水利工程論文-蘇北沿海擋潮閘下淤積的原因及其對策摘要：沿海擋潮閘下淤積的主要原因是河口建閘后上游徑流量減少、落潮歷時(shí)延長、流速減弱、潮流量變小、潮波變形、潮汐水道變化和圍墾不當(dāng)?shù)龋l下淤積影響了工程效益的充分發(fā)揮。減淤措施有水力沖淤、機(jī)械清淤，防淤措施有工程措施和植物措施。應(yīng)依據(jù)河口淤積特征，全面規(guī)劃，綜合治理。關(guān)鍵詞：擋潮閘下淤積原因分析防治對策1前言江蘇省國營淮海農(nóng)場位于淮河下游，蘇北灌溉總渠尾閘兩岸，東臨黃海。淡水源主要依靠電力抽水站提引五岸干渠、通濟(jì)干渠和里下河水，排水主要依靠已建成的10座擋潮閘。由于沿岸土壤成土母質(zhì)系由長江、淮河、黃河沖積物宣泄入海,在沿海沉積成陸,其中粉砂泥質(zhì)海岸占90以上。由于沿岸淤積細(xì)粒泥沙具有較強(qiáng)的流動(dòng)性，在風(fēng)浪和潮流的作用下,造成沿海擋潮閘下淤積嚴(yán)重,大部分擋潮閘閘下河床淤積1.0m以上,河床斷面較建閘初期縮小了2030以上。如東灘中心河閘下游引河長1.5km，河床底普遍淤積至1.0m以上，河床斷面較建閘初期縮小20以上；夸套河閘下游引河長3.5km，河床底普遍淤積至1.2m以上，河床斷面較建閘初期縮小了30以上。由于閘下淤積影響了工程效益的充分發(fā)揮，隨著淤積量的逐年增加，清淤保港工作始終十分重要。在工程逐漸老化、存在問題增多的情況下，如何進(jìn)一步總結(jié)過去的工作，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，進(jìn)行試驗(yàn)研究，深入開展減淤防淤工作，以充分發(fā)揮工程效益，具有十分重要的意義。2閘下淤積的原因2.1自然原因潮流的漲落運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生強(qiáng)大的輸沙能量，并將大量泥沙帶入閘下河道。如東灘中心河閘于1996年7月20日21日、25日26日在夸套港的周日水文泥沙觀測表明：落潮歷時(shí)大于漲潮歷時(shí)，閘下漲落歷時(shí)差達(dá)4.06h，漲潮歷時(shí)3h16min,落潮歷時(shí)8h51min,漲潮流速大于落潮流速,漲潮含沙量大于落潮含沙量,=1.41m/s,=0.62m/s,=2.03g/L,0.84g/L。落潮是一個(gè)沿程沖刷的過程，但對于細(xì)粒泥沙而言，起動(dòng)流速大于落潮流速，落潮含沙量明顯小于漲潮含沙量，泥沙逐漸淤積。2.2歷史原因黃河奪淮后在江蘇省海岸留下大量細(xì)粒泥沙，自黃河北徙，淮河、里下河等地沿海沖淤水源不足，80年代中期以來，國家實(shí)施南水北調(diào)計(jì)劃，淮水和長江的水資源大量調(diào)入淮北地區(qū)，進(jìn)入淮河和里下河下游的水量僅為60年代的20，用于沿海擋潮閘沖淤水源更是奇缺。2.3工程原因沿海河口興建擋潮閘后，加快了閘下引河的淤積，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。2.3.1建閘后河流徑流量減小及徑流分配過程改變建閘前由于上游有水必排，能隨時(shí)沖淤，建閘后控制了上游水源，排水量減少，汛期將多余的澇水排放，非汛期則蓄水灌溉，這樣難以有足夠的水量保證“沖淤量年平衡”。2.3.2潮流速的變化建閘前漲潮流速過程相對勻稱，同時(shí)上游河道有部分徑流加入，落潮流速還略大于漲潮流速；建閘后漲潮流前峰突出，流速大，落潮歷時(shí)延長，流速減弱，平均流速比漲潮流速減懸一半。如中八灘河閘建閘前實(shí)測平均漲潮流速為0.62m/s,平均落潮流速為0.73m/s,平均落潮歷時(shí)3h30min；建閘后實(shí)測平均漲潮流速為0.58m/s,平均落潮流速為0.33m/s，平均落潮歷時(shí)7h45min。2.3.3潮流量減少由于閘身截?cái)嗔松纤莸匠眳^(qū)界的潮流量，潮棱柱體相應(yīng)減少，納潮容量相對變小，造成落潮平均流量(包括上游下泄徑流量)也隨之相應(yīng)減少。2.3.4潮波變形建閘后，擋潮閘下近閘河段的潮流由推進(jìn)波變?yōu)轳v波，改變了水力條件，是導(dǎo)致閘下泥沙進(jìn)一步淤積的重要原因。2.4潮汐水道變化當(dāng)潮汐水道發(fā)育穩(wěn)定時(shí)，閘下淤積就較輕微，當(dāng)潮汐水道萎縮改道時(shí)，閘下淤積就嚴(yán)重。如中八灘河閘的排水口門只經(jīng)歷了4年時(shí)間就已萎縮。因此，擋潮閘的興建一般都選擇較穩(wěn)定的潮汐水道作為排水通道。2.5圍墾減少灘面水隨著灘面的不斷淤高向海推進(jìn)，為適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，圍墾擴(kuò)大土地資源是必然趨勢，但大面積圍墾而減少甚至截?cái)酁┟鏆w槽水，則加劇了閘下淤積的發(fā)展。3減淤措施3.1水力沖淤建閘后，由于灌溉面積的增加，內(nèi)河水源相對減少。因此要充分利用水源，抓住有利的時(shí)機(jī)沖淤排沙，我們通過長期研究和實(shí)踐，得出了如下實(shí)用性較強(qiáng)的水力沖淤方法。3.1.1逢大潮開閘沖淤根據(jù)大潮大淤，小潮小淤的特點(diǎn)，放水沖淤采用大潮大放、小潮小放的方法,尤其是大潮大放,沖淤效果極為顯著。如1997年8月25日9月2日東灘中心河閘關(guān)閘淤積試驗(yàn)表明:大汛關(guān)閘7d,閘下低潮位增加0.59m，閘下港槽淤積量1.5萬m3,而小汛關(guān)閘7d,閘下港槽淤積量0.30.4萬m3，淤積量大汛關(guān)閘是小汛關(guān)閘的45倍。而大潮放同樣的水，前者的效率是后者的10余倍。3.1.2漲潮時(shí)清頂渾根據(jù)一般潮水前峰挾沙量大的特點(diǎn)，漲潮前(特別是大潮汛前)開閘放水，頂住渾水，使清水先沖滿閘下引河，一般在漲潮前23h開閘放水，取得了較好的效果，大大減少了淤積量。3.1.3低高潮時(shí)開閘沖淤在一般情況下低高潮與高高潮相比，低高潮后落潮潮差較大，水位落到最低，落潮流速較大，選擇大潮汛的低高潮后開閘，可以獲得相對較小的河道水深和較大的勢能，從而增加沖淤效果。同時(shí)，還可以頂住下一個(gè)潮差較大的漲潮，起到清頂渾的作用。3.1.4利用水頭差開閘沖淤利用水頭差開閘，由于勢能的作用，可增加瞬時(shí)流速，加大瞬時(shí)流量。1998年6月9月，東灘中心河閘進(jìn)行了不同水位差沖淤試驗(yàn)，共分3組,水頭差分別為0.5m、1.0m和1.5m，試驗(yàn)結(jié)果見表1。試驗(yàn)結(jié)果表明：小水位差沖刷范圍較近，中、大水位差沖刷范圍較遠(yuǎn)，最大影響范圍為2500m。結(jié)合其它擋潮閘放水沖淤的試驗(yàn)資料可知：最佳沖淤水位差在0.81.0m左右,每次沖淤23h,連續(xù)沖淤效果差,間隔時(shí)間至少23d。3.1.5納潮沖淤納潮沖淤是解決河口水力沖淤水源不足的有效方法。1998年2月26日至4月3日，中心河閘進(jìn)行過一次納潮沖淤試驗(yàn)，先后納潮5次，其中大潮3次，平常潮2次，納潮總歷時(shí)9h55min。納潮水量154萬m3，沖淤14h45min，沖淤水量205萬m3。閘下沖刷土方2.32萬m3，上淤河道沖刷土方0.61萬m3，沉積土方1.35萬m3，實(shí)際納潮帶進(jìn)泥沙0.74萬m3。試驗(yàn)結(jié)果表明，納潮沖淤水源充沛，成本低，不與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)爭水，但上游淤積無法避免。納潮沖淤必須具備一些條件:一是在農(nóng)田不用水的時(shí)候；二是在鹽水可能回溯的河段，各引水口建封閉閘，阻止鹽水進(jìn)入農(nóng)田；三是納潮閘須有反沖設(shè)施，上游需建控制潮水上溯的工程。表1東灘中心河閘不同水位差沖淤試驗(yàn)Fieldexperimentsofscour/siltationwithdifferentwaterlevelgapsontheDongtanzhongxinGate水頭差(m)潮次(潮)歷時(shí)(h)放水量(萬m3)沖淤量(萬m3)0.52916.480.421.03965.921.621.52667.751.54另外，抓調(diào)度集中沖，大洪水連續(xù)沖，落潮順風(fēng)多沖，逆風(fēng)少?zèng)_，大開(堰流)沖遠(yuǎn)、小開(孔流)沖近，雨后多沖、無雨少?zèng)_和沖淤量保平衡等，都是沖淤中應(yīng)掌握的方法。3.2機(jī)械清淤一般講在上游水源有限，閘下河床比較堅(jiān)硬，靠水流難以沖動(dòng)的情況下，或者是在上游水源緊缺順流攪動(dòng)以增加落潮或上游來水帶去沙量的情況下，用機(jī)械清淤能得到最佳效果。3.2.1機(jī)船拖淤閘下引河落潮含沙量明顯小于漲潮含沙量，落潮時(shí)借助于機(jī)械的攪動(dòng)，在同樣的水流條件下，原來未能起動(dòng)的床面泥沙便能起動(dòng)和懸浮，使落潮或下泄徑流挾帶更多的沙量向下輸送，這對于解決泥質(zhì)河口淤積問題是一種經(jīng)濟(jì)而可行的清淤措施，對引河短、水深小的河道效果更為顯著。江蘇省自60年代中期以來就推廣了此法，影響拖淤效率的拖具經(jīng)不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，經(jīng)歷了拖動(dòng)型、驅(qū)動(dòng)型、摻氣型三個(gè)階段，其中以摻氣型工效最高。其它如利用機(jī)船推進(jìn)器攪動(dòng)沖淤、高壓水槍沖淤等都是行之有效的方法。如1994年9月，夸套河閘下游引河3.15km范圍內(nèi)，河床底普遍淤積1.2m以上，僅放水沖淤難以奏效，后用8臺(tái)11KW柴油機(jī)，8臺(tái)20.32cm混流泵裝配成8條抽水沖淤機(jī)船，以出水管的出口處裝束節(jié)進(jìn)行抽水射流沖淤作業(yè)，10月1日至11月30日共30潮次，沖刷河床板結(jié)土1.1萬m3，河底高程降低0.5m，效果明顯。3.2.2機(jī)船挖淤機(jī)船挖淤是一種經(jīng)常性措施，簡易絞吸式挖泥船清淤，早在1