长江径潮流河段深水航道协调治理和清淤技术研究与应用

1绪论

2国内外研究进展及存在问题

2.1径潮流河段航道工程技术研究现状

2.1.1航道协调治理技术

2.1.2航道减淤技术和疏浚装备

2.1.3 深水抛石成堤技术

2.2有待进一步研究的问题

3长江南京以下径潮流河段特征及工程概况

3.1河道水沙特征

3.1.1上游径流、泥沙条件

3.1.2潮汐及潮流特性

3.2深水航道二期工程概况

4径潮流河段深水航道协调治理关键技术

4.1研究平台的建立

4.1.1大通—长江口外长河段二维数学模型

4.1.2局部河段二维数学模型

4.1.3口岸直水道局部三维数学模型·

4.2航道建设与港口岸线利用协调下边滩治理关键技术

4.2.1边滩特点及与深水航道、港口利用的关系

4.2.2靖江边滩演变规律及成因分析

4.2.3靖江边滩协调治理技术

4.2.4高港边滩演变规律及成因分析

4.2.5高港边滩协调治理技术

潮汐分汊河段深水航道建设与河势控导协调综合治理技术

4.2.6边滩协调治理关键技术·

4.3.1潮汐对汉道分流及稳定的影响机制

4.3.2航道建设与河势控制协调性分析

4.3.3航道建设与河势控导协调治理关键技术

4.3.4 典型河段航道建设与河势控制协调治理对策

4.4本章小结

5 径潮流河段航道减淤和耙吸挖泥船高效节能技术

5.1福姜沙水道深水航道减淤技术研究

5.1.1航道回淤影响因子分析

5.1.2航道减淤工程方案研究

5.1.3减少航道维护量的施工组织方案及应用

5.2径潮流河段耙吸挖泥船高效节能技术

5.2.1高效低阻挖掘系统·

5.2.2疏浚作业优化系统

5.2.3动态监管与远程支持技术

5.2.4耙吸挖泥船高效节能技术应用

5.3本章小结

6径潮流河段深水抛石成堤技术及稳定性评价

6.1深水抛石成堤技术

6.1.1群体抛石落距确定

6.1.2精细化施工作业窗口.

6.1.3精准抛石成堤施工技术

6.2深水潜堤软基变形监测技术

6.2.1坝基变形新型监测系统

6.2.2坝基变形监测系统安装埋放技术

6.2.3坝基施工及运行期变形稳定性分析

6.3深水潜堤稳定性评价

6.3.1潜堤失稳力学模式

6.3.2深水潜堤失稳概率计算

6.3.3稳定性指标体系建立及应用

6.4本章小结

7主要结论

8参考文献

绪论长江航道作为沟通我国东、中、西部地区的运输大动脉，是构建长江经济带综合立体交通走廊的主骨架，具有独特优势和巨大发展潜力，在流城经济社会发展中的地位极其重要。随着加快长江等内河水运发展和长江经济带发展等国家战略的深入推进，加强长江航道治理已成为长江水运的发展重点。面对长江三峡枢纽和上游水库群联合运行带来的水沙条件新变化，以及防洪、航运、发电、供水、生态等水资源综合利用的新需求，亟待解决新水沙条件下航道演变机理及发展趋势认识不成熟、航道承载力及提升潜力不明晰、水资源综合高效利用目标下的航道整治方法与技术不适应、与生态环境协调融合的航道建设技术体系尚未建立等难题。为了实现长江航道整治理论、方法、技术的突破，同时提高生态航道建设水平，促进航道整治与生态环境协调发展，由长江航道局牵头承担的国家重点研发计划——《长江“黄金航道”整治技术研究与示范》于2016年7月立项。项目共设置8个课题，本次成果为课题七《径潮流河段深水航道协调治理与清淤技术及示范》。基于长江下游河口段的特点，本研究主要针对深水航道治理开发中面临的新变化、新问题开展研究。长江下游感潮河段受径流和潮流的共同作用，平面形态多为弯曲分汊河型，存在多处边滩，而边滩的稳定直接影响到深水航道的稳定。随着沿江经济的发展，岸线开发利用程度日益增加，边滩的治理与港口岸线的开发紧密相关。为此，在保障深水航道稳定、畅通以及港口岸线开发利用保护的条件下，亟须开展深水航道建设与港口岸线利用协调下边滩治理关键技术研究。长江南京以下河道呈弯曲多分汉型，受潮汐影响，河道向下游逐渐展宽，河道分汊也越来越复杂——上游以双分汊为主，向下呈多级分汊。航道整治首先要稳定河势与航槽，这样才能进一步提高航道水深，航道整治必须与河势控制相协调。因此，需结合南京以下潮汐分汉河段航道整治工程布置，综合分析澜汉河段航道整治建设工程与河势控导工程的协调性，提出河势与航道协调综合治理技术。一方面，长江南京以下河段为典型的感潮河段，潮汐动力条件复杂，另一方面抛石潜堤是深水航道工程的主要整治建筑物，因此复杂潮汐动力条件下的水抛石成堤技术成为了工程实施的关键技术难题。复杂潮汐动力条件下的深水抛石成堤技术的关键在于作业窗口的预报，它关系着工程施工的安全和效益，在水利、水运等工程水下施工中尤为重要。抛石施工作业窗口是指在正常抛石的环境条件下，找到合适抛投时间、抛投作业位置以及抛投方式。抛石施工作业的口的精确预报是块石抛投能否在河底准确定位的关键之一。深水抛石堤的稳定性关键在于抛石成堤初期大量抛石载压带来的滩体沉降变形，及成堤后水流冲刷带来的直接破坏及周边河床调整带来的间接破坏。深人研究复杂条件下的深水抛石筑堤技术及其稳定性，对工程的建设和效益的发挥具有重要意义。长江下游河口段水沙、动力条件复杂，受径流、潮流及人类活动干预的共同作用，新建航槽水域易发生泥沙回淤现象，大量落淤泥沙易使航道局部形成碍航浅段，需采用大量人力、物力来清淤、减淤。在航道清淤过程中，减淤工程布置、清淤抛泥方式、清淤时间及频次管理往往又会影响航道的维护量。因此，需要研究河口段不同径潮流水沙条件下航槽回淤影响因素，结合航道减淤工程措施和疏浚组织管理，提出一套可行、有效的成套清淤技术。在航道回淤不可避免的条件下，仍需采用机械清淤的措施来维护航槽的水深。航道疏浚的点多线长面散，对疏浚船舶的施工效率、快速调遣和应急反应能力提出了较高要求。同时，长江下游航道底质以细颗粒为主，表现为难挖掘、进舱浓度低、难沉淀、易扰动的特点，使得单船装舱时间延长，降低了耙吸挖泥船的施工效率，因此，亟须研发核心的疏浚技术和工艺，并由此研发出适合径潮流河段深水航道的高效节能的疏浚装备。综上所述，针对以上河段特点与存在的技术问题，本书将从以下三个方面开展研究：（1）径潮流河段深水航道协调治理技术。针对长江径潮河段，开展深水航道建设与港口岸线利用协调下活动边滩治理关键技术研究，分析径潮河段活动边滩特性及其对航道条件的影响，研究活动边滩治理关键技术；开展潮汐分汉河段深水航道建设与河势控导协调综合治理技术研究，研究潮汐分汉河段河势受控特点及影响因素、潮汐分汊河段河势控导与航道条件响应，提出以滩槽格局、航槽与河势稳定等为目标的整治措施及工程布置原则、布置形式等。(2）径潮流复杂河段深水航道清淤技术与疏浚装备及示范。研究了径潮流作用下复杂河段深水航道回淤影响因子，及深水航道减淤工程方案，研发了基于……

本书为长江径潮流河段深水航道协调治理与清淤技术成果，全面系统介绍了潮汐河段边滩的演变机理、影响因素定量分析和协同治理技术，径潮流河段深水抛石成堤技术及浅堤的稳定性监测与评价，径潮流河段的航道减淤技术和耙吸挖泥船高效节能技术等内容，结合航道减淤工程措施和疏浚组织管理，提出了一套可行、有效的成套清淤技术、工艺和装备。