泰州港新港作業(yè)區(qū)沿江碼頭淤積影響因素研究

田效東++張勇++鄭英++李靚亮

摘 要：近年來福姜沙北水道燈桿港至章春港一帶航槽附近出現(xiàn)較大幅度淤積，自燈桿港至安寧港出現(xiàn)明顯的水下斜向沙埂，且該水下沙梗呈逐年下移的趨勢(shì)，并且下移速度呈加快的趨勢(shì)，目前下移速率在1.5km/a左右。為保證船舶正常通航，航道部門對(duì)福姜沙北水道航道布置進(jìn)行了調(diào)整，向南移約300～450m。，有必要對(duì)該河段淤積影響因素進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：橋區(qū)邊界 河床演變 碼頭淤積

針對(duì)泰州港新港作業(yè)區(qū)沿江碼頭前沿呈現(xiàn)不同程度淤積態(tài)勢(shì)，特別是和尚港至夏仕港段的新華港務(wù)碼頭及龍威糧油碼頭前沿淤積尤為嚴(yán)重，分析其原因，主要有以下幾點(diǎn)影響因素：

河床邊界條件的影響

福姜沙左側(cè)進(jìn)口段邊灘形成主要受邊界條件的影響，靖江一側(cè)處于彎道的凸岸，水動(dòng)力相對(duì)較弱，有利于邊灘的形成、發(fā)育。靖江港區(qū)新港作業(yè)區(qū)主要位于一級(jí)分汊（福姜沙左右汊）以及雙澗沙所分（福北水道、福中水道）二級(jí)分汊的內(nèi)的順直段，河道寬淺順直且極不穩(wěn)定，有形成邊灘、心灘的空間。同時(shí)蟛蜞港至和尚港段心灘的不穩(wěn)定性，心灘所在位置河床沖淤變化幅度大，其沖刷可能引起沿岸淤積，而其淤高后其對(duì)主流的分流作用，使沿岸局部范圍可能產(chǎn)生沖刷。因此，福姜沙左汊蟛蜞港邊灘的發(fā)育、心灘的切割下移是靖江沿岸沖淤變化幅度較大的原因之一。

上游江陰水道沖淤變化影響

根據(jù)福姜沙河段2004年9月及2011年實(shí)測(cè)河床底質(zhì)中值粒徑分布，自蟛蜞港至和尚港近岸河床底質(zhì)中值粒徑一般在0.1～0.2mm，主深槽中值粒徑一般在0.2～0.25mm，和尚港至青龍港沿岸河床中值粒徑一般在0.15～0.2mm，2011年對(duì)新榮碼頭近岸河床底中值粒徑在0.15mm左右。據(jù)近年懸沙粒徑分析，福姜沙河段懸沙中值粒徑一般在0.01mm左右，底沙中泥沙粒徑在0.03mm以上占90%以上，而懸沙中僅占10%左右，福姜沙左汊中值粒徑平均在0.2mm左右，沿岸淤積沙包中值粒徑在0.15mm左右，表明工程河段參與造床作用的主要為底沙，懸沙中的床沙質(zhì)也參與造床作用。

根據(jù)南京水利科學(xué)研究院定床輸沙試驗(yàn)的結(jié)果顯示，底沙走向?yàn)轶豺喔劢哆厼_刷下移，泥沙主要沿靖江沿岸下泄，而位于肖山深槽左側(cè)的底沙斜向至和尚港沿岸向安寧港、夏化港沿岸而下。進(jìn)口邊灘右側(cè)沖刷泥沙下泄過程中逐漸左偏沿靖江沿岸下泄，這與蟛蜞港邊灘位于進(jìn)口微彎河段的凸岸有關(guān)。在上游底沙輸移強(qiáng)度增加的情況下，靖江沿岸泥沙淤積強(qiáng)度有所增加。

福姜沙水道上接江陰水道，下與瀏海沙水道相連，福姜沙左汊為上、下彎道之間的順直過渡段，其中江陰水道與福姜沙水道在鵝鼻嘴處相連，河道呈45°微彎河勢(shì)，福姜沙北水道處于該彎道凸岸位置。由于彎道環(huán)流造成的同岸輸沙，上游河道泥沙向下輸移過程中進(jìn)入彎道后易于沿凸岸向下輸移，在福姜沙北水道會(huì)形成較明顯輸沙帶，加上由鵝鼻嘴進(jìn)入福姜沙左汊后河道由1.3km展寬至3.2km，水流動(dòng)力減弱，會(huì)造成北岸炮臺(tái)圩以下低邊灘發(fā)育。根據(jù)測(cè)圖分析，近年來，江陰水道六圩至八圩間江中心灘的沖刷加劇，10m心灘已趨于消失，根據(jù)上述分析，心灘沖刷下移的泥沙主要貼北岸向下輸移，對(duì)處于靖江新港作業(yè)區(qū)前沿河床變化產(chǎn)生較大影響。以2004～2009年間為例（見圖1），八圩港段心灘呈明顯沖刷，而螃蜞港邊灘則呈淤積，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2004～2009年蘆埠港至鵝鼻咀段江中心灘沖刷約3000萬(wàn)方，八圩港邊灘沖刷約750萬(wàn)方，而螃蜞港邊灘淤積約1100萬(wàn)方，靖江沿岸螃蜞港至章春港段近岸淤積約1800萬(wàn)方。

圖1 江陰水道及福姜沙水道河勢(shì)圖

下游如皋中汊興衰變化影響

福姜沙北水道下接如皋中汊，如皋中汊興衰對(duì)福姜沙北水道沖淤變化勢(shì)必要產(chǎn)生影響。隨著20世紀(jì)80年代如皋中汊發(fā)展，分流比增加，福姜沙北水道曾呈快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。隨著近年來的人工護(hù)岸等控制工程實(shí)施，如皋中汊發(fā)展趨于穩(wěn)定，其分流比基本穩(wěn)定在30%左右，受下游如皋中汊發(fā)展受限的影響，福姜沙北水道的發(fā)展同樣也將受到限制。

近年來人類活動(dòng)影響

1、局部涉水建筑物布置影響

2006年靖江新港作業(yè)區(qū)中石油碼頭建成后，盈利港務(wù)碼頭、揚(yáng)子江港務(wù)碼頭、新華港務(wù)碼頭、龍威糧油碼頭等也基本在2009年底前相繼建成使用，上下游臨河建筑物布置會(huì)對(duì)局部水流及河床沖淤變化產(chǎn)生一定影響，尤其是伸入江中過多的臨河建筑物，如江蘇中油碼頭和新榮船塢，由于近岸水深不足，水工構(gòu)筑物伸入江中較多，使近岸上下游流速有所減小，局部河床有所淤積。

針對(duì)典型臨河建筑物對(duì)福姜沙北水道淤積的影響，南京水利科學(xué)研究院通過物理模型進(jìn)行了研究，順直河段受碼頭樁群阻水影響，碼頭工程后其前沿約50～100m范圍內(nèi)一般漲落動(dòng)力會(huì)有所減弱，新港作業(yè)區(qū)現(xiàn)狀條件下與無碼頭狀況下相比，近岸漲落潮動(dòng)力均有不同程度減弱，下游段近岸落潮動(dòng)力減小幅度大于上游段近岸落潮動(dòng)力，平均洪水大潮條件下，新華碼頭前沿落潮平均流速減小約0.1m/s，龍威碼頭、長(zhǎng)榮碼頭前沿減小0.25m/s，新世紀(jì)船廠碼頭前沿減小0.1m/s，新時(shí)代船廠碼頭前沿減小0.05m/s。

以新榮船塢為例進(jìn)行了動(dòng)床模型試驗(yàn)，根據(jù)其設(shè)計(jì)及作業(yè)參數(shù)，船塢最大沉深發(fā)生在船舶進(jìn)出船塢的過程中，原設(shè)計(jì)每周下沉一次，實(shí)際每?jī)商煜鲁烈淮危?011年為80～100條船，考慮到實(shí)際作業(yè)較為頻繁，主要分最不利作業(yè)工況及正常作業(yè)兩種工況進(jìn)行試驗(yàn)，研究?jī)煞N作業(yè)工況船舶下水后工程區(qū)地形變化，研究采用平常水沙年、98大洪水年、三個(gè)水沙年水沙條件。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，受船塢下沉阻水影響，漲落潮時(shí)段船塢上下游局部范圍水動(dòng)力均有所減小，一個(gè)水文年后，正常作業(yè)工況條件下拆船塢后，船塢位置上游600m，下游1000m范圍內(nèi)局部河床會(huì)出現(xiàn)條狀沖刷區(qū)，上游最大沖刷深度為0.3m，下游最大沖刷深度為0.6m。船塢兩側(cè)局部范圍由于受擠壓，漲落潮流速有所增加，船塢拆除后，兩側(cè)位置及船塢底部會(huì)有所回淤，新榮船塢淤積幅度約為0.5m。最不利工況下，船塢沉深增加漲落潮阻水作用進(jìn)一步增強(qiáng)，拆船塢后原船塢位置上游1000m，以及下游1500m范圍內(nèi)局部河床會(huì)出現(xiàn)條狀沖刷區(qū)，上游最大沖刷深度為0.5m，下游最大沖刷深度為1.0m，新榮船塢引起的局部河床最大淤厚約為1.0m。三個(gè)水文年工程后河床變化趨勢(shì)基本一致，只是量有所差異。

由此可見，近岸涉水建筑物導(dǎo)致福姜沙北水道淤積的影響范圍及程度有限，但考慮到該影響是疊加累積的，因此，其影響仍不能被忽視。

2、采砂工程影響

據(jù)了解，2009年以來，在福中水道進(jìn)行了較大規(guī)模的采砂，處于福北與福中水道之間雙澗沙頭部基本消失，福姜沙左汊河床斷面由“W”型復(fù)式斷面轉(zhuǎn)變?yōu)椤癠”型斷面，河床過水?dāng)嗝娣e擴(kuò)大，水動(dòng)力呈減弱趨勢(shì)，對(duì)于局部航段航道水深維護(hù)是極為不利的。

3、雙澗沙護(hù)灘工程影響

福姜沙水道雙澗沙護(hù)灘工程于2010年底開工，已于2012年上半年施工完畢。隨著護(hù)灘工程的實(shí)施，攔截了福姜沙北水道經(jīng)雙澗沙灘面串溝進(jìn)入福中水道的越灘水流，雙澗沙上、中、下沙體聯(lián)成一體，維持了較好的沙體形態(tài)，有利于整體河勢(shì)的穩(wěn)定，但同時(shí)雙澗沙護(hù)灘工程實(shí)施后，福姜沙北水道沿程阻力有所增加，福姜沙北水道進(jìn)口分流比有所減小，和尚港～夏仕港一帶低潮位有所壅高、流速略減小，局部深槽內(nèi)會(huì)有一定幅度的淤積。

結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)南京水利科學(xué)研究院數(shù)學(xué)模型計(jì)算成果表明，章春港～安寧港一帶疏浚工程實(shí)施后，福姜沙北水道和尚港～安寧港對(duì)開航槽內(nèi)漲、落潮最大流速略有減小，落潮減小的幅度一般在0.01～0.05m/s，漲潮最大流速減小的幅度一般在0.01～0.02m/s，流速減小導(dǎo)致泥沙落淤形成淤積區(qū)，平常水沙年條件下福北水道和尚港～安寧港一線淤積幅度約0.2m，對(duì)福姜沙北水道航道條件及河床沖淤變化影響在可控范圍內(nèi)；福中水道進(jìn)口段略有淤積，淤積幅度一般在0.2m以內(nèi)，福南水道基本無變化，對(duì)福姜沙南水道及中水道航道條件及河床沖淤變化影響較小。

（作者單位：安慶航道工程處）