长江口深水航道大风骤淤预测研究

Yangtze estuary is located in the western shores of the pacific, and overlooks the East China sea on the east. The strong winds (typhoons) hit this area many times every year. The main composition of the bed is silt and clay soil and the channel sudden siltation is easy to occur. The sudden siltation amount of a round wind can reach several millions of cubic meter which is the important component parts of channel siltation. The forecast of channel sudden siltation under the strong wind is a very complex and key problem. In this study, the following contents will be researched. 1 Analyze hydrologic data, siltation data and meteorological data, summarize the main factors of sudden siltation. 2 Carry out experiment of sediment settling and incipient motion of sediment, analyze the influence of sediment settling and incipient motion of sediment. 3 Carry out simulation of waves in order to analyze the influence of wind velocity, wind direction and wind time to wave field. 4 Set up model of channel sudden siltation under strong wind. The problem of channel sudden siltation is a difficulty in coastal and estuary hydrodynamics. The channel sudden siltation of Yangtze estuary is the critical problem in channel siltation minimization and channel maintenance, the research results have a very great significance for Yangtze estuary deepwater channel regulation .

长江口地处太平洋西岸，东濒东海，每年遭遇大风（台风）侵袭的次数较多。长江口海床为粉沙性淤泥质，在大风天容易造成航道骤淤，每次大风的骤淤量达到几百万方，是长江口深水航道淤积量的重要组成部分。长江口深水航道大风骤淤的预测是一个非常复杂而关键的问题。本研究以现场资料为基础，通过数值模拟、室内试验和理论分析等手段开展下列内容的研究：1搜集、整理、分析长江口北槽航道大风骤淤及水文、气象等资料，总结影响航道骤淤的主要因子；2开展长江口泥沙沉降和起动试验研究，分析泥沙沉降和起动特性对航道骤淤的影响；3进行大风引起的波浪场数值模拟，分析不同风速、风时、风向对波浪场的影响；4建立长江口北槽航道大风骤淤预测模式。大风期航道骤淤问题是目前河口海岸动力学的难点，长江口航道大风骤淤问题是长江口深水航道减淤及维护的关键性问题，研究成果直接应用到长江口深水航道治理工程中去，能产生巨大的经济效益。

长江河口丰水多沙，为中等潮汐河口，径、潮流作用相互作用较强；三级分汊、四口入海，边界和地形条件复杂；泥沙以粘土和粉沙颗粒为主，为细颗粒泥沙，几方面因素构成了长江口复杂的动力条件和泥沙运动机制。长江口12.5m深水航道治理三期工程于2010年3月14日通过国家交工验收，经一年试通航期检验后于2011年5月18日通过国家竣工验收。长江口12.5m深水航道在发挥巨大经济效益和社会效益的同时，航道回淤问题非常突出，每年的回淤量达到7000～8000万m3。长江口海域6～10月份为大风（台风）多发季节，一场大风（台风）造成的航道骤淤量可以到几百万m3，是深水航道回淤量的重要组成部分。.本项目针对长江口大风骤淤展开研究，采用水文资料分析、泥沙室内试验、理论分析、数值模拟等多种研究手段，取得以下主要研究成果：.（1）搜集整理了长江口深水航道2008～2013年的历次航道实测回淤量、2005~2013年对长江口影响较大的大风（台风）资料及其对应的潮型、波浪、工程条件以及大通流量等实测资料。.（2）提出了基于目前实测资料基础上的航道大风骤淤的统计方法，利用此方法对长江口深水航道2008年～2013年的大风骤淤量进行了统计分析，得到长江口深水航道11场大风（台风）引起的骤淤量，每场大风（台风）造成的航道骤淤量可达到几百万m3。.（3）进行了长江口深水航道大风骤淤量影响因素（风速、风向、风时、潮型、波高、波周期、流量）分析，从现有的实测资料看，航道大风骤淤量与风速×风时的关系较为密切。.（4）进行了长江口北槽泥沙沉降试验研究，进行了不同含沙量、不同盐度以及不同温度条件下的泥沙沉降试验，总结了初始含沙量、盐度以及温度对泥沙沉降速度的影响，提出了长江口适用的泥沙沉降速度计算公式。.（5）进行了泥沙起动及波浪挟载沙能力的试验研究，进行了不同水深、不同波周期的泥沙起动试验；不同水深、不同波高、不同波周期条件下的波浪挟载沙能力试验，得到长江口泥沙波浪起动临界条件，包括起动切应力和起动流速；根据波浪挟载沙能力的试验结果，分析得到了波浪挟沙力公式的系数。.（6）利用MIKE21 的SW模型，计算了台风条件下的长江口北槽的波浪场，在台风作用下（6～10月份风向多为NE、E、SE向风），北槽的波高达到0.4～2.5m，为床面泥沙的起动、悬浮提供了动力。.（7）通过理论分析，建立了长江口大风