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摘要：随着近年来流域水资源利用率的提高,下泄流量逐年减少,引起闸下港道淤积加重且日趋板结,仅靠水力冲淤已无法满足防洪抗灾的要求,机械疏浚愈来愈重要。只有进行基础试验,找出淤积规律,选择最佳时机,控制闸门运行,充分利用水力冲淤,同时加强测量观测,确定合理施工标准,采用科学的施工方法,才能使港道淤积危害降低到最小。
关键词：挡潮闸；淤积；原因；处理方法
中图分类号：TV213 文献标识码：A 文章编号：
一、挡潮闸闸下的淤积特性
1.1建闸初期淤积速度快
沿海港口建闸前,河床水沙输送在自然状态下保持平衡,河床基本稳定。建闸后,由于水情工况发生了变化,水沙自然平衡被打破,为了找到新的平衡点，建闸初河床必然发生骤变。而在粉沙淤泥质海岸带,这种骤变表现为河床淤积。建闸后第一年淤积速度最快,在最初的三至五年内,河床容积直线下降,减少量一般为40%~50%。总之,挡潮闸建闸初期淤积量大,以后逐年减少,并随水情、水闸控制运行情况而变化。
1,2低潮位下的河床内淤积严重
处在粉沙淤泥质海岸带,潮流中泥沙含量大,同一个断面纵向含沙量不等,底层含沙量高,面层含沙量低,且底层靠近河床,阻力大,流速相对于面层要小,水流夹沙能力小,所以淤积主要发生在低潮位下的河槽内,而高低潮潮间带相对淤积较少。多年的淤积测量资料也证明了这一点。就淤积厚度而言,沿程分布大致均匀。长度较长的港道当开闸流量小于平衡流量时,有时会出现闸口冲、海口淤的现象。
1.3河床淤积与下泄流量密切相关
挡潮闸闸下河床冲淤变化,与下泄流量密切相关。正常情况下,上游下泄水流量多,开闸的潮次多,河床容积增大,淤积少;上游下泄水流量少,开闸的潮次少,河床容积减少,淤积多。根据射阳河闸和新洋港闸的资料,开闸流量大于平衡流量时,河床发生冲刷;小于平衡流量时,河床发生淤积。历年汛期冲淤统计表明,6~9月份挡潮闸排水量小于10亿m3,闸下河段基本呈上冲下淤状态,大于10亿m3排水量,闸下河段呈全线冲刷状态。说明闸下河段较长的港道,没有足够的排水量,闸下河段掀起的泥沙无法全部挟带出港道，汛期除个别年份出现上冲下淤或普遍淤积外,其余均是全线冲刷状态。非汛期,闸下河段基本呈普遍淤积状态,个别年份近闸段略有冲刷。这就充分说明了河床冲淤与下泄水量密切相关,其规律为丰水年冲,枯水年淤;汛期冲,汛后淤;下泄径流量多(大于平衡流量)时,大潮冲淤多,小潮冲淤少,下泄径流量小(小于平衡流量)时,大潮淤积多,小潮淤积少。
1.4河床内沿程淤积和局部淤滩由于挡潮闸下河床边界条件复杂,使河床不仅在沿水流方向因输沙不平衡,造成河床沿程冲刷和淤积,且由于河道弯曲存在环流,引起水流的横向流动,使凹岸河床冲刷,凸岸河床淤积。形成闸下河道沿程淤积和局部淤滩。
二、常用防淤减淤措施
下游河床的淤积严重影响着闸下河道下泄流量。防淤减淤必须充分利用水沙平衡规律,因势利导,从加大港道下泄流量和提高单方水的输沙能力两方面着手,才能取得良好的效果。在实践中,常用的防淤清淤方法为:1)调度水源,增加港道泄水量,集中冲淤。此法对多闸并港时较为适用。2)科学控制闸门运行,选择最佳时机,用高速水流冲淤。即可以利用潮汐规律、风速风向等加大水位差冲淤;也可以利用洪水连续冲淤;开孔流,近闸段局部清淤、清除上游淤积等。3)机械清淤疏浚:利用挖泥船、清淤船、高压水泵等机械疏浚、裁弯切滩、纳潮冲淤、河床清淤等。上述几种方法在实践中均取得一定效果,特别是水力冲淤是既经济又行之有效的方法。近年来,随着上游径流量的减少,河床淤积层增厚,淤泥沉积时间加长,逐步板结,单靠水力清淤无法启动板结淤泥,所以机械清淤疏浚越来越得到人们的重视,它是加大单方水输沙能力,提高板结淤泥的清淤效率,将河床疏浚到标准断面的必要措施。
三、河床疏浚标准
利用机械设备将河床疏宽和浚深,可以有效地扩大河床过水断面和容积,但其中有个标准的问题。河道的冲淤平衡和泄水量密切相关,泄水量大易冲,泄水量小易淤。不同的水文年份,排泄洪水所需过水断面并不一样,清淤疏浚标准也不一样。对粉沙淤泥质海岸带来说,因泥沙搬运往返重复,若疏浚标准过高,不但施工困难,而且可能因泄水量达不到冲淤平衡要求,河床在汛期就发生淤积。因此,只有科学地确定河床的疏浚标准,才能有利于防汛排涝,才能获得满意的疏浚效果。
对同一港口来说,河床容积和丰、平、枯水年排水量有着对应关系。我们可以对多年的排水量、河床容積进行频率统计,找出丰、平、枯水年对应的河床容积,确定河道疏浚标准。对正常年份可按平水年河床容积和断面标准进行清淤疏浚;枯水年应以防淤为主,特别要采取措施预防淤泥板结;丰水年则应根据丰水年对应的河床容积、平均过水断面,和当前河道测量资料对比,得出清淤方案和疏浚标准,尽早进行清淤。四、疏浚技术4.1 清淤船拖耙清淤疏浚清淤船清淤是粉沙淤泥质海岸带清除港口淤积一种经济可行的措施,也是所以淤泥地段最常用的清淤方法。其清淤耙具自20世纪60年代中期开始研制,有单面耙、双面耙、掺气耙三种形式,其中掺气耙工效最高。掺气耙的工作原理为:利用机械船作为行进动力,带动拖淤耙具,耙起淤泥,利用螺旋桨和高压气体将泥块打碎,并紊动水流,使耙起的淤泥悬浮,提高水流的夹沙能力和含沙量,利用下泄径流或落潮潮流将更多的泥沙带入大海。从本质上说就是加大单方水的输沙能力。使用清淤耙清淤比同条件自然放水清淤量提高3~10倍。其缺点是需要冲淤水源配合,必须选择汛期或泄水量大的时期进行清淤施工。根据淤积情况和施工目的不同又可分为:浚深造槽、拓宽河槽、切滩等施工方法。
4.2 高压水泵疏浚
高压水泵冲淤施工原理就是用高压水冲刷淤泥,使之变成泥浆,并充分和水混合,紊动水流,加大水流的夹沙能力,从而达到清淤的目的。主要用于切除边滩、河心岛、河道水上部分淤泥。其施工方法为:在船只上或木排上安装动力装置和高压水泵,直接用高压水泵对河心岛、边滩、河道水上部分淤泥进行冲刷使其变陡坍塌,部分变成悬沙或淤泥,随开闸水流或退潮潮流流走，这样往复施工,达到清淤疏浚的目的。
4.3 挖泥船疏浚
挡潮闸下港口发生淤积主要原因之一就是下泄径流减少,也就是没有足够的冲淤水源。而清淤耙具和高压水泵清淤疏浚施工时,都离不开水源配合。挖泥船疏浚作为港口清淤方法之一不可或缺。其最大的优点就是不受水源限制,还可以利用泥浆泵和排泥管输送泥浆至规定的填土地点,进行吹填造地,综合利用。挖泥船疏浚对内河清淤效率较高,成本低;在潮汐河口由于受潮汐涨落的影响较大,需候潮施工,清淤工效相对较低、成本较高,可作为缺水年份或特殊情况下,港道清淤补充措施。
参考文献：
[1]康瑛，汪恒强.浙江省曹娥江大闸闸下冲淤调度研究初探[J].水利水电技术2007，38(3). [2]王明才，周琴，傅宗甫，刘明明.潮汐河口水闸对河口淤积影响的试验研究[J].红水河，2005，24(3).
关键词：挡潮闸；淤积；原因；处理方法
中图分类号：TV213 文献标识码：A 文章编号：
一、挡潮闸闸下的淤积特性
1.1建闸初期淤积速度快
沿海港口建闸前,河床水沙输送在自然状态下保持平衡,河床基本稳定。建闸后,由于水情工况发生了变化,水沙自然平衡被打破,为了找到新的平衡点，建闸初河床必然发生骤变。而在粉沙淤泥质海岸带,这种骤变表现为河床淤积。建闸后第一年淤积速度最快,在最初的三至五年内,河床容积直线下降,减少量一般为40%~50%。总之,挡潮闸建闸初期淤积量大,以后逐年减少,并随水情、水闸控制运行情况而变化。
1,2低潮位下的河床内淤积严重
处在粉沙淤泥质海岸带,潮流中泥沙含量大,同一个断面纵向含沙量不等,底层含沙量高,面层含沙量低,且底层靠近河床,阻力大,流速相对于面层要小,水流夹沙能力小,所以淤积主要发生在低潮位下的河槽内,而高低潮潮间带相对淤积较少。多年的淤积测量资料也证明了这一点。就淤积厚度而言,沿程分布大致均匀。长度较长的港道当开闸流量小于平衡流量时,有时会出现闸口冲、海口淤的现象。
1.3河床淤积与下泄流量密切相关
挡潮闸闸下河床冲淤变化,与下泄流量密切相关。正常情况下,上游下泄水流量多,开闸的潮次多,河床容积增大,淤积少;上游下泄水流量少,开闸的潮次少,河床容积减少,淤积多。根据射阳河闸和新洋港闸的资料,开闸流量大于平衡流量时,河床发生冲刷;小于平衡流量时,河床发生淤积。历年汛期冲淤统计表明,6~9月份挡潮闸排水量小于10亿m3,闸下河段基本呈上冲下淤状态,大于10亿m3排水量,闸下河段呈全线冲刷状态。说明闸下河段较长的港道,没有足够的排水量,闸下河段掀起的泥沙无法全部挟带出港道，汛期除个别年份出现上冲下淤或普遍淤积外,其余均是全线冲刷状态。非汛期,闸下河段基本呈普遍淤积状态,个别年份近闸段略有冲刷。这就充分说明了河床冲淤与下泄水量密切相关,其规律为丰水年冲,枯水年淤;汛期冲,汛后淤;下泄径流量多(大于平衡流量)时,大潮冲淤多,小潮冲淤少,下泄径流量小(小于平衡流量)时,大潮淤积多,小潮淤积少。
1.4河床内沿程淤积和局部淤滩由于挡潮闸下河床边界条件复杂,使河床不仅在沿水流方向因输沙不平衡,造成河床沿程冲刷和淤积,且由于河道弯曲存在环流,引起水流的横向流动,使凹岸河床冲刷,凸岸河床淤积。形成闸下河道沿程淤积和局部淤滩。
二、常用防淤减淤措施
下游河床的淤积严重影响着闸下河道下泄流量。防淤减淤必须充分利用水沙平衡规律,因势利导,从加大港道下泄流量和提高单方水的输沙能力两方面着手,才能取得良好的效果。在实践中,常用的防淤清淤方法为:1)调度水源,增加港道泄水量,集中冲淤。此法对多闸并港时较为适用。2)科学控制闸门运行,选择最佳时机,用高速水流冲淤。即可以利用潮汐规律、风速风向等加大水位差冲淤;也可以利用洪水连续冲淤;开孔流,近闸段局部清淤、清除上游淤积等。3)机械清淤疏浚:利用挖泥船、清淤船、高压水泵等机械疏浚、裁弯切滩、纳潮冲淤、河床清淤等。上述几种方法在实践中均取得一定效果,特别是水力冲淤是既经济又行之有效的方法。近年来,随着上游径流量的减少,河床淤积层增厚,淤泥沉积时间加长,逐步板结,单靠水力清淤无法启动板结淤泥,所以机械清淤疏浚越来越得到人们的重视,它是加大单方水输沙能力,提高板结淤泥的清淤效率,将河床疏浚到标准断面的必要措施。
三、河床疏浚标准
利用机械设备将河床疏宽和浚深,可以有效地扩大河床过水断面和容积,但其中有个标准的问题。河道的冲淤平衡和泄水量密切相关,泄水量大易冲,泄水量小易淤。不同的水文年份,排泄洪水所需过水断面并不一样,清淤疏浚标准也不一样。对粉沙淤泥质海岸带来说,因泥沙搬运往返重复,若疏浚标准过高,不但施工困难,而且可能因泄水量达不到冲淤平衡要求,河床在汛期就发生淤积。因此,只有科学地确定河床的疏浚标准,才能有利于防汛排涝,才能获得满意的疏浚效果。
对同一港口来说,河床容积和丰、平、枯水年排水量有着对应关系。我们可以对多年的排水量、河床容積进行频率统计,找出丰、平、枯水年对应的河床容积,确定河道疏浚标准。对正常年份可按平水年河床容积和断面标准进行清淤疏浚;枯水年应以防淤为主,特别要采取措施预防淤泥板结;丰水年则应根据丰水年对应的河床容积、平均过水断面,和当前河道测量资料对比,得出清淤方案和疏浚标准,尽早进行清淤。四、疏浚技术4.1 清淤船拖耙清淤疏浚清淤船清淤是粉沙淤泥质海岸带清除港口淤积一种经济可行的措施,也是所以淤泥地段最常用的清淤方法。其清淤耙具自20世纪60年代中期开始研制,有单面耙、双面耙、掺气耙三种形式,其中掺气耙工效最高。掺气耙的工作原理为:利用机械船作为行进动力,带动拖淤耙具,耙起淤泥,利用螺旋桨和高压气体将泥块打碎,并紊动水流,使耙起的淤泥悬浮,提高水流的夹沙能力和含沙量,利用下泄径流或落潮潮流将更多的泥沙带入大海。从本质上说就是加大单方水的输沙能力。使用清淤耙清淤比同条件自然放水清淤量提高3~10倍。其缺点是需要冲淤水源配合,必须选择汛期或泄水量大的时期进行清淤施工。根据淤积情况和施工目的不同又可分为:浚深造槽、拓宽河槽、切滩等施工方法。
4.2 高压水泵疏浚
高压水泵冲淤施工原理就是用高压水冲刷淤泥,使之变成泥浆,并充分和水混合,紊动水流,加大水流的夹沙能力,从而达到清淤的目的。主要用于切除边滩、河心岛、河道水上部分淤泥。其施工方法为:在船只上或木排上安装动力装置和高压水泵,直接用高压水泵对河心岛、边滩、河道水上部分淤泥进行冲刷使其变陡坍塌,部分变成悬沙或淤泥,随开闸水流或退潮潮流流走，这样往复施工,达到清淤疏浚的目的。
4.3 挖泥船疏浚
挡潮闸下港口发生淤积主要原因之一就是下泄径流减少,也就是没有足够的冲淤水源。而清淤耙具和高压水泵清淤疏浚施工时,都离不开水源配合。挖泥船疏浚作为港口清淤方法之一不可或缺。其最大的优点就是不受水源限制,还可以利用泥浆泵和排泥管输送泥浆至规定的填土地点,进行吹填造地,综合利用。挖泥船疏浚对内河清淤效率较高,成本低;在潮汐河口由于受潮汐涨落的影响较大,需候潮施工,清淤工效相对较低、成本较高,可作为缺水年份或特殊情况下,港道清淤补充措施。
参考文献：
[1]康瑛，汪恒强.浙江省曹娥江大闸闸下冲淤调度研究初探[J].水利水电技术2007，38(3). [2]王明才，周琴，傅宗甫，刘明明.潮汐河口水闸对河口淤积影响的试验研究[J].红水河，2005，24(3).