长江口南北槽分流口演变及其对北槽深水航道整治工程的响应

论文摘要

本文基于搜集的1959年以来长江河口南北槽分流口历史地形资料和1964年以来南北槽分流、分沙比资料,以及针对南北槽分流口水沙特性进行的现场定点和断面水沙观测,漂流试验所获得的原始观测数据、利用地貌学、河流动力学和海岸工程学理论和相关研究方法,对长江口南北槽分流口的地形及分流沙洲洲头（九段沙）演变及其对北槽深水航道整治工程的响应进行研究,得到以下主要结论：1、南北槽分流口与南港下游河段衔接,自北槽贯通以来,南港下游河段深泓线位置经历了“南-北-南”的摆动,当深泓线位置偏南时,深槽与南槽河道平顺衔接,有利于南槽分流；当深泓线位置偏北时,深槽与北槽河道平顺衔接,有利于北槽分流。目前,南港下段深泓线位置稳定在河槽南侧。2、在自然状态下,南北槽分流沙洲（九段沙）洲头呈现出重复性的“上提-下挫-上提”移动规律,与此同时洲头形状也发生重复性的“尖-钝-尖”变化,一般在洲头上提阶段,洲头分汊角由“钝”变“尖”,而在下挫阶段,洲头形状由“尖”变“钝”,基本遵循了长江河口江心沙洲沙头的演变规律。3、深水航道整治工程建造前,分流沙洲洲头位置和形状发生了一系列变化,但与此同时洲头方位角却稳定在305°左右,与外海潮波传入的方向一致。江亚南沙并入九段沙后,南北槽分流口上提了10.43Km,此后洲头方位角在310°左右波动,一直到分流口整治工程建造前仍未稳定下来。4、深水航道工程开工建设后,南北槽进口处多处发生冲淤变化,北槽入口处有冲有淤,南槽入口处总体冲刷,潜堤北侧沿堤附近持续淤积,北槽河床北侧在分流口工程完成后曾一度严重淤积,后转为冲刷（可能是人类活动造成）。-5m等深线在工程完成后四年内继承前期下挫势态,此后转而上提,至2005年上提速度减缓,-5m等深线转向北偏伸入北槽河道,受北槽水流限制,继续延伸空间极小,至2007年北偏至方位角314.2°,对北槽分流比的增加很不利,而北槽进口处的过水断面也在这一时期不断减小,主要减少部位为潜堤北侧和北槽主河床北侧。5、南北槽分流口前部横断面上剖面流速分布呈现南槽落潮水流动力比北槽强。含沙量在断面上的分布表现为南槽平均含沙量大于北槽,而在潜堤北侧附近局部区域含沙量较高。同时,漂流试验表明,南北槽分流口的分流点位置并不在潜堤（鱼嘴）延伸线上,而是位于潜堤延伸线方向偏北侧。6、南北槽分流比变化与南北槽分流口的地形有关,尤其是与分流沙洲洲头形状、指向关系更密切,当沙洲洲头方位角稳定在305°时,对北槽分流比有利。而潜堤工程建造后在潜堤北侧沿堤附近存在缓流区,形成淤积带,使北槽进口处过水断面持续减小,导致北槽分流比有所下降。7、利用Mike21建立了南北槽分流口二维水流数学模型,流场计算结果显示,改变鱼嘴潜堤工程方位角,能够调节进入北槽的分流比值,北槽进口段水流流态也会有所改善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 科学背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 理论研究现状
• 1.2.2 分汊河道分流分沙研究现状
• 1.2.3 深水航道工程对北槽水沙输移影响的研究现状
• 1.3 研究内容及关键问题
• 1.4 数据资料来源
• 1.5 研究方法及技术路线
• 参考文献
• 第二章 长江口及深水航道工程概况
• 2.1 区域自然条件概况
• 2.2 流域来水来沙概况
• 2.3 海域概况
• 2.4 长江口深水航道整治工程概况
• 参考文献
• 第三章 南北槽分流口的演变
• 3.1 数据资料及研究方法
• 3.1.1 数据资料
• 3.1.2 数据处理及研究方法
• 3.2 南北槽分流口形成概况
• 3.3 分流沙洲洲头演变特征
• 3.3.1 自然状态下南北槽分流口演变
• 3.3.2 长江口深水航道分流口工程建设后分流口演变
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 长江口深水航道整治工程对南北槽分流口水沙分布的影响
• 4.1 资料来源
• 4.2 实验方案及观测方法
• 4.2.1 现场观测内容
• 4.2.2 现场观测方案设计
• 4.2.3 数据处理方法
• 4.3 南北槽分流口断面水、沙分布特征及讨论
• 4.3.1 断面流速分布特征及讨论
• 4.3.2 断面含沙量分布特征及讨论
• 4.3.3 潜堤堤头水沙条件讨论
• 4.3.4 漂流实验结果分析
• 4.4 南、北槽落潮分流比变化特征
• 4.4.1 分流口工程实施前分流比的变化
• 4.4.2 工程实施后分流比的变化
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 工程布置及数学模型验证
• 5.1 Mike21模型介绍
• 5.1.1 模型主要特点
• 5.1.2 二维浅水控制方程组
• 5.1.3 定解条件
• 5.1.4 计算方法
• 5.2 模型的建立
• 5.2.1 计算范围及网格划分
• 5.2.2 模型采用资料
• 5.3 工程布置方案计算结果及讨论
• 5.3.1 工程布置方案假设
• 5.3.2 模型的验证
• 5.3.3 计算结果分析与讨论
• 第六章 结论与不足
• 6.1 主要结论
• 6.2 不足之处
• 致谢