苏北沿海挡潮闸下淤积的原因及其对策(一)

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摘要：沿海挡潮闸下淤积的主要原因是河口建闸后上游径流量减少、落潮历时延长、流速减弱、潮流量变小、潮波变形、潮汐水道变化和围垦不当等，闸下淤积影响了工程效益的充分发挥。减淤措施有水力冲淤、机械清淤，防淤措施有工程措施和植物措施。应依据河口淤积特征，全面规划，综合治理。

关键词：挡潮闸下淤积原因分析防治对策

1前言
　　江苏省国营淮海农场位于淮河下游，苏北灌溉总渠尾闸两岸，东临黄海。淡水源主要依靠电力抽水站提引五岸干渠、通济干渠和里下河水，排水主要依靠已建成的10座挡潮闸。由于沿岸土壤成土母质系由长江、淮河、黄河冲积物宣泄入海,在沿海沉积成陆,其中粉砂泥质海岸占90％以上。由于沿岸淤积细粒泥沙具有较强的流动性，在风浪和潮流的作用下,造成沿海挡潮闸下淤积严重,大部分挡潮闸闸下河床淤积1.0m以上,河床断面较建闸初期缩小了20％～30％以上。如东滩中心河闸下游引河长1.5km，河床底普遍淤积至1.0m以上，河床断面较建闸初期缩小20％以上；夸套河闸下游引河长3.5km，河床底普遍淤积至1.2m以上，河床断面较建闸初期缩小了30％以上。由于闸下淤积影响了工程效益的充分发挥，随着淤积量的逐年增加，清淤保港工作始终十分重要。在工程逐渐老化、存在问题增多的情况下，如何进一步总结过去的工作，吸取经验教训，进行试验研究，深入开展减淤防淤工作，以充分发挥工程效益，具有十分重要的意义。
2闸下淤积的原因
2.1自然原因
　　潮流的涨落运动产生强大的输沙能量，并将大量泥沙带入闸下河道。如东滩中心河闸于1996年7月20日～21日、25日～26日在夸套港的周日水文泥沙观测表明：落潮历时大于涨潮历时，闸下涨落历时差达4.06h，涨潮历时3h16min,落潮历时8h51min,涨潮流速大于落潮流速,涨潮含沙量大于落潮含沙量,?涨=1.41m/s,?落=0.62m/s,?涨=2.03g/L,?落＝0.84g/L。落潮是一个沿程冲刷的过程，但对于细粒泥沙而言，起动流速大于落潮流速，落潮含沙量明显小于涨潮含沙量，泥沙逐渐淤积。
2.2历史原因
　　黄河夺淮后在江苏省海岸留下大量细粒泥沙，自黄河北徙，淮河、里下河等地沿海冲淤水源不足，80年代中期以来，国家实施南水北调计划，淮水和长江的水资源大量调入淮北地区，进入淮河和里下河下游的水量仅为60年代的20％，用于沿海挡潮闸冲淤水源更是奇缺。
2.3工程原因
　　沿海河口兴建挡潮闸后，加快了闸下引河的淤积，主要表现在以下几个方面。
2.3.1建闸后河流径流量减小及径流分配过程改变
　　建闸前由于上游有水必排，能随时冲淤，建闸后控制了上游水源，排水量减少，汛期将多余的涝水排放，非汛期则蓄水灌溉，这样难以有足够的水量保证“冲淤量年平衡”。
2.3.2潮流速的变化
　　建闸前涨潮流速过程相对匀称，同时上游河道有部分径流加入，落潮流速还略大于涨潮流速；建闸后涨潮流前峰突出，流速大，落潮历时延长，流速减弱，平均流速比涨潮流速减悬一半。如中八滩河闸建闸前实测平均涨潮流速为0.62m/s,平均落潮流速为0.73m/s,平均落潮历时3h30min;建闸后实测平均涨潮流速为0.58m/s,平均落潮流速为0.33m/s，平均落潮历时7h45min。
2.3.3潮流量减少
　　由于闸身截断了上溯到潮区界的潮流量，潮棱柱体相应减少，纳潮容量相对变小，造成落潮平均流量(包括上游下泄径流量)也随之相应减少。
2.3.4潮波变形
　　建闸后，挡潮闸下近闸河段的潮流由推进波变为驻波，改变了水力条件，是导致闸下泥沙进一步淤积的重要原因。
2.4潮汐水道变化
　　当潮汐水道发育稳定时，闸下淤积就较轻微，当潮汐水道萎缩改道时，闸下淤积就严重。如中八滩河闸的排水口门只经历了4年时间就已萎缩。因此，挡潮闸的兴建一般都选择较稳定的潮汐水道作为排水通道。
2.5围垦减少滩面水
　　随着滩面的不断淤高向海推进，为适应国民经济发展的需求，围垦扩大土地资源是必然趋势，但大面积围垦而减少甚至截断滩面归槽水，则加剧了闸下淤积的发展。
3减淤措施
3.1水力冲淤
　　建闸后，由于灌溉面积的增加，内河水源相对减少。因此要充分利用水源，抓住有利的时机冲淤排沙，我们通过长期研究和实践，得出了如下实用性较强的水力冲淤方法。
3.1.1逢大潮开闸冲淤
　　根据大潮大淤，小潮小淤的特点，放水冲淤采用大潮大放、小潮小放的方法,尤其是大潮大放,冲淤效果极为显著。如1997年8月25日～9月2日东滩中心河闸关闸淤积试验表明:大汛关闸7d,闸下低潮位增加0.59m，闸下港槽淤积量1.5万m3,而小汛关闸7d,闸下港槽淤积量0.3～0.4万m3，淤积量大汛关闸是小汛关闸的4～5倍。而大潮放同样的水，前者的效率是后者的10余倍。
3.1.2涨潮时清顶浑
　　根据一般潮水前峰挟沙量大的特点，涨潮前(特别是大潮汛前)开闸放水，顶住浑水，使清水先冲满闸下引河，一般在涨潮前2～3h开闸放水，取得了较好的效果，大大减少了淤积量。
3.1.3低高潮时开闸冲淤
　　在一般情况下低高潮与高高潮相比，低高潮后落潮潮差较大，水位落到最低，落潮流速较大，选择大潮汛的低高潮后开闸，可以获得相对较小的河道水深和较大的势能，从而增加冲淤效果。同时，还可以顶住下一个潮差较大的涨潮，起到清顶浑的作用。
3.1.4利用水头差开闸冲淤
　　利用水头差开闸，由于势能的作用，可增加瞬时流速，加大瞬时流量。1998年6月～9月，东滩中心河闸进行了不同水位差冲淤试验，共分3组,水头差分别为0.5m、1.0m和1.5m，试验结果见表1。试验结果表明：小水位差冲刷范围较近，中、大水位差冲刷范围较远，最大影响范围为2500m。结合其它挡潮闸放水冲淤的试验资料可知：最佳冲淤水位差在0.8～1.0m左右,每次冲淤2～3h,连续冲淤效果差,间隔时间至少2～3d。