蘇北沿海擋潮閘下淤積的原因及其對策

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　　2、閘下淤積的原因

　　2.1 自然原因

　　潮流的漲落運(yùn)動產(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：落潮歷時大于漲潮歷時，閘下漲落歷時差達(dá)4.06h，漲潮歷時3h16min，落潮歷時8h51min，漲潮流速大于落潮流速，漲潮含沙量大于落潮含沙量，漲=1.41m/s，落=0.62m/s，?漲=2.03g/L，落＝0.84g/L.落潮是一個沿程沖刷的過程，但對于細(xì)粒泥沙而言，起動流速大于落潮流速，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7h45min.

　　2.3.3 潮流量減少

　　由于閘身截斷了上溯到潮區(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，閘下淤積就較輕微，當(dāng)潮汐水道萎縮改道時，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斷灘面歸槽水，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0.3～0.4萬m³，淤積量大汛關(guān)閘是小汛關(guān)閘的4～5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2～3h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，還可以頂住下一個潮差較大的漲潮，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，可增加瞬時流速，加大瞬時流量。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0.8～1.0m左右，每次沖淤2～3h，連續(xù)沖淤效果差，間隔時間至少2～3d.

　　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。

　　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)少沖，大開（堰流）沖遠(yuǎn)、小開（孔流）沖近，雨后多沖、無雨少沖和沖淤量保平衡等，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，閘下河床比較堅硬，靠水流難以沖動的情況下，或者是在上游水源緊缺順流攪動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，落潮時借助于機(jī)械的攪動，在同樣的水流條件下，原來未能起動的床面泥沙便能起動和懸浮，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)歷了拖動型、驅(qū)動型、摻氣型三個階段，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11KW柴油機(jī)，8臺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1990年就已使用，它利用刀軸帶動主附刀片旋轉(zhuǎn)，切割水下泥層，使之絞成泥漿狀態(tài)，通過泥漿泵將泥漿送至岸上，最大泥水輸送距離可達(dá)100m，揚(yáng)程可達(dá)5m，這種挖泥船體積小，造價低，工效高，操作方便，正常1h可挖30～40m³泥土，水下作業(yè)可深達(dá)2.2m，連續(xù)工效每晝夜可挖泥600～800m³.它適用于清除閘下附近河段淤積，切灘及汛前開槽保港等方面。

　　3.2.3 水力沖塘

　　1994年淮海農(nóng)場把水力沖挖機(jī)組開挖魚塘技術(shù)應(yīng)用到河道清淤疏浚工程中，實(shí)行機(jī)械與人工相結(jié)合的辦法，具有節(jié)省勞力、提高工效的優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)在江蘇省得到廣泛推廣應(yīng)用?；春＾r(nóng)場已成功地應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行港道的裁彎取直、河道開挖、灘涂圍墾和低灘吹填筑堤等。如1995年東灘中心河閘下游1.5km長的彎曲淤積港道，行水不暢，后組織2臺機(jī)泵直靠型水力挖塘機(jī)組利用小潮汛突擊施工，7月6日～12日，共作業(yè)250臺時，施工長度175m，口寬8～10m，共挖土方0.25萬m³，完工第2天已成行水主道，縮短下游引河港道流程1.1km，提高了沖淤效果和排澇能力。

　　4、防淤措施

　　4.1 工程措施

　　4.1.1 修筑導(dǎo)堤

　　依據(jù)河口特性，因勢利導(dǎo)地擬定合理的工程措施，才能取得好的效果。在河口一側(cè)或兩側(cè)修筑導(dǎo)堤，一是改變水流條件，切斷由風(fēng)浪掀起的海灘泥沙補(bǔ)給源，減少漲潮流挾帶進(jìn)入引河的沙量；二是約束和穩(wěn)定下泄徑流，束水攻沙，改善并穩(wěn)定出口水深，從而達(dá)到減少引河淤積的目的。

　　4.1.2 正確確定閘下引河長度

　　閘下引河類型可分為兩類，一類是長引河——徑流型，一類是短引河——潮流型。一般而言，長引河——徑流型河口是以徑流為主要動力的，當(dāng)徑流來量不足，極易導(dǎo)致水文泥沙的不平衡，造成嚴(yán)重淤積。短引河——潮流型河口則是以潮流為主要動力的，實(shí)踐證明這種河口淤積就較輕微，如東灘中心河閘引河長度僅0.35km，閘下淤積相對較輕，港槽狀況良好，而夸套河閘引河長達(dá)3.15km，由于淤積嚴(yán)重，工程效益衰減約為原設(shè)計的50％以上。因此，擋潮閘距離?？谝丝刂圃?.8～1.0km以內(nèi)，可較好地解決閘下淤積。

　　4.2 植物措施

　　由于廢黃河口外以及淺海灘涂大量泥沙在風(fēng)浪和潮流作用下的再分配，因而最好的防淤措施一是防止海灘產(chǎn)沙；二是切斷漲潮流挾帶泥沙進(jìn)入河口。如南八灘河閘、北八灘河閘下游淺海灘涂上長有大片的大米草和至花米草等，閘下淤積就較輕。因此，在淺海灘涂大量種植固灘促淤植物，是一種極為有效的方法。

　　5、結(jié)語

　　隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，擋潮閘的淤積將給社會帶來越來越大的損失，對它的研究更具有意義。幾十年來，采用擋潮閘的減淤防淤工作取得了較大進(jìn)展，但這項工作涉及面廣，內(nèi)容復(fù)雜，社會效益、環(huán)境效益顯著，需在總結(jié)擋潮閘管理運(yùn)用正反兩方面經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，綜合考慮各種有關(guān)因素，解決好近期與遠(yuǎn)期、除害與興利的關(guān)系，依據(jù)河口淤積的特征，進(jìn)行全面規(guī)劃，綜合治理，把沿海擋潮閘減淤防淤的研究提高到一個新的水平。