泰州港新港作业区沿江码头淤积影响因素研究

    田效东++张勇++郑英++李靓亮

    摘 要：近年来福姜沙北水道灯杆港至章春港一带航槽附近出现较大幅度淤积，自灯杆港至安宁港出现明显的水下斜向沙埂，且该水下沙梗呈逐年下移的趋势，并且下移速度呈加快的趋势，目前下移速率在1.5km/a左右。为保证船舶正常通航，航道部门对福姜沙北水道航道布置进行了调整，向南移约300～450m。，有必要对该河段淤积影响因素进行研究。

    关键词：桥区边界 河床演变 码头淤积

    针对泰州港新港作业区沿江码头前沿呈现不同程度淤积态势，特别是和尚港至夏仕港段的新华港务码头及龙威粮油码头前沿淤积尤为严重，分析其原因，主要有以下几点影响因素：

    河床边界条件的影响

    福姜沙左侧进口段边滩形成主要受边界条件的影响，靖江一侧处于弯道的凸岸，水动力相对较弱，有利于边滩的形成、发育。靖江港区新港作业区主要位于一级分汊（福姜沙左右汊）以及双涧沙所分（福北水道、福中水道）二级分汊的内的顺直段，河道宽浅顺直且极不稳定，有形成边滩、心滩的空间。同时蟛蜞港至和尚港段心滩的不稳定性，心滩所在位置河床冲淤变化幅度大，其冲刷可能引起沿岸淤积，而其淤高后其对主流的分流作用，使沿岸局部范围可能产生冲刷。因此，福姜沙左汊蟛蜞港边滩的发育、心滩的切割下移是靖江沿岸冲淤变化幅度较大的原因之一。

    上游江阴水道冲淤变化影响

    根据福姜沙河段2004年9月及2011年实测河床底质中值粒径分布，自蟛蜞港至和尚港近岸河床底质中值粒径一般在0.1～0.2mm，主深槽中值粒径一般在0.2～0.25mm，和尚港至青龙港沿岸河床中值粒径一般在0.15～0.2mm，2011年对新荣码头近岸河床底中值粒径在0.15mm左右。据近年悬沙粒径分析，福姜沙河段悬沙中值粒径一般在0.01mm左右，底沙中泥沙粒径在0.03mm以上占90%以上，而悬沙中仅占10%左右，福姜沙左汊中值粒径平均在0.2mm左右，沿岸淤积沙包中值粒径在0.15mm左右，表明工程河段参与造床作用的主要为底沙，悬沙中的床沙质也参与造床作用。

    根据南京水利科学研究院定床输沙试验的结果显示，底沙走向为蟛蜞港近岸边滩冲刷下移，泥沙主要沿靖江沿岸下泄，而位于肖山深槽左侧的底沙斜向至和尚港沿岸向安宁港、夏化港沿岸而下。进口边滩右侧冲刷泥沙下泄过程中逐渐左偏沿靖江沿岸下泄，这与蟛蜞港边滩位于进口微弯河段的凸岸有关。在上游底沙输移强度增加的情况下，靖江沿岸泥沙淤积强度有所增加。

    福姜沙水道上接江阴水道，下与浏海沙水道相连，福姜沙左汊为上、下弯道之间的顺直过渡段，其中江阴水道与福姜沙水道在鹅鼻嘴处相连，河道呈45°微弯河势，福姜沙北水道处于该弯道凸岸位置。由于弯道环流造成的同岸输沙，上游河道泥沙向下输移过程中进入弯道后易于沿凸岸向下输移，在福姜沙北水道会形成较明显输沙带，加上由鹅鼻嘴进入福姜沙左汊后河道由1.3km展宽至3.2km，水流动力减弱，会造成北岸炮台圩以下低边滩发育。根据测图分析，近年来，江阴水道六圩至八圩间江中心滩的冲刷加剧，10m心滩已趋于消失，根据上述分析，心滩冲刷下移的泥沙主要贴北岸向下输移，对处于靖江新港作业区前沿河床变化产生较大影响。以2004～2009年间为例（见图1），八圩港段心滩呈明显冲刷，而螃蜞港边滩则呈淤积，据统计，2004～2009年芦埠港至鹅鼻咀段江中心滩冲刷约3000万方，八圩港边滩冲刷约750万方，而螃蜞港边滩淤积约1100万方，靖江沿岸螃蜞港至章春港段近岸淤积约1800万方。

    图1 江阴水道及福姜沙水道河势图

    下游如皋中汊兴衰变化影响

    福姜沙北水道下接如皋中汊，如皋中汊兴衰对福姜沙北水道冲淤变化势必要产生影响。随着20世纪80年代如皋中汊发展，分流比增加，福姜沙北水道曾呈快速发展的态势。随着近年来的人工护岸等控制工程实施，如皋中汊发展趋于稳定，其分流比基本稳定在30%左右，受下游如皋中汊发展受限的影响，福姜沙北水道的发展同样也将受到限制。

    近年来人类活动影响

    1、局部涉水建筑物布置影响

    2006年靖江新港作业区中石油码头建成后，盈利港务码头、扬子江港务码头、新华港务码头、龙威粮油码头等也基本在2009年底前相继建成使用，上下游临河建筑物布置会对局部水流及河床冲淤变化产生一定影响，尤其是伸入江中过多的临河建筑物，如江苏中油码头和新荣船坞，由于近岸水深不足，水工构筑物伸入江中较多，使近岸上下游流速有所减小，局部河床有所淤积。

    针对典型临河建筑物对福姜沙北水道淤积的影响，南京水利科学研究院通过物理模型进行了研究，顺直河段受码头桩群阻水影响，码头工程后其前沿约50～100m范围内一般涨落动力会有所减弱，新港作业区现状条件下与无码头状况下相比，近岸涨落潮动力均有不同程度减弱，下游段近岸落潮动力减小幅度大于上游段近岸落潮动力，平均洪水大潮条件下，新华码头前沿落潮平均流速减小约0.1m/s，龙威码头、长荣码头前沿减小0.25m/s，新世纪船厂码头前沿减小0.1m/s，新时代船厂码头前沿减小0.05m/s。

    以新荣船坞为例进行了动床模型试验，根据其设计及作业参数，船坞最大沉深发生在船舶进出船坞的过程中，原设计每周下沉一次，实际每两天下沉一次，2011年为80～100条船，考虑到实际作业较为频繁，主要分最不利作业工况及正常作业两种工况进行试验，研究两种作业工况船舶下水后工程区地形变化，研究采用平常水沙年、98大洪水年、三个水沙年水沙条件。

    根据试验结果，受船坞下沉阻水影响，涨落潮时段船坞上下游局部范围水动力均有所减小，一个水文年后，正常作业工况条件下拆船坞后，船坞位置上游600m，下游1000m范围内局部河床会出现条状冲刷区，上游最大冲刷深度为0.3m，下游最大冲刷深度为0.6m。船坞两侧局部范围由于受挤压，涨落潮流速有所增加，船坞拆除后，两侧位置及船坞底部会有所回淤，新荣船坞淤积幅度约为0.5m。最不利工况下，船坞沉深增加涨落潮阻水作用进一步增强，拆船坞后原船坞位置上游1000m，以及下游1500m范围内局部河床会出现条状冲刷区，上游最大冲刷深度为0.5m，下游最大冲刷深度为1.0m，新荣船坞引起的局部河床最大淤厚约为1.0m。三个水文年工程后河床变化趋势基本一致，只是量有所差异。

    由此可见，近岸涉水建筑物导致福姜沙北水道淤积的影响范围及程度有限，但考虑到该影响是叠加累积的，因此，其影响仍不能被忽视。

    2、采砂工程影响

    据了解，2009年以来，在福中水道进行了较大规模的采砂，处于福北与福中水道之间双涧沙头部基本消失，福姜沙左汊河床断面由“W”型复式断面转变为“U”型断面，河床过水断面积扩大，水动力呈减弱趋势，对于局部航段航道水深维护是极为不利的。

    3、双涧沙护滩工程影响

    福姜沙水道双涧沙护滩工程于2010年底开工，已于2012年上半年施工完毕。随着护滩工程的实施，拦截了福姜沙北水道经双涧沙滩面串沟进入福中水道的越滩水流，双涧沙上、中、下沙体联成一体，维持了较好的沙体形态，有利于整体河势的稳定，但同时双涧沙护滩工程实施后，福姜沙北水道沿程阻力有所增加，福姜沙北水道进口分流比有所减小，和尚港～夏仕港一带低潮位有所壅高、流速略减小，局部深槽内会有一定幅度的淤积。

    结束语

    根据南京水利科学研究院数学模型计算成果表明，章春港～安宁港一带疏浚工程实施后，福姜沙北水道和尚港～安宁港对开航槽内涨、落潮最大流速略有减小，落潮减小的幅度一般在0.01～0.05m/s，涨潮最大流速减小的幅度一般在0.01～0.02m/s，流速减小导致泥沙落淤形成淤积区，平常水沙年条件下福北水道和尚港～安宁港一线淤积幅度约0.2m，对福姜沙北水道航道条件及河床冲淤变化影响在可控范围内；福中水道进口段略有淤积，淤积幅度一般在0.2m以内，福南水道基本无变化，对福姜沙南水道及中水道航道条件及河床冲淤变化影响较小。

    （作者单位：安庆航道工程处）