料分析的基础上，建立了长江口平面二维潮流数学模型，模拟过程中采用嵌套技术较好地模拟了长江口北槽水域的水流特征，模型验证相似性良好。潮流数模计算先后进行了若干组方案的试探研究，研究方案主要分为几大类：局部调整丁坝、调整导堤高程、减小滩槽高差、调整丁坝高程以及调整丁坝长度。主要有以下几点结论：
1）工程调整类方案对流场影响范围基本集中在与工程相应的局部区段，且作用很有限。
2）用疏浚方法减小滩槽高差类方案的定床数模研究成果表明：流场调整的结果是，在与挖槽区流速有所增加的同时，相邻航槽内的落急流速有所减小，挖槽区上下游区段的流速几乎不变。
3）加高丁坝方案明显增加了对应区段航道的涨落潮流，研究结果表明，落急流速的增加幅度大于涨急流速。动床模型试验结果表明，该方案对航道边滩调整的效果不明显。
4）丁坝加长类方案（S1-S6区段），方案之间的主要差别在于加长丁坝的不同组合。各方案丁坝加长区段前方水域涨落急流速均有所增加，流速的增加幅度与丁坝加长长度有关。各方案均能够在不同程度上改善北槽中段（W3附近困难段）的水流条件。方案QA11、QA16、XT06工程调整区段落急流速的增加幅度在10cm/s以内，方案A5工程调整区段落急流速的增加幅度在10~20cm/s之间。
5）运用刘家驹航道回淤公式对北槽航道回淤进行估算，二期航道年回淤量为3993万方，三期航道回淤量为5647万方。丁坝加长类方案实施后，加长丁坝区段航道边滩冲刷，改善了滩槽高差，各个方案回淤量有不同程度减小。二期航道的减淤效果为9%~13%，三期航道的减淤幅度为4%~6%。
综上所述，通过加长丁坝可以减轻航道回淤，减淤效果与丁坝加长长度有明显关系，其中方案A5效果优于其余方案，但减淤幅度尚不够理想。

清水动床物理模型试验研究报告

摘 要

长江口深水航道治理工程一期、二期工程的实践表明，导堤丁坝对北槽河床的调整效果较好，坝田区明显淤积，大部分断面由整治前的宽浅型调整为窄深型，北槽上段至中段深槽形成了两个微弯的平面形态，上段北边滩和中段南边滩相对较浅，不利于航道的维护疏浚。
在分析实测资料的基础上，利用动床物理模型进行了不同工程调整措施的模型试验研究，研究主要有以下几点初步结论：
1）加高丁坝和加长丁坝均能够在增加丁坝前方水流强度，对河床产生冲刷效果。
2）模型试验结果表明丁坝加长对河床调整的范围限于丁坝前沿上下游一定范围内的同侧边滩，冲刷调整的范围和幅度与加长丁坝的长度有较好的对应关系。
3）相对比较，方案A5通过加长北槽上段北侧丁坝和中段南侧丁坝能够在一定程度上改善北槽深槽宽度，使得目前的双微弯深槽更趋稳定。方案A5最大冲刷幅度1m左右，大部分冲刷幅度50cm，对于维护目前的-10.5m航道可以起到较好的改善作用，但是对于维护-12.5m航道可能仍有一定的困难。

1　前言
大丰港位于江苏省1040km海岸线的中部，王港河入海口北侧，东临黄海，属盐城市境内的大丰市。海上北距青岛港210海里、连云港120海里，东距日本长崎港460海里、韩国釜山港620海里。地理坐标为北纬33°11′、东经120°43′。大丰港目前对外交通陆上可通过332省道、海堤公路连通陈李线省道、沿海高速及204国道，水上可通过刘大运河连通苏北内河水网，整体形成交通网络，辐射大丰港腹地内外。
从1991年起，在国家交通部和江苏省有关部门的组织下，南京水利科学研究院、南京大学、河海大学、青岛海洋研究所等10多个高等院校核科研院所对大丰港建港条件进行长期、严谨、慎密的科学论证，先后进行了现场观测资料分析、物理模型试验和数学模型研究，召开过4次大型论证会，得出以下结论：大丰港外海辐射沙洲中有一条与海岸线平行的潮汐大通道–西洋深槽，该深槽水深稳定，不淤不冻，-15m深水线宽3~4km、长55km，与外海深水贯通，5万吨级船舶可全天候进出，深槽对面有一与海岸线平行的沙脊，名曰小阴沙，对港口航道起到避风放浪的作用，为江苏省沿海难得的港址。
大丰港一期工程2个5000吨级多用途码头已经顺利建成，于2005年10月18日投产使用。一期工程中完成的工程主要有大丰港陆域匡围工程、引堤引桥工程以及码头工程。其中匡围工程共匡围滩地8.3km2；引堤工程全长4.3km，真高8m，顶宽17m；引桥工程长1.54km；码头平台长269m，宽35m。
2007年，为适应经济发展需要，大丰港在现有一期工程南侧约7.45km处的王港口开工建设二期工程，二期工程引堤引桥走向与一期保持平行，码头布置在14m水深附近，两个50000吨级多用途及散货泊位。
目前大丰港开发区招商引资工作进展顺利，部分石化项目的原材料和产成品需要就近通过大型石化码头进出，大丰港石化码头的建设势在必行。为此，大丰市港务局委托南京水利科学研究院运用数学模型对三期工程范围的水流动力条件和码头平面布置进行研究。8　初步结论
本次研究通过近几年的水文资料分析，并建立了大丰港水域潮流数学模型，模型验证相似性良好，基本能够复演大丰港水域的流场，表明模型具备预测工程前后水流变化的能力。
在二期工可和初设研究阶段，已经研究过不同规划阶段的围垦对西洋深槽稳定性的影响，目前正在实施的二期匡围工程与已有的研究存在变化，所占水域面积相对较大，对工程区域流场有一定的影响，从数模计算结果来看，主要影响范围在滩面，深槽的流速影响幅度均在5cm/s以内。西洋深槽的长期稳定与该水域大面积的潮滩纳潮水体有直接关系，因此在港区开发过程中应注意避免过度围垦，并且需经过科学论证，以保证西洋深槽的稳定。
本化工码头工程与二期拟建码头南侧紧邻，相隔约100m，距离一期南侧约7.6km。根据数模计算结果，二期匡围工程以及本期化工码头工程对二、三期码头前沿水域的涨急流速略有增加3~4cm/s，落急流速几乎没有变化，流向影响均在1°以内，三期工程码头前沿涨落急主流向为157~341°，具体设计过程中码头前沿走向可参考近期水文测验资料综合判断。
根据已有研究，对于结构形式基本相同的阻水建筑物，冲淤幅度主要决定于建筑物的尺寸，尤其是垂直于水流方向的码头宽度。所以在码头设计过程中在满足码头使用要求的同时应尽量减小垂直于水流方向的码头宽度。

本项研究是通过潮流数学模型，难以回答码头前沿的冲淤变化，建议在下一阶段能够开展泥沙物理模型试验研究。

1　前言
1.1　研究背景
长江口深水航道治理工程二期工程于2005年6月16日通过交通部组织的交工验收，并于2005年11月21日通过国家验收，同时对外宣布10.5m水深航道延伸至南京。长江口深水航道治理三期工程已于2006年9月开工，交通部长江口航道管理局组织开展了深水航道向上延伸相关科研工作。
上海市围绕中央沙圈围及青草沙水库工程进行了一系列前期工作，并已于2006年底开始实施，为改善紧邻该工程的宝山北水道，交通部长江口航道管理局开展了大量的数学模型和物理模型研究。目前”新浏河沙护滩潜堤工程和南沙头通道限流堤工程”已经通过初步设计审查，进入施工程序。
根据已有的研究，这2项工程仅能够改善现有宝山北水道的航道维护条件，难以实现交通部制定的”长江口-12.5m深水航道向上延伸至太仓”的目标。为此，长江口航道管理局组织开展进一步的物理模型和数学模型研究，寻求工程改善措施。1.2　研究内容
本项研究在前期数学模型研究基础上，通过物理模型试验重点研究南沙头通道限流潜堤加高对航道整治的效果，以及对周边的影响进行分析，在有效增深航道水深，减少航道回淤目的同时尽量减少对周边的影响，并进一步探讨改善南港及圆圆沙航道的方案措施，为航道整治工程设计和方案优化提供科学依据。

 7　初步结论
本项研究在前期数学模型研究基础上，通过物理模型试验重点研究南沙头通道限流潜堤加高对航道整治的效果，以及对周边的影响进行分析，同时探讨了改善南港及圆圆沙航道的方案措施。
根据南沙头通道限流潜堤加高四个方案的物理模型试验结果，建议在已实施方案的基础上将南沙头通道限流堤顶标高增高至+2.0m，该方案既可以保证宝山北水道-12.5m深槽贯通，对周边水域也未产生明显不利影响。
根据瑞丰沙潜堤和护滩堤工程方案试验结果，在南港河段的中部形成了一个新的-5m瑞丰沙沙体，对于保持南港河段”一滩两槽”的河型起到了较好的作用；南港主槽的-10.0m深槽不再继续向北侧展宽，南港主槽的-12.5m深槽虽然宽度缩窄，但是从长度上均有所延伸，圆圆沙航段水深明显改善，-10.0m深槽上下贯通且保持一定的宽度，对于维护该段航道是有利的。

1　前言
1.1　研究背景
丹东港（参见图1.1）位于辽东半岛东北部，鸭绿江入海口西岸，与朝鲜薪岛一水相隔，是我国大陆海岸线北端的国际贸易商港。多年以来丹东地区、本溪地区以及沈阳以北的抚顺、铁岭地区和黑龙江、吉林两省的东北地区的部分货物集散于丹东港，对促进上述地区的经济发展起着重要的作用。

图1.1　丹东港位置示意
丹东港于1907年开埠通商，曾一度为东北地区木材集散地和重要通商口岸。1950年因朝鲜战争而封港，1954年恢复通航。由于各方面条件限制，长期以来，港口吞吐量始终徘徊在40～50万吨。1988年，大东港区的建成加快了丹东港口由江河小港向国际海港迈进的步伐。特别是近两年来，丹东港针对港口”泊位少、航道浅、货场小、铁路短、设备缺”等瓶颈因素所实施的一系列扩建改造措施，极大地推动了港口的发展，吞吐量也逐年大幅度提升，自1995年至2004年，丹东港吞吐量由134万吨增长至1100万吨，年均递增26％。其中：集装箱由1995年的1474TEU增至9.1万TEU，年均递增58％；旅客吞吐量（丹东-仁川）达8万人次。2004年全港吞吐量突破1000万吨，达到1100万吨，其中集装箱9万TEU。
丹东港从”十五”开始以”一次规划、分步实施、滚动发展”为原则，进行了大东港区二期工程的建设。自2003年到2005年上半年，丹东港投资6.5亿元在现大东港区6号客滚泊位上游顺岸建设了4个1-5万吨级泊位，以迅速缓解大东港区通过能力严重不足的矛盾。大东港区7、8号泊位为5万吨级大型散货泊位和3万吨级集装箱泊位，已于2004年7月初投产使用。9、10号万吨级（结构3万吨级）杂货泊位，已于2005年5月投产使用。到2005年末，丹东港全港泊位数达到了15个，港口实际通过能力突破1000万吨，实现吞吐量1500万吨，其中集装箱12万TEU。丹东港大东港区现有泊位基本情况参见表1-1。
11　主要结论
1）庙沟挖入式港池由原规划的勺形调整为矩形，水域面积由195万m2减小到141万m2，各个方案均采用最新的矩形布置，年回淤总量差别较小，平均约65万m3/年；
2）外航道均按照-15.0m，其回淤量基本接近，约300万m3/年左右；各个方案泊位等级不同，进港航道尺度略有差别，试验结果表明15万吨级航道的长度对航道淤积量比较敏感；
3）由于顺岸方案与挖入方案的泊位个数、水域面积及岸线长度均有不同，港池及回旋水域的淤积总量的直接比较无实际意义，在分析中采用了单泊位年淤积量及单泊位年维护量两个指标；顺岸式方案和挖入式方案的单泊位年淤积量比较接近，由于各方案水域面积和泊位数量差别较大，挖入方案的单泊位年维护量明显优于顺岸式方案。顺岸方案一的单泊位维护量约11.5万m3/年，而挖入方案一仅有4.3万m3/年，挖入方案二5.2万m3/年；
4）在挖入式方案二的基础上进一步优化水域面积，港池的淤积强度和淤积量大大减小，港池的回淤量由210万m3/年减小到135万m3/年，单泊位淤积量由5.8万m3/年减小到3.7万m3/年，单泊位年维护量由5.2万m3/年减小至3.0万m3/年；
5）挖入式方案三综合了挖入式方案一和挖入式方案二的优点，采用上下两个挖入式港池，平面布置更趋合理，该方案实施后，年淤积总量约600万m3/年，可作为推荐方案。