25萬航道數(shù)模成果編號

概 京唐港區(qū)航道建設(shè)概 研究方 研究內(nèi)容和要 研究及技術(shù)路 自然條 波 潮汐水流特 潮 潮 風(fēng)暴 泥沙特 岸灘演變特 京唐港外航道泥沙淤積機(jī)理分 本章小 數(shù)學(xué)模型建立與驗 數(shù)學(xué)模型概 潮流驗 波浪場計 平常浪航道年均回淤驗 風(fēng)暴潮回淤驗 本章小 方案潮流計 預(yù)選方案計算結(jié) 比選方案計算結(jié) 本章小 航道回淤計 預(yù)選方案計算結(jié) 比選方案計算結(jié) 本章小 結(jié)論建 結(jié) 建 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 1993年6月~1995年5月京唐港區(qū)波玫瑰 圖 2012年10月~2013年9月京唐區(qū)波浪觀測位 圖 京唐港區(qū)2012年10月~2013年9月波高頻率玫瑰 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 2000年6月與2003年8月灘地等深線對 圖 2000年6月~2003年8月灘地沖淤變 圖 2003年8月與2003年12月灘地等深線對 圖 2003年8月~2003年12月灘地沖淤變 圖 圖 圖 2003年10月航道集中淤 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 京唐港區(qū)20萬噸級航道2011年8月~2013年6月測 圖 圖 京唐港區(qū)20萬噸級航道2013年~2014年1月測 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 表 表 表 表 表 京唐港區(qū)1993.6~1995.4海向來浪H1/10波高頻率分 表 表 表 表 京唐港區(qū)1993.6~12月,1994.3~5月海向來浪H1/10≥0.6m各月波浪條 表 表 表 大清河鹽場不同年度風(fēng)能因子[m2/s2]及其與多年平均水平的對 表 表 10個方位 表 10個方位H4%重現(xiàn)期波高對應(yīng)周期 表 表2.16.京唐港區(qū)臨時驗潮站實測潮位過程特征 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 NE~SW，是我國發(fā)育最典型的沙壩－瀉湖海岸，見圖1.1。港口工程自級為20萬噸級，擬提升至25萬噸級。京唐港區(qū)航道建設(shè)概長度底寬長度底寬19905月~1992619967月~199812200110月~2003920046月~2006820094月~20105200912月~20118

表1.1

由于對粉沙質(zhì)海岸泥沙運(yùn)動認(rèn)識的不足，在京唐港區(qū)投產(chǎn)之初的199211月即部門1+500m處增SE向挑流堤，年月開始建設(shè)。年月，外航道發(fā)生第二次集中淤積，由于挑流堤作用淤積部位向深水區(qū)轉(zhuǎn)移，最大淤圖 第一第二N圖 1994~1995年水利科學(xué)受唐山市建港指揮部（京唐港港務(wù)局）委托，沙堤二期工程方案進(jìn)行了整體物理模型試驗研究，了擋沙堤二期工程實施方案，形成如圖1.2的港口總體布局。20031010~14日渤海灣出現(xiàn)了較強(qiáng)的風(fēng)暴潮，這次風(fēng)暴潮造成了京唐港二的驟淤，影響了港口的正常運(yùn)營。針對這次驟淤，水利科學(xué)受唐山港口投堤工程方案，見圖1.3。工程方案的實施成功抵御了2007年3月上旬環(huán)渤海強(qiáng)風(fēng)暴潮沙堤布局見圖1.4。航道等級已達(dá)到20萬噸級，其中平行于航道布置的東擋沙堤出水（堤頂標(biāo)高+3.0m）長度為1200m，接900m潛堤標(biāo)高5.0m，再接1000m潛堤標(biāo)高由-5.0m漸變至6.0m，堤頭約至海床高程12m；西擋沙堤出水段（堤頂標(biāo)高3.0m）長度為600m，接800m潛堤標(biāo)高5.0m，再接1000m潛堤標(biāo)高由5.0m漸變至6.0m，堤頭約至海床高程11m。東西堤出水段堤頭相差500m，其中東堤堤頭對應(yīng)航道里程為3+934，西堤堤頭對應(yīng)為3+434；東西兩側(cè)潛堤堤頭相差600m，東堤潛堤堤頭對應(yīng)航道58345234。圖 1616圖 研究方4+00010+000范圍內(nèi)，年淤強(qiáng)略大，因此在該范圍內(nèi)主、設(shè)計方對中間成果的意見，后階段重點在于方案比選確認(rèn)。1.51400m，2+9243+934，267m過渡段，堤頂由+3.0m漸變至-5.0m（3%左右坡度），該過渡段的堤頭對應(yīng)航道里程4+201。西擋沙堤維持現(xiàn)狀，即出水堤堤頭對應(yīng)航道里程3+434。預(yù)選方案二，見圖1.6，在方案一的基礎(chǔ)上，東堤出水段再延伸469m至航道里程預(yù)選方案三，見圖1.7，在方案二基礎(chǔ)上，五港池外堤形成，其與西堤交點即為出水1818圖 圖 11圖 1.81400m，其267m漸變潛堤，西堤在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，1000m267米漸變潛堤，東西兩堤出水堤頭齊平，對應(yīng)航道里程為4+434。方案三，見圖1.10，在方案一的基礎(chǔ)，四港池僅封閉東半部分，其外堤長3875m，航11圖 圖 11圖 研究及技術(shù)路200310月風(fēng)暴潮潮流場、波浪場（本頁無正文風(fēng)19801月~1219936月~19955月兩年的實測風(fēng)資1980年的觀測資料統(tǒng)計（見圖2.12.1），常風(fēng)向為S向，其各級風(fēng)出現(xiàn)~19955月的風(fēng)速風(fēng)向頻率統(tǒng)計如和圖2.1，該時段風(fēng)在方向上分布相對比較均勻，常風(fēng)向為SSW，各級風(fēng)出現(xiàn)總頻率為9.87%，次常風(fēng)向為WSW，出現(xiàn)頻率為8.25%；強(qiáng)風(fēng)向為ENE，其6級及以上風(fēng)出現(xiàn)頻率為0.48%，次強(qiáng)風(fēng)向為NE，其6級及以上風(fēng)出現(xiàn)頻率為0.32%。對比可知，京唐港區(qū)實測風(fēng)況年際變化較大。1－34－56N1－34－56NESWC圖 1－34－56N1－34－56NESWC風(fēng)速風(fēng)向的統(tǒng)計結(jié)果見表2.3和圖2.2，可見最大風(fēng)多出現(xiàn)在S和E向，其各級風(fēng)E~NE向；6級以上風(fēng)出現(xiàn)的頻率較高的方向亦相對集中于E~NE比圖2.1和圖2.2可以看出，大清河鹽場與京唐港區(qū)出現(xiàn)頻率高的強(qiáng)通過統(tǒng)計1983~2003年平均風(fēng)速，進(jìn)而得其年平均風(fēng)速，如圖2.3所示。多年4.1m/s，相當(dāng)于三級風(fēng)（3.4~5.4m/s），19874.65m/s為強(qiáng)風(fēng)年，19923.51m/s最小為弱風(fēng)年。1993~1995年測波期間年平均風(fēng)速小于多年平均值，2000年以來年平均風(fēng)速接近多年平均水平。表2.3 風(fēng)速分級[m/s]風(fēng) 1－3 4 5 6 6級以

NESW4319831984198519861987198819894319831984198519861987198819891990199119921993199419951996199719981999200020012002年年平均風(fēng)速圖 波京唐港區(qū)附近長系列的波浪觀測資料較少，19873~1119936月~1995年5月有較為連續(xù)的觀測資料（941、2951、2月缺測），后者是與風(fēng)同19936月~199552.4圖 統(tǒng)計結(jié)果表明本港區(qū)的常波向為SE，出現(xiàn)頻率累計為12.3%，次常波向為ESE，出9.83%ENEH1/10≥2.0m1.41%，次強(qiáng)波向為NE，該向H1/10≥2.0m的出現(xiàn)頻率為0.75%。高平方的乘積）進(jìn)行了統(tǒng)計。比較兩表，海向來浪占總的出現(xiàn)頻率為69.41%，其中海0.6m（相當(dāng)于三級風(fēng)以下）33.11%，占總的海000000000000000000000000000000000∑表 ∑00000000000000000000000000000000000∑表 ES∑表2.6列出了波浪觀測資料中逐月的最大波高和方向。從中可見，京唐港區(qū)海域大2.7F/U表示以風(fēng)浪為主的混合浪，U/F表示涌浪為主的混合浪，F(xiàn)U則表示波表 年EEEEE年年9345N年年934NSE表 FF/U/UΣΗi2ΣΣΗi2Σ Η1ΣH2θθ i ΣΗ2

T1

ΣΗ2TΣΗi2i 上兩式中，Hi為各統(tǒng)計波級的平均波高，Pi2.819936~12月、19943~4月各月（H1/10≥0.6m）的平均波浪條件，我10465.338.6天，兩者的比值約3.5/2。

表 京唐港區(qū)1993.6~12月,1994.3~5月海向來浪H1/10≥0.6m各月波浪條1993 1994 北 向 南 向 綜 合 京唐港區(qū)于201210月~20139月開展了為期一年的的現(xiàn)場波浪觀測，測波儀器SBF3-1型波浪浮標(biāo)布放在京唐港區(qū)口門外主航道東側(cè)，位于東經(jīng)119.05.5187，北緯39.10.3799，見圖2.5，浮標(biāo)處海圖水深為13.0m。根據(jù)一年的觀測資料，繪制波級玫瑰圖見圖2.6，統(tǒng)計資料見表2.9。從各波級在方向的分布上看，大部分集中于ENE~S（順時針）的方向上，頻率為72.8%。其中波級1.0≤H1/10＜2.0E2.6%S2.5%，再其SSESE向，頻率分別為2.4%2.2%。圖 圖 22表 從波級的出現(xiàn)頻率來看，波1.0m的頻率80.3%1.0m2.0m17.3%2.0m3.0m2.0%，3.0m以上的波高出現(xiàn)很少，僅占0.9%。本海域絕大部分波高在2.0m以下，出現(xiàn)頻率高達(dá)97.6%。另外3.0m以上的大浪集中出現(xiàn)在ENE~E（順時針）向的范圍內(nèi)，其出現(xiàn)頻率為0.4%。同樣采用能量頻率法推求新測一年期波浪資料的代表波高（H1/10≥0.5m），列2.12，并19936月~19955月資料所得結(jié)果進(jìn)增資料的北向波高年~2003年），以下多年平均波浪分析中，代表波以1993~1995所測波浪為基準(zhǔn)。表2.10 北 H1/10

南 推算中，通過深水風(fēng)浪成長公式，可以得到以下描述有效波高（Hs）、有效波期（T）與風(fēng)速（U）U2gTC根據(jù)大清河鹽場21年最大風(fēng)速資料前文圖2.3中表明1993~1995年的風(fēng)能量風(fēng)能因子，如圖2.7所示。多年平均的風(fēng)能因子為26000m2/s2，1987年是強(qiáng)風(fēng)年，的能和 、 、 、 、03年的風(fēng)能因子，并同時列出了各19931994年的風(fēng)能因子相對于多年平6的0.6520012003中2001年各級風(fēng)及以上風(fēng)能因子與其0.96倍，2002、2003除6級及以上風(fēng)能因子明顯高于多年平均水平外，其它各級及以上風(fēng)能因子與多年平均的比值亦較為均于.02~1.06之間。2002003的6級及以上風(fēng)能因子比對應(yīng)多年平均風(fēng)能約10%。表 大清河鹽場不同年度風(fēng)能因子[m2/s2]及其與多年平均水平的對1451993~1994年、2001~2003年風(fēng)能因子與多年平均風(fēng)能因子之間的對比，可以從前一時間段內(nèi)的波要素推算出后一時間段內(nèi)的波浪要素。如果考慮5級以上風(fēng)能因子關(guān)系，區(qū)多年的平均波浪要素，見表2.12所示。

表 圖 氣圖實況（氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向）1970199930720535個個例。最后采用波浪后報計算得遇、50年一遇、25年一遇、10年一遇、5年一遇2年一遇波高的年極值波高（H4%）及其對應(yīng)的波周期，結(jié)果見表2.142.13，不規(guī)則波統(tǒng)計中H4%H1/10。H4%5.0米以上，NNE~NES~SW方向的波高相對要小些。從京唐港區(qū)附近水下地形圖來看，ENE~SSE方向直接通往外海，這些方向的外海波浪對工程區(qū)的影響也是表 I型極值分布率推算H4%波高ES52表 10個方位H4%重現(xiàn)期波高對應(yīng)周期ES52潮汐水流特對港區(qū)海域的潮汐資料分析，該處潮汐系數(shù)(HO1 HM21.23~1.38，介0.5~2.00.88m19936月~1995表

1956 圖 為該測次大、小潮位過程線（驗潮站設(shè)于二港池內(nèi)）20道可行性研究，揚(yáng)州文水科技咨詢于2009年6月受托對京唐港區(qū)附近海域進(jìn)行了專題工程水文測驗。實測大、小潮潮位過程如圖2.11和圖2.12，兩次測量潮位特征值參見表2.16。.2004年9月2009年62004年9 2009年6 ————1.61m1.59m0.23m0.34m；實測小潮最高、最低潮位分別為1.93m和0.74m，漲、落潮潮差分別為1.19m和0.60m，22潮位110圖 22潮位1109-9-9-9-9-9-221----221----022潮位11002009-6-152009-6-152009-6-152009-6-1522潮位11002009-6-152009-6-152009-6-152009-6-152009-6-152009-6-162009-6-162009-6-162009-6-162009-6-162009-6-162009-6- 222理11002009-6-222009-6-222009-6-222009-6-222009-6-222009-6-232009-6-232009-6-232009-6-232009-6-232009-6-232009-6-232009-6- 15 21 06 12 圖 198610月、19931120001020049392.130.60m/s?？傮w而言，20049月所測漲潮流速小于落潮流速，擋沙堤對其一航院對本次潮流測驗資料計算所得的余流結(jié)果，觀測海區(qū)的余流流速值在0.8~18.8cm/s之間，4＃測站的余流方向因受擋沙堤及潛堤的挑流作用影響集中在SSE附近，其余各站各層余流方向大多集中在NE附近。20043#、7#和11#0.35m/s、0.41m/s0.48m/s，落潮垂線平均最大流速為潮平均流速為0.37m/s，均大于其他測點對應(yīng)流速值，流向有朝外海方向偏轉(zhuǎn)趨勢；同時，還可發(fā)現(xiàn)，8#0.61m/s0.28m/s6#0.51m/s和.24m/s8#點受到防波堤較為明顯的挑流作用。落潮期均流速均在0.35m/s左右，表明落潮期間防波堤堤頭挑流作用漲潮期間要弱；4#點受東最大流速分別為0.61m/s和0.39m/s。2013420~27442日為小潮、26~272.182.1。（1）降序依次為：3V4V2V10.64m/（3；最小垂0.14m/（V1V3V2V4V10.44/s（V3）.18m/（1）。落潮期.81m/V31306.4h0.59m/s（V2，測次為1213，0.2h）。小潮各垂線實測落急、漲急流速流向統(tǒng)計，見表2.250.78m/s（V3）0.30m/s（V1）。漲急流速降序依次漲潮期實測最大測點流速0.78m/s（V3，測次為2304，0.0h）。大潮各垂線實測落急、漲急流速流向統(tǒng)計，見表2.27和表2.28。V1垂線流V1垂線落急流速平均流速0.25~0.30m/s0.50m/s左右；受港口擋沙堤影響，口門處垂線平均最大流速則可達(dá)0.89m/s左右；京京唐圖例圖 圖 京唐

2009.6大N2009.6小22N 圖 N 22N圖 22圖 表 站 潮差23/30/38/31/29/25/24/40/ 18 23/25/30/23/30/30/24/32/ 27/34/37/32/23/22/24/39/ 22 20/ 19/21/21/20/20/20/26/25 15/ 16/13/14/13/13/13/25/21/24/26/24/23/23/21/33/17/22/17/22/29/21/28/20/22/33/站 18 45/站 18 45/45/57/41/46/36/33/54/38/38/41/29/37/38/32/48/47/47/60/41/41/31/40/47/22 29/ 29/26/30/26/28/24/34/23/ 34/38/28/35/25/35/46/25 20/ 21/ 17/ 22/ 17/ 23/ 24/ 34/表 站 潮差206/16/13/31/27/0/0/32/25/283/11/10/19/15/6/17/14/29/15/5/13/23/3/8/25/527表 站 20/52/0/45/20 16/ 35/ 0/ 32/12/ 33/ 28/ 40/28 12/ 23/ 22/ 24/表 站 30/32/31/21/27/29/ 40/40/38/37/38/50/ 32/33/32/33/34/36/10621/21/25/15/18/19/31/32/31/32/34/27/29/34/表 站 42/ 41/45/37/37/45/9月28 58/ 60/59/58/52/67/52/ 48/45/49/52/54/10月6 27/ 32/35/19/23/27/表 2004年9月6日小 2004年9月16日大測 流 NE/23.6/46/29.7/53/ NE/26.6/58/39.9/64/ NE/23.0/55/38.4/62/ NE/21.2/38/28.3/70/ NE/28.9/60/43.4/70/ NE/25.5/60/43.8/66/ NE/26.8/46/38.3/58/ NE/22.7/54/36.0/65/ NE/31.0/63/43.4/69/表 大潮（2009年6月22~23日 小潮（2009年6月15~16日表 相對水流速流向流速流向流速流向流速流向表 相對水流速流向流速流向流速流向流速流向表 相對水流速流向流速流向流速流向流速流向表 相對水流速流向流速流向流速流向流速流向風(fēng)暴渤海灣沿岸是我國風(fēng)暴潮多發(fā)地區(qū)之一，從1860年以來的140多曾發(fā)生成大淤厚達(dá)5.5m，航道淤積總量超過140萬方（0+000~6+000范圍內(nèi)）。因此風(fēng)暴潮造成區(qū)海域大風(fēng)N~NE向為主，集N~ENE方向；大風(fēng)歷時長、風(fēng)速大，大清河鹽場6級風(fēng)以上總的歷時達(dá)34小時，為歷史罕見。據(jù)氣象部門的，此次大風(fēng)為北方46~時區(qū)的有效波高（Hs）過程線，從中可以看出風(fēng)暴潮期間的最大有效波高達(dá)3.7m，換算成H4%4.7m。與前述重現(xiàn)期波浪要素的1112對照，這一NE~ENE方向上約為25年~時有效波圖 有效波本次風(fēng)暴潮期間正值天文大潮，這也是受災(zāi)嚴(yán)重的因一。京唐港區(qū)11日03:42區(qū)此次風(fēng)暴潮的潮位過程線。由于沒有此次風(fēng)暴潮的實測流速過程，利用數(shù)學(xué)模型的流速過程，模擬200310109：00143：0090個小時。從圖均流速約為0.50m/s，落潮平均流速約為0.35m/s，但漲潮最大流速可達(dá)1.20m/s，落潮亦可達(dá)1.01m/s。各測站流速過程的統(tǒng)計特征值見表2.29。潮位潮位-10-10-10-10-10-日圖-10-10-10-10-10-日表 123456789泥沙特0.1~0.2mm1~3km（-3~-8m等深線）之間的泥沙粒徑砂為主。航道中淤積泥沙中值粒徑為0.06~0.09mm。根據(jù)一航院于1993年11月和2000年10月對港區(qū)附近大范圍的底質(zhì)采樣和航0.005~0.02mm200010月的結(jié)果相同。同時，在擋沙堤兩側(cè)有基本對稱于航道軸線且大致沿-5m等2.24給出了20096月專項水文測驗底質(zhì)采樣的分析結(jié)果，該次取樣范圍較廣，15km，離岸方向至等深線-20m15條斷面6200~-5m等深0.15~0.20mm6km-8m~-10m等深線以內(nèi)區(qū)域分布0.10mm以上的泥沙，這可能是由于沿岸輸沙在于圖2.25其中2000年10月的采樣斷面位置位于航道軸線兩側(cè)1500m（如圖2221600m（2.232.24）。由圖中可見，三個測次航道內(nèi)底質(zhì)粒徑沿程分布呈明顯2004200310月風(fēng)暴潮驟淤泥沙清淤后，因而不能代表風(fēng)暴斷面上的變化趨勢基本一致。從不同的年度來分析，2004年的底質(zhì)中值粒徑在離岸1000m4000m20001000m~4000m的范圍內(nèi)則202012年（紅色）2009年（黑色）2.27，對比分析圖 0l1閃-.o．0l1閃-.o．如--.Q--

N

圖 0離岸距離2004年東側(cè)(距航道軸線2004年西側(cè)(距航道軸線2009年東側(cè)(距航道軸線2009年西側(cè)(距航道軸線航道2000航道2009航道底質(zhì)采樣沿程分0航道里程0離岸距離東側(cè)2000年(距航道軸線1.5km)西側(cè)2000年(距航道軸線1.5km)東側(cè)2004年(距航道軸線1.9kmm西側(cè)2004年(距航道軸線1.6km)東側(cè)2009年(距航道軸線1900m)西側(cè)2009年(距航道軸線1.6km)泥沙中值粒徑泥沙中值粒徑泥沙中值粒徑圖 泥沙中值粒徑泥沙中值粒徑圖 圖 還與泥沙條件、邊界條件密切相關(guān)。這一小節(jié)中，總結(jié)以往水文測驗的結(jié)果，對京年、1993年、200020042.13。198610月在京唐港區(qū)港址東北方向進(jìn)行了8條垂線的含沙量觀測，各測站平均含沙量列于表2.305級風(fēng)以下中等風(fēng)力強(qiáng)度條件下含沙量橫向分布情況。測量結(jié)果表明，這時泥沙主要活動帶位于-3m等深線內(nèi)的破波區(qū)，隨著水深的加大，含沙量迅速下降。近岸帶（-3~-4m）0.14kg/m3左右，在-7m附近海域含沙濃度0.07kg/m3左右。這說明小風(fēng)浪條件動力下，波浪引起的泥沙橫向（離岸方向）運(yùn)動19931115~1610.7m/s15~17m/s2.2~3.2m，最大波高2.8~3.9m。兩天后即11月20日，當(dāng)天平均風(fēng)速5.6m/s（5級），平均波高0.7m，各測站含沙量見表2.31，除港池口門1＃測站外，含沙量沿岸灘剖面橫向分布趨于均勻，不同水深處（從-1.5~-9m）1.2kg/m3。與小風(fēng)浪條件下的含沙量場相比，深水區(qū)含沙量增幅要大于淺水區(qū)。一周以后即11月28日，各測站含沙量0.25kg/m3左右。這充分體現(xiàn)了波浪對含沙量的影響十分明顯，含沙量的變化對波2.32列出2000年兩次在匯總歷次含沙量測驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，對風(fēng)浪和含沙量的關(guān)系進(jìn)行了對比分析，見表2.33，所得結(jié)論可歸納如下：(3)、強(qiáng)風(fēng)浪條件下含沙量會急劇增大強(qiáng)的波生沿岸流作用將使兩個方向輸沙量差別加大，從而導(dǎo)致沿岸凈輸沙量大大增加測 水深測 水深182225表 測 水深201115-1610.7m/s，最大2.8-3.9m；當(dāng)日平均風(fēng)速28表 水深 表 風(fēng) 風(fēng) 頻率

比例

濃度33 45

有的遙感資料統(tǒng)計的京唐港區(qū)口門處海域水體含沙量大0.05~0.25kg/m3，統(tǒng)計0.16kg/m35倍以內(nèi)變化，事實上由于在較大風(fēng)浪作用時，沒有足夠清晰的成像資料，因而更大風(fēng)浪條件下含沙量資料缺乏?？梢?0042.34，其中小潮（989日）時的平均平均波高1.42m。雖然水文測驗期間波浪較小，水體中含沙量亦不大，但兩次測量的結(jié)表 123456789岸灘演變特歷史上灤北擺蕩遷移，塑造了以灤縣為頂點北至昌黎，南至曹甸的扇形三角1.1所示。從灤河口至大清河口間的沙壩－瀉湖海岸是灤河三角洲的前沿因供沙不足，導(dǎo)致沿岸沙壩普遍侵蝕萎縮。20038200312月的測圖正好能反映200310月風(fēng)暴潮對航道兩側(cè)灘地灘地沖淤變化的影響，見圖2.31、圖2.30。從圖中可以看出，風(fēng)暴潮造成了明顯的部位向海移動，淤強(qiáng)增大，東側(cè)的最大淤積點向航道靠攏。航道東側(cè)-7m等深線以外處于淤長狀態(tài)，其中-8m、-9m表現(xiàn)最為明顯；-7m等深線則沖淤互見，靠近擋沙堤淤長，遠(yuǎn)離擋沙堤侵蝕；-6m及以內(nèi)等深線基本上向陸退縮。航道西側(cè)以-5m等深線為界，向22圖 圖 圖 圖 2京唐港外航道泥沙淤積機(jī)理分側(cè)灘地，在平常風(fēng)浪沿岸輸沙作用下，-6m等深線以內(nèi)均處在淤積狀態(tài)。相對而言，在灘剖面發(fā)生較大調(diào)整，-6m以內(nèi)灘地形成沖淤交替狀態(tài)，-6m以外灘地形成堆積；與此同時，外航道產(chǎn)生泥沙驟淤。以下通過京唐港航道回淤狀況，平常浪、風(fēng)暴潮條件京唐港起步工程擋沙堤與航道分別于8月和1990年5月開工建設(shè)，至19900+700m0+100~1+500m開挖。1990113日~1991322日航道從-3m等深線1800m的長度內(nèi)淤積泥19萬方，平1.4m4.2m。這是京唐港航道發(fā)生的第一次淤積，其原因當(dāng)時初步19917月首航投產(chǎn)運(yùn)行的前三年多的時間里，經(jīng)過監(jiān)測，每年秋冬季均199811月~年月和年~20014月兩個完整水文年的航道回淤情況。從趨勢上看，如果不發(fā)生風(fēng)暴潮航道泥20039200310月的航道檢測圖來分析典型風(fēng)暴潮過程影響下水利科表 199811199911 2000420014月，最大淤厚在2+000~2+500之間京唐2萬噸級航98年底竣工110m，水深-10.5m。20003~6月進(jìn)行航道清淤并測量，至2001年9月20日的浚前掃測圖，期間沒有進(jìn)行航道疏浚。在此期間港航道平常風(fēng)浪年的淤積狀況，如圖2.32。 前靠近港池的區(qū)域和4+250后的外航道基本沒有沖淤變化，淤積較均勻地分布在0 至4+250之間，平均淤厚約為0.54m，淤積總量為19.5萬方，最大淤厚約為0.90m，位于2+000處，即西潛堤堤頭。從航道的橫斷面22圖 京唐港建港以來曾出現(xiàn)過多次航道泥沙集中淤積（驟淤）199292（農(nóng)歷八月初五）20031010日（農(nóng)歷九月十五）是兩次典型的風(fēng)暴潮過程，造成京唐港外航道兩次驟淤，如圖2.33、圖2.34。這兩次風(fēng)暴潮造成的航道淤積峰值都與岸灘齊平。其中1992年的集中淤積發(fā)生在11月，滯后于風(fēng)暴潮后2~3個月，最大3.5m，淤積部位位于當(dāng)時的東堤堤軸線與航道中心線的交點處，對應(yīng)航道里程在附近。年的驟淤發(fā)生在風(fēng)暴潮期間，沒有1992年的“滯后”現(xiàn)象，最大淤厚5.5m，淤積部位位于東環(huán)抱潛堤延長線與航道中心線的交點處，對應(yīng)航道里程在3+200附近，使3.5萬噸級航道（160m）淤積總量達(dá)186萬方左右。2.352003910月的航道檢測圖。這次風(fēng)暴潮造4.71m3+6004+5002.50m；4+5005+7001.34m300m的平均淤厚則2+750至3+600。淤積厚度

/／／——!—一一/

一———-||———!|———— 4 4圖 1992年9月航道集中淤圖 22圖 本章小19801月~1219936月~19955月兩年的實測風(fēng)資料，分本港區(qū)的常波向為SE12.3%ESE，出現(xiàn)頻率為該向H1/10≥2.0m的出現(xiàn)頻率為0.75%。港區(qū)海域潮汐為不規(guī)則半日潮，平均潮差為0.88m。潮流強(qiáng)度較弱，具有明顯平均最大流速0.50m/s左右；在港口擋沙堤影響范圍以內(nèi)，垂線平均流速增大0.05~0.10m/s左右，垂線平均最大流速則可達(dá)0.79m/s左右；質(zhì)亞粘土，泥沙粒徑橫向分選明顯，有向海逐漸細(xì)化的趨勢。近岸1km范圍內(nèi)（0~-3m等深線以內(nèi)）0.1~0.2mm的細(xì)砂；離岸離岸3km以外（-8m等深線之外）則以粘土質(zhì)粉砂為主。由于灤河自70年代后期以來，在其上游修建水利工程，致使入海徑流和泥沙大與東環(huán)抱潛堤之間的開闊處進(jìn)入航道。航道在靠近港池區(qū)和外航道基本沒有淤積，其它部位淤積均勻分布，最大淤積部位靠近西潛堤堤頭。數(shù)學(xué)模型概數(shù)學(xué)模型采用Delft3D系統(tǒng)開發(fā)，其基本方程為描述靜壓假定下的不可壓縮淺水波浪過程中的淺水變形和折射（即可以是地形變化也可以是水流引致的）、風(fēng)能散，以及波與波之間非線性相互作用（quadrupletsandtriads）等。WAVEFLOW模塊，在描述水Delft3D-FLOWWAVE模塊耦合可把波浪力、潮流驗20031020049月、200962009615日~16622日~23日3個潮位站11條垂線的實測大、錦錦N鲅魚小長京唐塘小模型范大黃驊蓬煙萊州威圖 3.24個海洋站對應(yīng)點潮位過程的對比情況。從圖圖3.3給出了實測大潮時段內(nèi)小模型計算的3個臨時潮位站潮位過程的計算值與潮汐潮汐 計潮潮汐 計潮潮汐 計潮潮汐 計潮位鲅魚3210-0.5--潮位鲅魚3210-0.5---59潮時潮位京唐---- 潮時潮位黃21016---- 潮時-潮位塘 --潮時-潮位 老米溝實 C10B(調(diào)整06 ----- 時間-潮位 京唐港實 C10B(調(diào)整06 ----- 時間-潮位 金沙島實C10B(調(diào)整06 --時間-圖 3.43.5給出了大模型所復(fù)演的渤海海域在大潮漲急、落急的流場分布，較圖3.6和圖3.7為小模型計算的工程區(qū)海域漲、落急流場分布。由圖可以看到，漲口門處的5#點由于受建筑物影響，計算流速值較實測值略微偏小。圖 圖 33圖 圖

1#垂線平均流速

1#垂線平均流 實計實計實計-

時間實計實計2#垂線平均流向計時間(h)

12:00時間(h

2#垂線平均流速-

-時間實計實計

3#垂線平均流速-

33時間-圖 實計5#垂線平均流向計實計5#垂線平均流向計時間(h)實計實計4#垂線平均流向計時間(h)4---時間流速4---時間流速5#垂線平均流速實計---時間6#垂線平均流速--時間6#垂線平均流向計時間(h)實計3實計37#垂線平均流向計時間(h)實實計實計7#垂線平均流速--7#垂線平均流速---時間8#垂線平均流速實計--時間8#垂線平均流速實計-時間-流速-0.2012--9#垂線平均流時間9#垂線平均流速--時間10#垂線平均計時間(h)11#垂線平均流向計時間(h)10---時間10---時間11#垂線平均流速-時間-實計實計水利科第二章中按照波能平均法統(tǒng)計京唐港區(qū)1993年6月~1995年4月的實測波浪資料，北向浪代表波要素為H1/10=1.36m，T=5.37s。根據(jù)多年測風(fēng)資料與波能的相關(guān)關(guān)系，分析的北向浪多年平均代表波要素為H1/10=1.72m，T=6.79s。在波浪模型的計算中，HsH131.60HH1102.03H計算多年平均的有效波高為略大于以往結(jié)果。故計算中代表波仍以1993~1995所分析的波浪條件為基準(zhǔn)。3.9為平常浪的波浪場和波浪方向，從圖中可見波浪從深水向淺水的波高減小8.1s。在計算中波浪方向與平常浪計算一致，即采用當(dāng)?shù)貜?qiáng)浪向ENE。圖 33圖 平常浪航道年均回淤驗5+000~9+000段局部預(yù)留備淤深度，挖深至-22m。20136月測圖中縱剖面沿程變化較大，20m等深線分割為多段，其水深變化原因不明。20131220118月、201282013123.1表 [[20128月20138[20118月20138[*未入計 83日~89日）可能影響到京唐港區(qū)，從臺風(fēng)路徑上看，見圖3.17，達(dá)維對渤海從統(tǒng)計航道回淤量看，20118月~20128195萬方，2012年8月~2013856萬方，兩者差距明顯。20128月的航道測則，2012年8月的資料中也包含航道竣工后首年的淤積狀況，可能為較一般年均回淤量大。中以2011年8月~2013年12月共計29個月的航道回淤對比資料，分析其年化回淤狀況，總的淤積量為114萬方。試驗結(jié)果表13km航道范圍內(nèi)年淤積量為84萬方。試驗中航道底寬為245m，按照試驗所得航道沿程淤積強(qiáng)度分布，換算為290m底寬的航道淤積量為99萬方。3.1820萬噸級航道（現(xiàn)狀）海床年均沖淤分布，從圖上看實測吻合，但計算值小于實測值；實測分析結(jié)果在14+000以后航道淤積甚少，數(shù)模表

淤積量[萬 水利科圖 33圖 圖 33圖 年均回航道年均回航道201108-201208-201312201312航道高程[m論基面高程[m論基面33圖 圖 33201108-201108-201312 201108-201108-201312 航道年均回淤地數(shù)模證地航道高程[m論基面高程[m論基面圖 3.21給出了風(fēng)暴潮條件下工程區(qū)模型的潮位驗證圖。該次風(fēng)暴潮主要受東北方向強(qiáng)風(fēng)2.50.50m以上，第三天有所減水。這同）3.22~3.23則分別給出了漲落急時刻的流場及流速等值線大流速為0.43m/s，最大橫流為0.31m/s。3321010 10 11 11 12 12 13 13 14實 計圖 33圖 圖 3.2520萬噸級航道（現(xiàn)狀）3.263.273.520萬噸級航道的數(shù)模計算風(fēng)暴潮回淤結(jié)果與實測值、物模值的比較。從實測資料和物模試驗暴潮造成的最大淤積點位表3.3為2010年物模試驗方案A-7與數(shù)模模擬結(jié)果對其中物模試驗中航道底245m（底高程為-20m），13以內(nèi)的淤積量為萬方，若換算為現(xiàn)狀290m29913以內(nèi)的淤積量為萬方，統(tǒng)計至全航道約318萬方。[[圖 圖 淤積0航道0航道航道淤積厚度[本章小2009615日~16622日~23測3個潮位站和11條垂線流速流向資較好的復(fù)演工程區(qū)附（3）2003年以唐港區(qū)總體布局發(fā)生了顯著變化，航道風(fēng)暴潮回淤的驗證除對2003年實測資料復(fù)演外另對2010年水利科學(xué)20萬噸級航道物模試318萬方，與20萬噸級航道物模試驗分析值299相近。預(yù)選方案計算結(jié)4.1~4.64.7為不同計算方案的航道但需要說明的是，中數(shù)學(xué)模型為平面二維的計算網(wǎng)格，其水深平均的處理 圖 圖 圖 圖 圖 圖 m圖 比選方案計算結(jié)4.114.124.13為方案二的漲落急流場。方案三的漲落急流場分布見圖4.14和圖4.15。刻則流態(tài)相對順暢，其中方案二落急時刻的東堤潛堤堤頭流速可達(dá)0.8m/s。緩和，主要表現(xiàn)為進(jìn)門后流速減小且漸趨于0。300~360m0.9m/s。方案三與方案一的500m，故此兩方案漲急時刻航道水域呈現(xiàn)明顯回流，以致航道中心線的橫流流向在不到1000m的距離內(nèi)發(fā)生雜的三維