浅谈航道港口的泥沙淤泥问题处理

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摘要:航道就是在湖泊、港湾等水域里为船舶提供安全的航行通道。而港口则是为船舶的停靠和安全进出提供的有利条件。如果航道和港口出现了泥沙淤积的问题,那么就必须要解决它。但要如何解决呢?这就是我们要研究的问题。

Abstract: Channel is the navigation channel providing safety for the ships in lakes, bays and other waters. The port is for the ship docks and provides favorable conditions for safe access. If the waterway and port sedimentation problems emerged, it is necessary to solve it. But how to work out? This is what we have to research.

关键词:航道港口;泥沙淤泥;处理

Key words: channel port;sediment sludge;deal

中图分类号:U65文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)15-0019-01

0引言

伶仃洋是一个受多股水流作用的河口湾,伶仃洋受不同潮型、不同径流和喇叭形边界以及众多岛屿的影响,使伶仃洋水流运动、泥沙分布等规律在湾内不同部位产生差异,水沙运动非常复杂,因此,广州港出海航道的拓宽浚深必须对水流泥沙问题进行研究。

1工程海域泥沙的特点

工程海域主要部分在伶仃洋。伶仃洋是河口湾,呈西北偏北、东南偏南的喇叭形状。伶仃洋西北有四个口门注入,在地貌上呈现“三滩两槽”的基本格局,三滩指的是西滩、中滩和东滩,二槽指的是西槽和东槽。伶仃洋水沙运动的主要动力是强劲的潮流、随季节而变的径流和湾外的高盐度潮汐水流。

1.1 输沙和径流珠江是西江、北江和东江的总称,水量丰富,经过口门入海的多年平均径流总量为3020亿立方米,平均含沙量为0.28千克/立方米。对比多年实验含沙量的变化可以看出,随着珠江水系上游一系列水库和水土保护工程的建设,并受人为采沙的影响,使珠江上游下泻泥沙减少,伶仃洋四大口门含沙量呈下降趋势,这种变化对伶仃航道环境泥沙改善积水深维护都是有利的。

1.2 潮汐伶仃洋的潮汐属于不正规半日混合超类型,每日出现两次高潮和两次低潮,但潮高和潮时存在着明显的日朝不等现象。

1.3 含沙量伶仃洋海域含沙量的分布,一般规律是西北高,东南低,河口大于两槽,上段大于下段,底层大于表层,伶仃水道大于矾石水道,洪季大于枯季,悬沙平均值中粒径约为0.006毫米,为粘土质粉沙。而伶仃航道年平均含沙量仅介0.08~0.13千克/立方米之间,属于低含量沙特征是非常明显的。

1.4 底面质量在伶仃洋海域,由于沉积物来源不同,沉积物的组成也有所不同。经1991年、1999年和2007年三次取样结果的比较,川鼻水道和中滩海域基本保持不变,其余海域均出现粗化现象。

1.5 盐度的变化从1991年、1992年和2007年大范围实际测量盐度的结果来看,伶仃洋盐度的分布的规律为,枯季大于洪季,地不大于表层南部或东南部大于西部。因此,随着伶仃水道的高盐、低沙海水入侵量的明显增强,无论对于南沙港区建设韩式伶仃深水航道进一步浚深都将会朝着有利于减少淤积的方向发展。

2解决泥沙淤泥的方法

水流泥沙数学模型的应用。与先进的国际水平相比,国内水流泥沙数学模型及计算机的应用虽然起步比较晚,但是进步的速度却非常快,尤其是在20世纪90年代后,在这方面的进展就更是突飞猛进。对于解决广州港的泥沙淤泥问题,是必须要用到这种高科技的。它是基于TK-2D软件的二维潮流数学模型而建立的。二维潮流的基本方程包括连续性方程和动量方程。而基本方程的定解条件包括边界条件和初始条件条件。对于边界条件来讲,要取开边界流速、潮位的实测、分析值,固边界则取流速的法向分量为零。对于初始条件,流速一律取零值,潮位则取初始时刻的值。

数值的计算方法,则是基于三角形网格的有限差分数值方法,在时间方向采用上采用向前差分格式,空间导数则是采用显示离散格式。

计算鱼的确定和网格剖分,首显要先确定整个计算区域的范围。南边界在大万山岛以南的纬度线,北边界在虎门附近的纬度线,西边界的精度线,东边界的精度线以及东西的距离、南北的距离。整个计算域包括伶仃洋西四口门、香港水道、伶仃洋外万山群岛。用不规则的三角形网格剖分计算域,考虑大大小小的岛屿一并计算在内。三角形网格能够较好的概括了伶仃洋内外复杂的海岸线、岛屿和地形特征。能够计算出最大空间的步长、最小空间步长、三角形网格节点、三角形的单元个数。模型的外海开边界潮位资料是由中国近海潮汐模型chinatide计算确定。

最后进行模型验证,如果模型的验证值和实际的测量值能够基本吻合,涨落潮流态与海区地形轮廓相符,那么这个验证就是成功的。可以应用本模型对计算海区的各种工程方案的潮流场进行模拟计算分析。

3其他高新科技解决的方法

遥感技术的应用。卫星遥感技术是一门新型的高新技术,不前已经广泛应用于社会经济各个领域中。近年来研究人员在原有的工作基础上,遵循以应用研究为重点,紧密结合工程的实际原则,不断的改进元遥感模型及其分析技术,建立并且完善了泥沙含沙量遥感定量分析模式,对珠江崖门口等河口海岸地区在不同季节的涨落潮流特点、泥沙的来源及悬沙分布特点及运移特点进行追踪分析研究,逐步提高了精度。

4泥沙淤泥问题的研究方向

随着我国国民经济建设的迅速发展,急需解决的工程泥沙问题将越来越多越来越复杂,泥沙研究面临的任务十分艰巨。从国际情况看,泥沙研究朝着理论化更深入、手段更先进的方向发展,许多基础理论研究又日益受到重视,研究的手段也渗入了大量的高新技术,尤其是计算机的应用。结合国内外的情况,具体研究如下工作:水利泥沙基础理论的研究、大江大河防洪及其治理技术的研究、河口海岸演变及治理的研究、港口航道政治技术的研究、泥沙治理与环境保护的研究、泥沙研究辅助技术的研究。

参考文献:

[1]李孟国,张华庆.海岸河口多功能数学模型软件包TK-2D的研究与应用[J].水道港口,2006(27).

[2]韩西军,杨树森.广州港南沙港水深航道水沙问题研究[J].水动力学研究与进展,2008(23).

[3] 林光裕,邵曦帆.广州港出海航道二期工程初步设计说明书[R].广州:中交第四航务工程勘察设计院,2005

[4] 林光裕,邵曦帆.广州港出海航道工程初步设计说明书[R].广州:中交第四和航务工程勘察设计院,2005.