沈彬

摘 要：對(duì)于崖門航道當(dāng)前所處在的海域水流和地形以及泥沙特點(diǎn)，在懸移質(zhì)不平衡輸沙的方程去出發(fā)，將估算挖槽回淤具體的計(jì)算公式進(jìn)行導(dǎo)出， 然后按照具體測(cè)量的資料以及潮流數(shù)值去對(duì)確定其中涉及到的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)， 并使用1990年崖門試挖槽回淤的相關(guān)資料去對(duì)公式里涉及到的綜合系數(shù)進(jìn)行確認(rèn)。并且在其基礎(chǔ)上去對(duì)航道浚深所采取不同方案的回淤?gòu)?qiáng)度和回淤量進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)使其能夠與具體的結(jié)果進(jìn)對(duì)比和分析， 結(jié)果顯示航道回淤當(dāng)前整體上并不是十分的嚴(yán)重，航道和其所處在的海域仍然是處于一種平衡微淤的情況。

關(guān)鍵詞：工程泥沙 崖門航道 懸移質(zhì) 不平衡輸沙

1.設(shè)計(jì)方案、回淤計(jì)算分段及泥沙組成

1.1航道設(shè)計(jì)方案與回淤計(jì)算分段

崖門5000噸級(jí)出海航道其當(dāng)前的平面布置和航道中心線控制點(diǎn)所處在的位置詳見(jiàn)圖1。其中涉及到了東航和西航道兩個(gè)不同的方案。航道其設(shè)計(jì)的深度分別是5.5 m和6.5 m以及7.5 m，與7.7 m以及7.9 m還有8.1 m； 單航道其自身設(shè)計(jì)的底寬是在80 m至90 m，雙航道則屬于140 m以及160 m；設(shè)計(jì)挖槽邊坡為1∶8。因?yàn)檠麻T航道設(shè)計(jì)的航槽范圍中每一處的水深和泥沙構(gòu)成以及水流動(dòng)力條件等相關(guān)要素都會(huì)產(chǎn)生一定的變化， 因此按照航槽水深沿程變化同時(shí)與其平面的轉(zhuǎn)折情況保持一致， 從而把航槽概化成階*+梯形的變化的E1～ E14以及 W1～W4共18個(gè)計(jì)算段（圖1）。

1.2泥沙來(lái)源及其組成分析

潭江全部來(lái)水以及少部分西江來(lái)水經(jīng)崖門以及虎跳門然后共同的匯入黃茅海。其經(jīng)過(guò)流挾帶的泥沙主要是海域主要的泥沙來(lái)源。其經(jīng)過(guò)流挾沙朝著海域下泄的過(guò)程中還會(huì)朝著兩側(cè)邊灘去進(jìn)行擴(kuò)散同時(shí)形成沉積。而邊灘淤積的一些泥沙在潮流自己風(fēng)浪等共同的作用下則胡出現(xiàn)懸浮的情況， 其會(huì)對(duì)航道的正常使用產(chǎn)生影響。

2.挖槽回淤估算

2.1基本計(jì)算公式的推導(dǎo)

通過(guò)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行采集的資料能夠看到，崖門出海航道有關(guān)海域是通過(guò)懸移質(zhì)造床去當(dāng)成一種核心的結(jié)構(gòu)。并且相對(duì)來(lái)講，泥沙其本身單寬的運(yùn)動(dòng)方程則為：

式中： x 為沿著流向的坐標(biāo)； S*則屬于水流的挾沙力； T則屬于泥沙沉降的概率；k屬于細(xì)顆粒泥沙其自身進(jìn)行絮凝的沉降速度； q則屬于單寬的流量。另一方面，海床其自身的變形方程為：

式中： V0 為淤積泥沙的干密度； z0屬于床面的高程； t 則是時(shí)間的坐標(biāo)。將式（2）和（3）相互減，使其成為差分形式：

式中： Δt 為沖淤時(shí)段長(zhǎng)； Δz0為相應(yīng)的沖淤厚度。以下標(biāo)“1”、“2”分別表示挖槽前、后，并以淤積為正、沖刷為負(fù)，則由式（4）可得：

工程后由懸沙落淤產(chǎn)生的淤積強(qiáng)度P 為：

由于挖槽不會(huì)改變當(dāng)?shù)氐哪嗌硹l件，工程前后來(lái)沙量不變，S1= S2 ，故有：

2.2有關(guān)參數(shù)的確定

崖門出海航道所處在的海域的水體其自身具備一定的鹽度，因此需要對(duì)于細(xì)顆粒泥沙其自身起到的絮凝作用給予考量。其絮凝的沉速k主要是0. 000 4～0. 000 6 m /s。淤積泥沙其自身的干密度能夠按照下式去推求：

式中：D50為泥沙顆粒的中值粒徑， mm。V0 的單位是kg /m3。，挖槽外流速通過(guò)流場(chǎng)數(shù)值去對(duì)其進(jìn)行計(jì)算確定；槽中的流速通常將比槽外流速相對(duì)小一些，流速折減和挖槽同流向的交角以及增深等相關(guān)因素有關(guān)聯(lián)。按照多次去對(duì)模型進(jìn)行的試驗(yàn)，槽中的流速能夠按照以下的經(jīng)驗(yàn)公式去進(jìn)行推求：

式中： Δh屬于挖深； h1則是灘面的水深； θ則屬于水流和挖槽軸線所交之的銳角； C則屬于系數(shù)，因此其能夠按照表2的插值而獲得。

2.3驗(yàn)證計(jì)算

1990年9月崖門出海航道曾經(jīng)在黃茅海淺灘開(kāi)挖了試挖槽。該挖槽主要是從圖1里的B 點(diǎn)東南開(kāi)始，然后沿著B(niǎo) A的方向，方向角為141. 4°，其自身的長(zhǎng)度大概為7400 m，底寬為60 m，邊坡1∶ 6，平均增加的深度為1. 18m，其經(jīng)歷了47 d才正式竣工。在其后的一個(gè)水文年中，還完成了4次水深的測(cè)量，期間盡管9108的風(fēng)力已經(jīng)達(dá)到了12級(jí)的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的侵襲，可是1年之后槽形仍然十分的完好。針對(duì)這次處試挖槽其自身的回淤?gòu)?qiáng)度，在看法上有異議。本文主要是將試挖槽2年回淤0. 53 m作為當(dāng)前驗(yàn)證的主要參照，從而去對(duì)其所需要的挖槽外水力要素通過(guò)相關(guān)驗(yàn)證后之后流場(chǎng)數(shù)值去進(jìn)行計(jì)算并且提供。參考流場(chǎng)計(jì)算的相關(guān)潮型，去對(duì)每一計(jì)算周期通過(guò)15 d構(gòu)成進(jìn)行確定，其中大潮為6 d，小潮為9 d。計(jì)算時(shí)的步長(zhǎng)Δt = 15 min。計(jì)算過(guò)程中伴隨著挖槽其自身的淤積及時(shí)的去對(duì)槽內(nèi)的水深h2 以及槽內(nèi)流速V2進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)試算， K =0. 77時(shí)試挖槽兩年淤積0. 53 m ，與具體的測(cè)量結(jié)果保持相同。

2.4各方案年回淤?gòu)?qiáng)度與年回淤量估算

按照工程的實(shí)際規(guī)劃，去對(duì)各航道年淤?gòu)?qiáng)度和其自身涉及到邊坡淤積的年淤量進(jìn)行計(jì)算。并且通過(guò)進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果獲得，崖門出海航道整體分析，挖槽的回淤并不是十分的嚴(yán)重，其自身是處在一種比較平衡的微淤狀態(tài)。主槽航道其自身的年淤相對(duì)較強(qiáng)并且年淤量則相對(duì)較小，東航道以及西航道進(jìn)行對(duì)比下我們可以看出，東航道其自身的年淤?gòu)?qiáng)以及年淤量和西航道相比要小一些，這是因?yàn)辄S茅海其自身的強(qiáng)風(fēng)向SE向和東航道是想吐的，并且其和西航道之間存在一個(gè)45°的交角，大風(fēng)浪則會(huì)使其出現(xiàn)較多的淤積，再加上西航道其自身需要穿過(guò)比較廣闊的中灘，所以這一位置的流速與水深都并不是很大。流速小那么泥沙則經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)落淤，灘面水深并且小的話風(fēng)浪就會(huì)出現(xiàn)掀沙的情況。并且東航道當(dāng)前使用的年限比較多，因此其自身的奏效東槽是想吐的。并且通過(guò)計(jì)算也能夠明確的一點(diǎn)是，伴隨著開(kāi)挖深度的不斷推進(jìn)，西航道其自身年淤?gòu)?qiáng)的增長(zhǎng)要比東航道稍稍低一些，這與西航道自身的流速并不是很大有一定過(guò)得關(guān)系，擁有擁有一定挾沙力能夠力的含沙量S會(huì)伴隨著流速的減少而不斷的降低，回淤?gòu)?qiáng)度則有是和含沙量S 成一種正比的關(guān)系，西航道其自身的流速以及挾沙力都是相對(duì)較小的，因此胡使得主槽航道0. 16 291 187 321 509 473 114 533 756隨挖槽不斷的加深，西航道其自身年淤相對(duì)較強(qiáng)的增長(zhǎng)要比東航道相對(duì)緩和一些。

3.結(jié)語(yǔ)

對(duì)于崖門航道處在的海域水流和地形以及泥沙所具有的特點(diǎn)，本文研究的結(jié)果顯示： 整體上航道的回淤并不是十分的嚴(yán)重，崖門航道和其所處在的海域其自身處于一種比較平衡的微淤的狀態(tài)，潮流也是使其能夠得以保持的一種核心的動(dòng)力因素，懸沙則屬于這一海域泥沙重要的一種運(yùn)動(dòng)形式同時(shí)其自身還會(huì)對(duì)挖槽的回淤起到引導(dǎo)的作用。因?yàn)楹降榔渥陨淼牧魉僖约皰渡沉υ斐?，其?huì)伴隨著挖槽深度的不斷增加，西航道年淤?gòu)?qiáng)要比東航道有一定的緩解。此外還乤需要說(shuō)明的一點(diǎn)是，本文因?yàn)椴⑽磳?duì)于極端水文條件下泥沙沖淤產(chǎn)生額度變化給予考量，因此獲得的計(jì)算結(jié)果上也會(huì)產(chǎn)生一些偏差，其對(duì)于極端水文條件航道自身的沖淤則需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究和總結(jié)。

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