崖门出海航道回淤分析

沈彬

摘 要：对于崖门航道当前所处在的海域水流和地形以及泥沙特点，在悬移质不平衡输沙的方程去出发，将估算挖槽回淤具体的计算公式进行导出， 然后按照具体测量的资料以及潮流数值去对确定其中涉及到的相关参数进行确认， 并使用1990年崖门试挖槽回淤的相关资料去对公式里涉及到的综合系数进行确认。并且在其基础上去对航道浚深所采取不同方案的回淤强度和回淤量进行计算，同时使其能够与具体的结果进对比和分析， 结果显示航道回淤当前整体上并不是十分的严重，航道和其所处在的海域仍然是处于一种平衡微淤的情况。

关键词：工程泥沙 崖门航道 悬移质 不平衡输沙

1.设计方案、回淤计算分段及泥沙组成

1.1航道设计方案与回淤计算分段

崖门5000吨级出海航道其当前的平面布置和航道中心线控制点所处在的位置详见图1。其中涉及到了东航和西航道两个不同的方案。航道其设计的深度分别是5.5 m和6.5 m以及7.5 m，与7.7 m以及7.9 m还有8.1 m； 单航道其自身设计的底宽是在80 m至90 m，双航道则属于140 m以及160 m；设计挖槽边坡为1∶8。因为崖门航道设计的航槽范围中每一处的水深和泥沙构成以及水流动力条件等相关要素都会产生一定的变化， 因此按照航槽水深沿程变化同时与其平面的转折情况保持一致， 从而把航槽概化成阶*+梯形的变化的E1～ E14以及 W1～W4共18个计算段（图1）。

1.2泥沙来源及其组成分析

潭江全部来水以及少部分西江来水经崖门以及虎跳门然后共同的汇入黄茅海。其经过流挟带的泥沙主要是海域主要的泥沙来源。其经过流挟沙朝着海域下泄的过程中还会朝着两侧边滩去进行扩散同时形成沉积。而边滩淤积的一些泥沙在潮流自己风浪等共同的作用下则胡出现悬浮的情况， 其会对航道的正常使用产生影响。

2.挖槽回淤估算

2.1基本计算公式的推导

通过对于现场进行采集的资料能够看到，崖门出海航道有关海域是通过悬移质造床去当成一种核心的结构。并且相对来讲，泥沙其本身单宽的运动方程则为：

式中： x 为沿着流向的坐标； S*则属于水流的挟沙力； T则属于泥沙沉降的概率；k属于细颗粒泥沙其自身进行絮凝的沉降速度； q则属于单宽的流量。另一方面，海床其自身的变形方程为：

式中： V0 为淤积泥沙的干密度； z0属于床面的高程； t 则是时间的坐标。将式（2）和（3）相互减，使其成为差分形式：

式中： Δt 为冲淤时段长； Δz0为相应的冲淤厚度。以下标“1”、“2”分别表示挖槽前、后，并以淤积为正、冲刷为负，则由式（4）可得：

工程后由悬沙落淤产生的淤积强度P 为：

由于挖槽不会改变当地的泥沙条件，工程前后来沙量不变，S1= S2 ，故有：

2.2有关参数的确定

崖门出海航道所处在的海域的水体其自身具备一定的盐度，因此需要对于细颗粒泥沙其自身起到的絮凝作用给予考量。其絮凝的沉速k主要是0. 000 4～0. 000 6 m /s。淤积泥沙其自身的干密度能够按照下式去推求：

式中：D50为泥沙颗粒的中值粒径， mm。V0 的单位是kg /m3。，挖槽外流速通过流场数值去对其进行计算确定；槽中的流速通常将比槽外流速相对小一些，流速折减和挖槽同流向的交角以及增深等相关因素有关联。按照多次去对模型进行的试验，槽中的流速能够按照以下的经验公式去进行推求：

式中： Δh屬于挖深； h1则是滩面的水深； θ则属于水流和挖槽轴线所交之的锐角； C则属于系数，因此其能够按照表2的插值而获得。

2.3验证计算

1990年9月崖门出海航道曾经在黄茅海浅滩开挖了试挖槽。该挖槽主要是从图1里的B 点东南开始，然后沿着B A的方向，方向角为141. 4°，其自身的长度大概为7400 m，底宽为60 m，边坡1∶ 6，平均增加的深度为1. 18m，其经历了47 d才正式竣工。在其后的一个水文年中，还完成了4次水深的测量，期间尽管9108的风力已经达到了12级的强台风的侵袭，可是1年之后槽形仍然十分的完好。针对这次处试挖槽其自身的回淤强度，在看法上有异议。本文主要是将试挖槽2年回淤0. 53 m作为当前验证的主要参照，从而去对其所需要的挖槽外水力要素通过相关验证后之后流场数值去进行计算并且提供。参考流场计算的相关潮型，去对每一计算周期通过15 d构成进行确定，其中大潮为6 d，小潮为9 d。计算时的步长Δt = 15 min。计算过程中伴随着挖槽其自身的淤积及时的去对槽内的水深h2 以及槽内流速V2进行调整。经试算， K =0. 77时试挖槽两年淤积0. 53 m ，与具体的测量结果保持相同。

2.4各方案年回淤强度与年回淤量估算

按照工程的实际规划，去对各航道年淤强度和其自身涉及到边坡淤积的年淤量进行计算。并且通过进行计算的结果获得，崖门出海航道整体分析，挖槽的回淤并不是十分的严重，其自身是处在一种比较平衡的微淤状态。主槽航道其自身的年淤相对较强并且年淤量则相对较小，东航道以及西航道进行对比下我们可以看出，东航道其自身的年淤强以及年淤量和西航道相比要小一些，這是因为黄茅海其自身的强风向SE向和东航道是想吐的，并且其和西航道之间存在一个45°的交角，大风浪则会使其出现较多的淤积，再加上西航道其自身需要穿过比较广阔的中滩，所以这一位置的流速与水深都并不是很大。流速小那么泥沙则经常会出现落淤，滩面水深并且小的话风浪就会出现掀沙的情况。并且东航道当前使用的年限比较多，因此其自身的奏效东槽是想吐的。并且通过计算也能够明确的一点是，伴随着开挖深度的不断推进，西航道其自身年淤强的增长要比东航道稍稍低一些，这与西航道自身的流速并不是很大有一定过得关系，拥有拥有一定挟沙力能够力的含沙量S会伴随着流速的减少而不断的降低，回淤强度则有是和含沙量S 成一种正比的关系，西航道其自身的流速以及挟沙力都是相对较小的，因此胡使得主槽航道0. 16 291 187 321 509 473 114 533 756随挖槽不断的加深，西航道其自身年淤相对较强的增长要比东航道相对缓和一些。

3.结语

对于崖门航道处在的海域水流和地形以及泥沙所具有的特点，本文研究的结果显示： 整体上航道的回淤并不是十分的严重，崖门航道和其所处在的海域其自身处于一种比较平衡的微淤的状态，潮流也是使其能够得以保持的一种核心的动力因素，悬沙则属于这一海域泥沙重要的一种运动形式同时其自身还会对挖槽的回淤起到引导的作用。因为航道其自身的流速以及挟沙力造成，其会伴随着挖槽深度的不断增加，西航道年淤强要比东航道有一定的缓解。此外还乤需要说明的一点是，本文因为并未对于极端水文条件下泥沙冲淤产生额度变化给予考量，因此获得的计算结果上也会产生一些偏差，其对于极端水文条件航道自身的冲淤则需要进行进一步的研究和总结。

参考文献：

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