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上海市内河航道冲淤研究与分析

范文

欧阳龙山

摘要：本文结合2018年内河（共计56条）航道检测数据，采用传统方法和BIM技术对各航道的冲淤情况进行研究分析，并结合历年内河航道冲淤的研究成果，得出闸控和开敞航道的冲淤的相关规律和强度，为航道维护提供技术支持。

关键词：冲淤分析;冲淤规律;冲淤强度

中图分类号：U616? ? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ? ? ? 文章编号：1006—7973（2019）08-0083-02

1研究背景

在国家将发展内河水运上升为国家战略部署的背景下，上海市除了重视内河航道的建设外，航道运营畅通也受到各级领导和管理部门的重视，而航道回淤程度是影响航道畅通的重要因素之一。从2010年起，上海市航务管理处每年针对性地对上海市内河航道进行航道检测，并开展相关的冲淤研究和分析，力求掌握上海内河航道的冲淤趋势。

本文结合2018年航道检测（56条内河航道）成果，结合历年冲淤的研究成果，总结了冲淤研究的分析方法，并对相应航道冲淤情况进行了统计分析，得出航道冲淤的规律和冲淤强度，为航道维护提供技术支持。

2计算方法与计算原则

2.1 传统与CIVIL3D的计算方法

2.1.1 传统计算方法

按航道计算等级确定航道底宽值，设置航道底边线，将过水断面分为边坡部分和航槽部分，根据航道天然泥面线、设计最低通航水位和航道底边线，分别计算航槽部分和边坡部分的过水面积。

按照体积法计算原则，航道过水容积=过水断面面积×代表长度。累加每个断面的过水容积量，最终得到计算里程范围的航道过水容积量。两个计算期过水容计量差值计算后，即可得到航道航槽边坡冲淤量。根据航道计算里程、航道宽度和两次测图的时间间隔，分别计算本次研究各航道的航槽部分和边坡部分的年冲淤强度。

航道设计宽度过水断面如下图1所示。

2.1.2 CIVIL3D软件计算

按航道计算等级确定航道底宽值，设置航道底边线，根据测量水深数据、设计最低通航水位数据、航道中心线和底边线，利用CIVIL3D软件建立地形模型和设计模型。软件可存储不同年份测量数据建立的模型并计算出差值。

CIVIL3D采用平面断面积算法，其平面断面积通过将第一个桩号处的材质类型面积与下一个桩号处的材质类型面积相加，将两者之和除以二，然后将结果乘以横断面之间的距离来计算体积，即可得到航道航槽边坡冲淤量。

根据航道计算里程、航道宽度和两次测图的时间间隔，分别计算本次研究各航道的航槽部分和边坡部分的年冲淤强度。

2.1.3 二者差别

上述两者计算的原理是一样的，区别在于CIVIL3D计算，不但计算速度快，复核审查直观性强，一旦发现数据异样，直接可以查看立体图像查找原因，但CIVIL3D计算除了电脑硬件要求高外，还需要BIM专业知识人操作，普及面不广。

2.2 冲淤计算原则

（1）计算边界一致。同一航段的两次测量资料的航道基本情况应保持一致，即研究时间跨度范围内航道现状等级、航道宽度、航道中心线均一致。

（2）计算范围一致。两个计算年份的航道水深测量资料应使用相同测量范围的航段，并以本年度的测量资料为计算基础，多余里程在计算中剔除。

（3）计算方法一致。两个计算年份应采用相同的计算过程和计算方法。

（4）计算参数一致。两个计算年份采用的主要计算参数，如设计最低通航水位、航道计算等级、航道底宽均须一致。

3 航道冲淤规律分析

3.1闸控航道（航段）的冲淤结果分析

3.1.1曾实施维护疏浚工程的闸控航道

苏申内港线（西闸～东闸）航槽细分航段中最大淤积强度为0.14 m/a，边坡最大淤积强度为0.13 m/a。北横沥（横沥水闸～黄姑塘）航槽细分航段中最大淤积强度为0.44m/a，边坡最大淤积强度为0.29m/a。中港河（随塘河～泐马河）航槽细分航段中最大淤积强度为0.43m/a，边坡最大淤积强度为0.50m/a。团芦港（浦东运河～上海绕城高速）航槽细分航段中最大淤积强度为1.05m/a，边坡最大淤积强度为0.74m/a。曹家沟（赵家沟～川杨河）航槽细分航段中最大淤积强度为0.22m/a，边坡最大淤积强度为0.08m/a。朱泖河（闸～淀浦河）航槽细分航段中最大淤积强度为0.05m/a，边坡最大淤积强度为0.10m/a。

上述分析结果表明：曾进行维护疏浚的航道（航段）基本处于淤积状态，且航道的航槽和边坡基本同时淤积。

3.1.2未实施过维护疏浚工程的闸控航道

本次研究相邻两次测图间未实施过维护疏浚的40条航道（航段）的闸控航道中，主要表现为冲刷的航道（航段）为17条，冲淤强度为-0.05m/a ～-0.66m/a，部分靠近闸的航段冲淤强度最高达到-0.46m/a;主要表现为淤积的航道（航段）为14条，冲淤强度为0.05m/a ～0.59m/a，部分靠近闸的航段冲淤强度最高达到0.46m/a;主要表现为微冲微淤（冲刷或淤积强度小于±0.05m/a）航道（航段）为9条。

上述分析结果表明：未实施过维护疏浚的航道，航槽边坡冲淤状态基本相同，表现为同冲同淤;部分航道可能航槽边坡冲淤有所不同，但冲淤强度较小。相对实施过维护疏浚的航道，航道冲淤变化幅度小。

3.2开敞航道（航段）的冲淤结果分析

本次研究开敞航道中，黄浦江（巨潮港～大张泾）和向荡港（茹塘～白牛塘）等2条航道（段）表现为冲刷，冲淤强度为-0.21m/a ～-0.25m/a;黄浦江（大张泾～分水龙王庙）和惠高泾（平申线～山塘河）、吴淞江（外白渡桥～苏申内港线）、茹塘（北石港～向荡港）、苏申外港线（分水龙王庙～江苏省省界）和北沙港（黄浦江～俞塘）等6条航道（段）表现为淤积，冲淤强度为0.06m/a ～0.89m/a;川杨河（黄浦江～杨思船闸）、金汇港（黄浦江～金汇港北闸）和洞泾港（黄浦江～洞泾港船闸）表现为冲刷，冲淤强度为-0.21m/a ～-0.74m/a。杨盛河（蕴藻浜～杨盛河船闸）、六滧港（长江南口～南闸）、南沙港（黄浦江～南沙港船闸）、紫石泾（黄浦江～紫石泾船闸）和北泖泾（黄浦江～北泖泾水闸）表现为淤积，冲淤强度为0.14m/a ～0.63m/a。其余航道则表现为微冲微淤（冲刷或淤积强度小于±0.05m/a）。

上述分析结果表明：开敞内河航道或航段的冲淤趋势与黄浦江冲淤趋势相同，且大部分航段航槽边坡冲淤规律基本一致，即航槽与边坡呈现同时冲刷或同时淤积的现象。

4航道冲淤强度分析

为了能了解闸控航道和开敞航道的冲淤强度，结合2010年至2018年的研究数据成果，选择历年冲淤研究的成果进行频率统计分析，如下图2和图3所示。

从图中可以得出，闸控航道，以淤积为主，多年平均回淤强度主要集中在5cm/a左右，部分在5cm/a～15cm/a;開敞航道，主要受黄浦江的影响，冲刷与淤积均有发生，但淤积略多于冲刷，多年平均的冲刷强度在-5cm/a～-10cm/a，淤积强度主要集中在5cm/a～20cm/a。

5结论

本文结合2018年航道及航道设施检测项目（包含56条内河航道）并结合历年回淤的研究成果，采用传统方法和BIM技术对各航道的回淤情况进行研究分析，得到了闸控和开敞航道的回淤的相关规律。

对于闸控航道：曾进行航道维护疏浚的航道，其回淤强度比没有维护疏浚的航道明显。总体而言，闸控航道以淤积为主，多年平均回淤强度主要集中在5cm/a左右，部分在5cm/a～15cm/a;

对于开敞航道：主要受黄浦江的影响，冲淤趋势与相连的黄浦江冲淤趋势相同，且大部分航槽与边坡呈现同时冲淤的现象。冲刷与淤积均有发生，但淤积略多于冲刷，多年平均的冲刷强度在-5cm/a～-10cm/a，淤积强度主要集中在5cm/a～20cm/a。

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