崖門出海航道回淤分析

沈彬

摘 要：對于崖門航道當(dāng)前所處在的海域水流和地形以及泥沙特點，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算公式進(jìn)行導(dǎo)出， 然后按照具體測量的資料以及潮流數(shù)值去對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)上去對航道浚深所采取不同方案的回淤強(qiáng)度和回淤量進(jìn)行計算，同時使其能夠與具體的結(jié)果進(jìn)對比和分析， 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)計方案、回淤計算分段及泥沙組成

1.1航道設(shè)計方案與回淤計算分段

崖門5000噸級出海航道其當(dāng)前的平面布置和航道中心線控制點所處在的位置詳見圖1。其中涉及到了東航和西航道兩個不同的方案。航道其設(shè)計的深度分別是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)計挖槽邊坡為1∶8。因為崖門航道設(shè)計的航槽范圍中每一處的水深和泥沙構(gòu)成以及水流動力條件等相關(guān)要素都會產(chǎn)生一定的變化， 因此按照航槽水深沿程變化同時與其平面的轉(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個計算段（圖1）。

1.2泥沙來源及其組成分析

潭江全部來水以及少部分西江來水經(jīng)崖門以及虎跳門然后共同的匯入黃茅海。其經(jīng)過流挾帶的泥沙主要是海域主要的泥沙來源。其經(jīng)過流挾沙朝著海域下泄的過程中還會朝著兩側(cè)邊灘去進(jìn)行擴(kuò)散同時形成沉積。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， 其會對航道的正常使用產(chǎn)生影響。

2.挖槽回淤估算

2.1基本計算公式的推導(dǎo)

通過對于現(xiàn)場進(jìn)行采集的資料能夠看到，崖門出海航道有關(guān)海域是通過懸移質(zhì)造床去當(dāng)成一種核心的結(jié)構(gòu)。并且相對來講，泥沙其本身單寬的運動方程則為：

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 為沖淤時段長； 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：

由于挖槽不會改變當(dāng)?shù)氐哪嗌硹l件，工程前后來沙量不變，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。，挖槽外流速通過流場數(shù)值去對其進(jìn)行計算確定；槽中的流速通常將比槽外流速相對小一些，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)。按照多次去對模型進(jìn)行的試驗，槽中的流速能夠按照以下的經(jīng)驗公式去進(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驗證計算

1990年9月崖門出海航道曾經(jīng)在黃茅海淺灘開挖了試挖槽。該挖槽主要是從圖1里的B 點東南開始，然后沿著B A的方向，方向角為141. 4°，其自身的長度大概為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。在其后的一個水文年中，還完成了4次水深的測量，期間盡管9108的風(fēng)力已經(jīng)達(dá)到了12級的強(qiáng)臺風(fēng)的侵襲，可是1年之后槽形仍然十分的完好。針對這次處試挖槽其自身的回淤強(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)前驗證的主要參照，從而去對其所需要的挖槽外水力要素通過相關(guān)驗證后之后流場數(shù)值去進(jìn)行計算并且提供。參考流場計算的相關(guān)潮型，去對每一計算周期通過15 d構(gòu)成進(jìn)行確定，其中大潮為6 d，小潮為9 d。計算時的步長Δt = 15 min。計算過程中伴隨著挖槽其自身的淤積及時的去對槽內(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時試挖槽兩年淤積0. 53 m ，與具體的測量結(jié)果保持相同。

2.4各方案年回淤強(qiáng)度與年回淤量估算

按照工程的實際規(guī)劃，去對各航道年淤強(qiáng)度和其自身涉及到邊坡淤積的年淤量進(jìn)行計算。并且通過進(jìn)行計算的結(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較強(qiáng)并且年淤量則相對較小，東航道以及西航道進(jìn)行對比下我們可以看出，東航道其自身的年淤強(qiáng)以及年淤量和西航道相比要小一些，這是因為黃茅海其自身的強(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45°的交角，大風(fēng)浪則會使其出現(xiàn)較多的淤積，再加上西航道其自身需要穿過比較廣闊的中灘，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)常會出現(xiàn)落淤，灘面水深并且小的話風(fēng)浪就會出現(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。并且通過計算也能夠明確的一點是，伴隨著開挖深度的不斷推進(jìn)，西航道其自身年淤強(qiáng)的增長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得關(guān)系，擁有擁有一定挾沙力能夠力的含沙量S會伴隨著流速的減少而不斷的降低，回淤強(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較強(qiáng)的增長要比東航道相對緩和一些。

3.結(jié)語

對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，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力因素，懸沙則屬于這一海域泥沙重要的一種運動形式同時其自身還會對挖槽的回淤起到引導(dǎo)的作用。因為航道其自身的流速以及挾沙力造成，其會伴隨著挖槽深度的不斷增加，西航道年淤強(qiáng)要比東航道有一定的緩解。此外還乤需要說明的一點是，本文因為并未對于極端水文條件下泥沙沖淤產(chǎn)生額度變化給予考量，因此獲得的計算結(jié)果上也會產(chǎn)生一些偏差，其對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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