摘 要中央沙圈围工程及青草沙水库工程作为南北港分汊口工程的重要组成部分，在近期内实施具有相对较好的条件和积极的意义。
动床物理模型验证试验相似性良好，满足模拟规程要求。
根据模型各个方案实施后试验的流场和地形对比分析，主要得到以下几点结论：各个方案对南北港分汊口地区（南支下三沙）大范围的流场和地形的影响不大；中央沙圈围工程工程实施后，中央沙头部及两侧出现明显冲刷，南侧冲刷的泥沙部分进入南沙头通道，部分进入南小泓通道，北侧冲刷泥沙主要进入新桥通道下段，对周边河床产生的影响不容忽视；青草沙水库工程实施后，北港部分过水断面缩窄，深槽有所冲刷；同时青草沙水库的实施堵截了北小泓通道，在堤身北侧流速增强，引起沿堤冲刷；南港和横沙通道受工程的影响较小。
长江口深水航道邻近工程水域，建议在下一阶段的科研和规划设计中能够结合深水航道整治工程，互相配合和协调，以求取得稳定南北港分汊口工程的最佳效果。
目 录
1 前言
1.1 研究背景
1.2 研究内容
1.3 技术依据和质量控制标准
1.3.1 技术要求
1.3.2 基础资料
1.3.3 质量标准
2 自然条件分析
2.1 工程地理位置
2.2 水文泥沙
2.2.1 径流
2.2.2 潮汐
2.2.3 潮流
2.2.4 泥沙
2.3 河床演变
2.3.1 河段演变特征
2.3.2 近期演变情况
2.3.3 南北港航道
3 物理模型
3.1 物理模型简介
3.2 模型设计
3.2.1 基本方程
3.2.2 相似条件
3.2.3 模型沙选择
3.2.4 模型相似比尺
3.3 模型仪器设备
3.3.1 潮汐潮流控制系统
3.3.2 量测仪器设备
3.4 动床模型范围
4 验证试验
4.1 动床验证目的
4.2 动床验证资料选取
4.3 动床验证资料分析
4.4 动床试验动力条件
4.5 动床验证试验结果总体分析
4.6 敏感地区验证结果分析
4.6.1 新浏河沙包、新浏河沙邻近
4.6.2 扁担沙下沙体、新新桥通道、新桥通道
4.6.3 中央沙、南沙头邻近
4.6.4 南港水域
4.6.5 青草沙及北港水域
4.7 典型断面验证
4.8 验证试验小结
5 动床试验方案及试验条件
5.1 动床试验方案
5.2 试验动力条件
6 流场分析
6.1 流场特征
6.1.1 方案0流场
6.1.2 方案1流场
6.1.3 方案2流场
6.2 南北港分流比变化
6.3 采样点流速分析
6.3.1 新浏河沙邻近水域
6.3.2 南沙头通道
6.3.3 新桥通道
6.3.4 南小泓通道
6.3.4 南港
6.3.5 北港
6.4 流场综合分析
7 动床模型试验
7.1 总体趋势分析
7.1.1 方案0
7.1.2 方案2
7.1.3 方案1
7.2 主要沙体变化分析
7.2.1 新浏河沙包
7.2.2 新浏河沙
7.2.3 中央沙
7.2.4 南沙头
7.2.5 瑞丰沙
7.2.6 下扁担沙
7.3 主要通道变化分析
7.3.1 宝山南水道
7.3.2 宝山北水道
7.3.3 新宝山水道
7.3.4 南沙头通道
7.3.5 新新桥通道
7.3.6 新桥通道
7.3.7 南小泓通道
7.3.8 北小泓通道
7.3.9 北港主槽
7.3.10 南港主槽
7.3.11 长兴水道
7.3.12 横沙通道
7.4 综合分析
8 取水口分析
9 结论和建议
9.1 基本结论
9.2 建议
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1.1 工程概况
沧州港位于河北省沧州市区以东的渤海湾西岸，地处大口河出海口，向北至天津水上距离 60海里，向东至龙口港水上距离约149海里。朔黄铁路、沧州地方铁路和石黄高速公路在此交汇，是我国北方重要的煤炭输出港之一。
目前，黄骅港有河口港区和煤炭港区组成。黄骅港煤炭港区现有10万吨级煤炭泊位1个、5万吨级煤炭泊位4个、3.5万吨级煤炭泊位1个，设计通过能力6500吨。由于地区经济的发展和经济结构的调整，黄骅港散杂货吞吐量呈上升趋势。黄骅港煤炭港区航道为乘潮通航5万吨级船舶的单向航道，其中内航道长3480m，外航道长32km。有效宽度140m，设计底标高-11.5m，边坡1:5。2005年9月防沙堤二期工程完工，该工程在煤码头一期工程防沙堤的基础上将堤头由原来W0+000断面（2m等深线附近）向外海延伸到W10+500断面（5.5m等深线附近），堤头位置位于外航道里程W10+500处，其中W0+000～W8+000段堤顶高程3.5m，W8+000～W10+500段堤顶高程由3.5m变至-1.0m，外航道掩护段长度大为增加，工程实施后航道疏浚水深稳步增大，2005年底航道达到设计标高-11.5m，2006年8月达到-13m，工程减淤效果经过对本海区有较大影响的大风浪的考验，如麦莎台风后航道回淤量为80万 左右，基本上消除了建港初期在大风浪后出现严重聚淤的状态，航道内淤积物的可挖性也有明显改善，表明这条航道具有进一步增深和加宽实际可能性。
根据当地经济发展战略规划，结合船舶近年来大型化趋势，河北省沧州市临港经济协调发展委员会委托航海航道勘察设计研究院进行了黄骅港现有航道扩建为20万吨级散货船航道建设方案的可行性研究工作。按沧州综合港区规划，拟在北防波堤与神华港池衔接处打开缺口，并浚深加宽进港航道。规划新港区内纳潮量的增加将使防波堤内航道的涨落潮流量相应加大，这样的改变对船舶航行及安全及港池、航道淤积的影响如何，需要进行深入研究。受沧州市临港经济协调发展委员会委托，南京水利科学研究院通过潮流波浪数学模型和泥沙物理模型研究沧州综合港区和20万吨进港航道工程引起的水流变化、泥沙淤积以及对神华港池航道水流、泥沙的影响等重要技术问题，为工程决策、方案设计和优化提供科学依据。1.2 研究目的和研究内容
根据上海航道勘察设计研究院提出的技术要求，受沧州临港经济协调发展委员会的委托，南京水利科学研究院通过现场观测资料分析、物理模型、数学模型等手段，研究沧州综合港区和20万吨进港航道工程引起的水流变化、泥沙淤积以及对神华港池航道水流、泥沙的影响等重要技术问题，为工程决策、方案设计和优化提供科学依据。
采用现场资料分析、数学模型、物理模型和风浪计算分析相结合，对神华港区规划、航道扩建工程及防波堤延长工程的水流、泥沙和大风浪的影响等问题进行综合研究。
本报告是其中的数学模型研究内容，通过建立渤海湾大范围潮流数学模型，验证渤海湾大水域的潮波及流场，分析港区的流场特征，为物理模型提供动力边界条件，并对工程实施后的流场变化情况进行研究。
8 初步结论
本项研究建立了渤海湾平面二维潮流数学模型，模型验证相似性较好，可以进行工程方案的预报研究。研究主要有两个方面工作，第一是确定物理模型的边界；第二是分析各个方案引起的水流变化。
在数学模型中选取了部分物理模型边界采样点进行分析，分析表明，南北两侧边界近岸的个别点流速变化相对较大（最大约为10%左右），两侧边界大部分采样点流速变化均在4%以内，流向变化均在5º以内；物理模型的外海边界，受工程影响相对较小，流速变化相对幅度基本能够控制在3%以内，流向变化在2 º以内；受工程影响流速变化幅度相对较大的主要是两侧边界的近岸部分，根据经验，这些边界并不会对远处的港池航道产生反馈作用，因此可以认为本次物理模型选择的控制边界基本合理。
通过对各个方案的水流模拟研究，主要有以下初步结论：
1）各个方案实施后影响范围仅限于工程邻近水域；
2）规划方案实施后，港池的开挖，在一定程度上增加了进入港池航道的纳潮量，防沙堤掩护段的航道内涨落急流速均略有增加；同时由于进港航道增深加宽，航道内流速略有减小。
3）随着防沙堤延伸，主要的影响范围仅限于延伸段头部及两侧，延伸段两侧的涨落潮流表现为延堤流动，堤头处形成新的绕堤流动；同时堤身掩护区航道内涨落潮流速减缓，流向与航轴线趋于一致，相位滞后约2~3个小时；
4）工程前堤头最大横流流速1.18m/s，规划方案实施后横流减小至0.85m/s；防沙堤延伸至W18+000，堤头处最大横流流速为1.07m/s，也略小于工程前；随着防沙堤继续向前延伸，堤头横流逐渐增加至1.36m/s和1.45m/s，在工程规划中需要引起注意。
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摘 要
大丰港一期工程于2005年10月投入使用，目前码头运营情况良好。为适应经济发展需要，大丰港拟在一期工程码头南侧的王港口建设二期工程。本文就一期工程实施后的冲淤积形态进行了分析，并针对二期工程方案进行了物理模型和数学模型试验研究。
一期工程实践证明，大丰港建设前期工作中对西洋深槽建港条件的论证是正确的，具备建设深水大港的条件。一期工程实施后码头周围海床的变化为二期工程码头走向布置提供了借鉴。
为了确定二期工程引堤和引桥长度，数学模型计算了三个方案，分别为引堤长4.00km、5.00km、5.85km，并分析了各个方案实施后流场的变化。根据工程前后的流态变化，各个方案对周边的流场影响范围均相对较小，对工程附近涨潮流场的影响略大于落潮；二期工程的实施对西洋深槽基本没有影响。 数学模型还对规划围垦两个方案进行了计算。
针对大丰港拟建二期工程方案一的码头布置，进行了码头走向与主流向逆时针偏转2度、4度和6度的物理模型试验。试验结果表明适当的角度偏转能改善码头前沿的水深条件。综合考虑码头靠泊影响，建议在码头设计中将码头走向与主流向逆时针偏转5度。
大丰港拟建二期工程方案二与方案一相比码头变宽，相应增大了阻水面积，加剧了码头周围的局部海床变化。
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目 录
第一章 概况
1.1 研究背景
1.2 研究内容
1.3 质量控制标准
第二章 水文泥沙条件
2.1 潮汐
2.1.1 潮汐性质
2.1.2 潮汐特征
2.2 潮流
2.2.1 潮波
2.2.2 潮流性质
2.2.3 潮流运动形式
2.2.4 余流
2.2.5 可能最大海流
2.2.6 实测流分析
2.3 波浪
2.4 泥沙
2.4.1 杭州湾泥沙特征
2.4.2 路由海域泥沙特征
第三章 海床冲淤和稳定性研究
3.1 路由海域海床沉积地貌特征
3.2 路由海域海床地形冲淤
3.3 登陆段岸滩相对稳定性
3.3.1 百余年来的变化
3.3.2 南汇边滩近期演变分析
3.4 海床冲淤估算
3.5 海床冲淤原因和趋势分析
3.6 结论与建议
第四章 波浪动力条件研究
4.1 LNG路由海域的波浪条件及其分析
4.1.1 大戢山海洋站波浪条件
4.1.2 风速、波高关系
4.1.3 波高、波周期关系
4.1.4 波型统计
4.1.5 不同重现期风速
4.1.6 N~NE向外海波要素
4.2 波浪数学模型
4.2.1 高阶抛物型方程数学模型
4.2.2 不规则波的模拟
4.3 计算条件
4.3.1 地形条件
4.3.2 计算水位及计算波浪重现期
4.3.3 波浪计算方向
4.3.4 依据波浪及风速资料
4.3.5 计算点坐标
4.4 不同条件下路由海域的波浪计算
4.4.1 50年一遇推算
4.4.2 100年一遇推算
4.5 结语
第五章 LNG海底管道海域平面二维潮流悬沙数学模型计算
5.1 平面二维潮流悬沙数学模型
5.1.1 模型运动方程
5.1.2 定解条件
5.1.3 数值计算方法
5.1.4 杭州湾挟沙能力分析
5.2 LNG海底管道海域数学模型及验证
5.2.1 模型范围及边界条件
5.2.2 验证资料
5.2.3 潮位、流速、流向验证
5.2.4 含沙量过程验证
5.3 潮流场、含沙量场分析
5.3.1 流态分析
5.3.2 LNG海底管道海域水流动力分析
5.3.3 海底管道海域含沙量场分析
5.4 结语
第六章 登陆段海域三维潮流数值计算
6.1 三维潮流数学模型简介
6.1.1 基本方程
6.1.2 三维模型建立
6.1.3 边界条件
6.1.4 数值求解
6.1.5 模型范围及参数
6.2 上海LNG登陆段三维水流验证
6.2.1 验证选取资料
6.2.2 第一阶段验证
6.2.3 第二阶段验证
6.2.4 验证小结
6.3 上海LNG登陆段水流分析
6.3.1 上海LNG登陆段总体分析
6.3.2 底流分析
6.3.3 小结
6.4 结语
第七章 登陆段波浪物理模型试验研究
7.1 基本资料
7.1.1 登陆段自然状况
7.1.2 海管设计主要参数
7.2 波浪物理模型设计
7.2.1 试验场地及控制量测设备
7.2.2 正态系列模型延伸法简介
7.2.3 模型设计
7.2.4 模型布置
7.2.5 模型沙选择
7.2.6 相似模型几何比尺
7.2.7 试验方法
7.3 试验动力条件及试验组次
7.4 试验结果分析
7.4.1 1:60比尺
7.4.2 1:120比尺
7.4.3 最大冲刷幅度推算
7.4.4 综合分析
7.5 基本结论
第八章 综合分析
8.1 上海LNG海底管道登陆段
8.2 上海LNG海底管道中间段
8.3 上海LNG海底管道下海段
8.4 建议
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长江口深水航道治理工程物理模型试验研究成果综述
Physical Model Research Result of Yangtze Estuary Deepwater Channel Regulation Project
南京水利科学研究院长江口整体物理模型是交通部1974年批准和投资兴建的我国第一个大型河口模型.在”八五”攻关研究中,运用定床和动床试验方法,为整治工程方案的确定提出了科学论证,长江口深水航道治理工程开工以来,继续运用整体模型、局部模型和正态系列模型对工程的分期实施、建筑物附近的冲刷、施工顺序和工程方案动态调整等进行研究.工程实践证明,多数研究成果都达到了定性基本准确、定量相对合理的结果,是工程取得良好效果的重要基础之一.
- 作 者：
- 陈志昌 罗小峰 CHEN Zhi-chang LUO Xiao-feng
- 作者单位：
-
南京水利科学研究院,江苏,南京,210029;水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏,南京,210029;港口航道泥沙工程交通行业重点实验室,江苏,南京,210024
- 刊 名：
- 水运工程
- 英文刊名：
- PORT & WATERWAY ENGINEERING
- 核心期刊收录：
- ISTIC EI SCI NJU
- 年，卷(期)：
- 2006 (z1)
- 分类号：
- U617
- 关键字：
- 物理模型 长江口 航道治理
- 机标分类号：
- U61 P62
- 机标关键字：
- 长江口 深水航道治理工程 物理模型 试验研究 成果综述 Yangtze Estuary 南京水利科学研究院 整治工程方案 整体模型 运用 研究成果 系列模型 试验方法 施工顺序 科学论证 河口模型 工程实践 分期实施 动态调整 交通部
cjk3d 研究成果
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，并将于近期开始实施。该项工程建设规模相当大，势必对长江口南支下段河床的稳定性产生一定影响。目前作为进江深水航道的宝山北水道与其相邻，应研究采取适当的工程措施与其相适应。
1.2 研究内容
研究各工程方案对南北港分汊口河段及邻近汊道流场、河势变化及对周边重大工程的影响，重点研究工程对宝山北水道、宝山南水道、新桥通道、南港航道、圆圆沙航道及长兴岛涨潮沟流场、地形等的影响。
8 初步结论和建议
本次动床物理模型试验进行了1997年11月至2002年11月以及2002年11月至2005年4月的两次地形验证，根据平面地形变化和断面面积对比，相似性良好，满足模拟规程要求。说明在南北港分汊口河段，采用上游大通流量30000m3/s和口外潮汐横沙站2.84m潮差的动力控制条件是合适的。
动床物理模型进行了2个阶段（潜堤高程优化和平面布置优化）方案试验研究，均以2005年4月地形作为试验的本底地形，试验预测时间相当于原型2个水文年，根据前文分析，主要有以下几点结论：
1）各个方案的新浏河沙护滩潜堤对新浏河沙均起到了较好的掩护作用，工程实施后涨落潮流均有所减缓，新浏河沙0m高滩逐年增高；方案一护滩堤头部出现剧烈冲刷，堤身外侧也有明显沿堤冲刷现象，需要加强堤身的安全防护措施，方案二的护滩堤退至高滩，未出现明显的沿堤冲刷。
2）各个方案南沙头通道限流潜堤实施后，宝山北水道涨落潮流均略有增加，宝山北水道水深略有改善，深槽贴近南侧护滩堤；与本底方案相比，护底方案、限流堤-2.0m方案和限流堤0m方案的整治效果逐步增加。
3）方案二由于新浏河沙护滩堤的南侧堤后退至0m附近高滩，在一定程度上扩大了南侧的过水断面面积，宝山南水道和宝山北水道均比方案一略有改善；方案二由于新浏河沙护滩堤退至高滩，南侧堤外的浅滩有所冲刷，宝山北水道下段的-10m明显向堤身一侧展宽，有利于改善宝山北水道的航道轴线。
4）限流潜堤实施后南沙头通道内落潮流速明显减缓，南沙头通道逐年淤积，限流堤0m方案的限流效果略优于限流堤-2.0m方案，-5m深槽趋于消失；同时过堤水流在堤身下游形成明显跌水作用，出现跌水冲刷坑；方案二南沙头通道限流潜堤平面布置的调整在一定程度上既保证了新桥通道水流的通畅，又对中央沙圈围头部堤身起到了较好的掩护作用。
5）新浏河沙护滩潜堤和南沙头通道限流潜堤的实施对南北港分流比影响较小，南港、北港流场受工程影响较小，大部分采样点涨落急流速变化均在5cm/s以内；本项工程的主要影响范围仅限于工程附近局部的水域，与本底方案相比，南港和北港水域几乎不受本项工程的影响；
南北港分汊口地区河床变化相当复杂，现场地形测量和水文测验资料相对较少，建议在工程的实施过程中进一步加强水文测验和地形测量，以便进行必要的工程调整以适应河床的变化；
cjk3d 研究成果
长江口北槽近期盐度变化分析
Analysis of Salinity’s Variation in the North Channel of the Yangtze Estuary
根据1998年长江口深水航道治理工程开工以来的历次水文测验资料,从各个角度分析了近年来北槽航道内的盐度变化.
- 作 者：
- 罗小峰 陈志昌 LUO Xiao-feng CHEN Zhi-chang
- 作者单位：
-
南京水利科学研究院,江苏,南京,210029;水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏,南京,210029
- 刊 名：
- 水运工程
- 英文刊名：
- PORT & WATERWAY ENGINEERING
- 核心期刊收录：
- ISTIC EI SCI NJU
- 年，卷(期)：
- 2006 (11)
- 分类号：
- U61
- 关键字：
- 盐度 长江口 北槽
- 机标分类号：
- P73 U61
- 机标关键字：
- 长江口 北槽 盐度变化 the Yangtze Estuary 深水航道治理工程 水文测验 角度分析 航道内 资料
cjk3d 研究成果
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日通过交通比组织的交工验收，并于2005年11月21日通过国家验收，同时对外宣布长江口深水航道治理二期10m水深航道同步延伸至南京。目前，长江口深水航道治理三期工程初步设计已经通过审查，三期工程开工在即，为此，交通部长江口航道管理局开始启动深水航道向上延伸相关科研工作，特别是南北港分汊口航道治理工程以及南港圆圆沙航段维护条件的工程改善措施。
1.2 研究内容
研究各工程方案对南北港分汊口及下游各汊道流场、河势变化及对周边重大工程的影响，重点研究工程对宝山北水道、宝山南水道、新桥通道、南港航道、圆圆沙航道及长兴岛涨潮沟流场、地形等的影响。
8 初步结论和建议
本次动床物理模型试验进行了1997年11月至2002年11月五个水文年的动床地形变化验证，根据平面地形变化和断面面积对比，相似性良好，满足模拟规程要求。结合去年进行的2002年11月至2005年4月的地形验证，初步确定在南北港分汊口地区，采用上游大通流量30000m3/s和口外潮汐横沙站2.84m潮差的动力控制条件是合适的。
根据模型各个方案实施后试验的流场和地形对比分析，主要得到以下几点结论：
1）新浏河沙护滩潜堤和南沙头通道限流潜堤的实施对南北港分流比影响较小；南港、北港流场受工程影响较小，大部分采样点涨落急流速变化均在5cm/s以内。
2）新浏河沙护滩潜堤对新浏河沙起到了较好的掩护作用，工程实施后涨落潮流均有所减缓，新浏河沙0m高滩逐年增高；同时潜堤头部出现剧烈冲刷，堤身外侧也有明显沿堤冲刷现象，需要加强堤身的安全防护措施。
3）新浏河沙护滩潜堤和南沙头通道限流潜堤实施后，宝山北水道涨落潮流均略有增加，宝山北水道水深略有改善，深槽贴近南侧的护滩潜堤，下段深槽受到新浏河沙包下移的影响明显缩窄，上下趋于均匀，平均宽度在650m左右，且转向角趋于减小，有利于改善该航段的维护；与本底方案相比，方案1-1、方案1-3和方案1-4的整治效果依次增加。
4）限流潜堤实施后南沙头通道内落潮流速明显减缓，南沙头通道逐年淤积，-5m深槽趋于消失；同时过堤水流在堤身下游形成明显跌水作用，出现局部冲刷坑。
4）中央沙圈围工程和青草沙水库工程实施后，北港部分过水断面缩窄，深槽有所冲刷。
5）南港主槽和长兴水道受工程的影响相对较小。
综上分析，方案1-4对宝山北水道和宝山南水道的整治效果优于其它方案，且没有对周边水域带来明显不利影响，可以作为推荐方案。
根据研究分析，给出下列几点建议：
1）南北港分汊口地区河床变化相当复杂，现场地形测量和水文测验资料相对较少，建议在工程的实施过程中进一步加强水文测验和地形测量，以便进行必要的工程调整以适应河床的变化；
2）新浏河沙护滩潜堤实施后，堤身头部和外侧明显冲刷，建议在设计施工中加强护底，否则将影响工程自身安全。
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