1、第四章 河口治理工程Estuary Improvement Engineering概述n河口段及其两岸处于河海连接、过渡的特殊位置。各国家已把各国家已把“河口开发河口开发”作为振作为振兴沿海与内地经济的重要关键与兴沿海与内地经济的重要关键与途径。途径。河口地区的区位优势通过水运同广大腹地联系附近建有不同规模海港河口在我国分布较均匀常形成辐射状三角洲内地腹地对外交流的门户干流两岸是重要经济带和工业与城镇的优良发展区有利于沿海经济发展河口三角洲成为内引外联的重要过渡区域河口的特色经济发达资源密集环境复杂产业交错直接承受由太平洋传来的潮汐、风浪、海流的影响台风、暴潮、海啸的影响冬季寒潮大风及风暴潮影
2、响北方冰凌的影响对河口必须实行“综合治理、综合开发”的方针河口治理工程疏浚挖槽筑闸挡潮水道整治河口治理工程：根据排洪、航运、灌溉、围垦等需要，采用整治、疏浚和其它措施改造河流入海段的基本建设项目。在河口地区形成人工水道区、围涂区、蓄水区等，用来开辟深水通海航道或泄洪排涝水道采用挖泥船或其他机具以及人工进行水下挖掘土石方的工程。 一、疏浚工程（一、疏浚工程（Dredging Project）（1）对于沙质和沙卵石河床：）对于沙质和沙卵石河床：采用挖泥船挖除碍航的泥沙堆积物，增加航道水深。 （2）对于石质河床：）对于石质河床：采用爆破的方法（常称炸礁）炸除碍航的石嘴、石梁、孤石、岩盘等。 图4-2
3、长江最大清淤船“海翔号”挖泥船(8m3) 图4-1 抓斗挖泥船疏浚作业 第一节第一节 疏浚挖槽疏浚挖槽链斗式挖泥船铲斗式挖泥船 a. 在航道和港口工程中，疏浚工程的主要任务有：在航道和港口工程中，疏浚工程的主要任务有： 开挖新的航道、港池和运河 改善航道的航行条件，维护航道尺度，消除对船舶有影响的流态 开挖码头、船坞、船闸及其他水土建筑物的基槽 与开挖相结合的吹填及疏浚物综合利用工程图4-3 秦皇岛港吹填造地工程(完成疏浚及吹填工程量约3000万m3，形成陆域400万m2。) （1）通过疏浚，航道尺度即刻增加，通航条件即可改善，无需大量的工程材料和人力；不会引起不良后果。（2）疏浚方法不但常常
4、被单独使用，而且能与利用整治建筑物改善航道的方法相结合。 b. 疏浚的特点疏浚的特点c疏浚工程的主要问题疏浚工程的主要问题d航道疏浚工程分类航道疏浚工程分类 挖槽内的泥沙淤积 ( (？) ) 基建性疏浚 维修性疏浚 临时性疏浚 疏浚的泥土处理疏浚工程的规划设计：航道挖槽定线确定挖断面尺度选择挖泥船泥土处理疏浚后，挖槽将发生回淤，故需持续用疏浚来维护槽深。1、挖槽的方向与主流方向一致，与主流向交角不应超过15。 二、挖槽定线及抛泥区选择二、挖槽定线及抛泥区选择 a. 挖槽定线的基本原则挖槽定线的基本原则 2、挖槽应通过浅滩凹鞍，并位于主流线上。 3、挖槽在平面上常设计成直线，挖槽不可避免出现折线
5、时，其转弯半径应满足要求，并适当加宽。4、在满足航道尺度的条件下，挖槽断面宜窄而深，不宜宽而浅。5、挖槽应选择最短线路。 1、疏浚泥土抛置后，应不致再回淤至挖槽或附近的航道。b.抛泥区选择（泥土处理）2、应避免在养殖场、取水口等工、农、渔生产地区选择泥区，防止对环境产生污染。 3、抛泥区应有足够水深，使抛泥船能打开泥门正常抛泥。 图4-4 抓斗挖泥船b.抛泥区选择 4、挖槽至抛泥区应有安全航道可通。在条件许可下挖槽至抛泥区的距离尽可能缩短，以提高工效。 5、尽量使所抛泥沙有利于维护挖槽稳定，改善航道，可用疏浚土填塞支汊、 坝田及可能引起有害分流的尖潭等。 6、用边抛法抛泥，应慎重研究水流的流速
6、、流向能否将边抛的泥土带出挖槽及航道之外，尽量减少对挖槽及附近航道产生淤积。 图4-5 船吸扬14号土木工程材料土木工程材料 Civil Engineering Materials Civil Engineering Materials 要求要求: :a.a.抛泥地选择一般有邻近区、远距离区和陆上三种；抛泥地选择一般有邻近区、远距离区和陆上三种；b.b.抛泥区的远近直接影响疏浚效率与成本；抛泥区的远近直接影响疏浚效率与成本；c.c.抛泥区宜选在水流较缓慢、风浪较小处且有足够水深与面积处。抛泥区宜选在水流较缓慢、风浪较小处且有足够水深与面积处。1水下抛泥c.河口开敞水域疏浚抛泥方法2边抛法 3.
7、向岸边吹填 问题（1）抛泥方法如何选取？（2）哪种方法效率最高？ 近海工程近海工程 offshore engineering 要求要求: :a.a.河口发展航运时一般需要对河口发展航运时一般需要对河口拦门沙河口拦门沙和入海航道进行疏浚；和入海航道进行疏浚；b.b.挖槽定线除了要考虑环境因素和船舶操作性能外，还需考虑泥挖槽定线除了要考虑环境因素和船舶操作性能外，还需考虑泥沙回淤量较少；沙回淤量较少；c.c.在条件与财力允许的情况下，应尽量采用在条件与财力允许的情况下，应尽量采用“吹泥造陆吹泥造陆”方法，方法，包括包括“吹泥上岸吹泥上岸”或或“吹泥上滩吹泥上滩”。泥沙在河口口门泥沙在河口口门附近的
8、堆积体附近的堆积体第二节第二节 水道整治水道整治一、我国河口重点整治目标一、我国河口重点整治目标1、钱塘江口、钱塘江口河口的冲淤演变是水流、泥沙、河床相互作用的结果。2、长江口、长江口3、珠江口、珠江口 Qiantang River Estuary Yangtze River Estuary Pearl River Estuary 径流与潮流的共同作用径流与潮流的共同作用咸水与淡水的混合作用咸水与淡水的混合作用 4、黄河口、黄河口 Yellow River Estuary 近海工程近海工程 offshore engineering水道整治要求水道整治要求: : a. a.遵照对河口进行综合治理
9、与综合开发的要求；遵照对河口进行综合治理与综合开发的要求； b.b.遵循河口段演变的规律；遵循河口段演变的规律； c.c.通过必要的整治建筑物，改善流场、控制水沙、调整河床，通过必要的整治建筑物，改善流场、控制水沙、调整河床， 进行水道整治。进行水道整治。（一）钱塘江口水道整治我国最大最壮观的潮汐我国最大最壮观的潮汐-钱塘江潮钱塘江潮 钱塘江在杭州湾流入东海，河口外宽内狭，宽处达钱塘江在杭州湾流入东海，河口外宽内狭，宽处达100100千米，狭处只有几千米。海水刚进海口，水面宽，千米，狭处只有几千米。海水刚进海口，水面宽，越往里就越受河流两岸地形的约束，海水只好涌积起来，越往里就越受河流两岸地形
10、的约束，海水只好涌积起来，并且越积越高，加之钱塘江流出的河水受到阻挡，又促并且越积越高，加之钱塘江流出的河水受到阻挡，又促进水位增高，好像一道直立的水墙。当后面的海进水位增高，好像一道直立的水墙。当后面的海水不断涌入时，就形成了后浪赶前浪，一浪叠一浪的水不断涌入时，就形成了后浪赶前浪，一浪叠一浪的壮观景象壮观景象。 每逢农历每逢农历8 8月月1818日，日，来浙江海宁一带观潮的人，成群结队，络绎不绝。这时的岸边，人山人海，万头躜动，人们焦急地等待那激动人心时刻的到来。不一会儿，忽见人群骚动，只见远处出现忽见人群骚动，只见远处出现一条白线，由远而近；一条白线，由远而近；钱塘江还未发怒。钱塘江开始
11、苏醒。刹那间，壁立的潮头，像一堵高大的水墙，呼啸席刹那间，壁立的潮头，像一堵高大的水墙，呼啸席卷而来，发出雷鸣般的吼声，震耳欲聋。卷而来，发出雷鸣般的吼声，震耳欲聋。汹涌壮观的钱塘潮，历来被誉为“天下奇观”。人们通常称这种潮为“涌潮”，也有的叫“怒潮”。 八月十八观潮节 -达到刘翔的速度才能赛过潮水 很多人并不了解钱江潮，不知道潮水的威力，但喜欢冒险的刺激，觉得 自己跑得快，只要在潮水到来之前跑上大堤，就会没有事情。 钱塘江口与杭州湾钱塘江为何如此凶猛？钱塘江为何如此凶猛？根据钱塘江的涌潮特性，潮景壮观之处往往是危险之处，涌潮的推进速度及摧毁能力非血肉之躯所能抗衡，其压力可高达7吨/平方米。
12、n钱塘江潮特别凶猛，这跟钱塘江口外宽内狭，形似喇叭有钱塘江口外宽内狭，形似喇叭有关关。杭州湾湾口从北岸的南咀至南岸的镇海，相聚有100公里;而往上游132公里至盐官，江面竟缩小到到2.5公里。外海来的大量潮水涌进狭窄的江道时，潮水来不及均匀上升，就只好后浪推前浪，层层相叠。n钱塘江水下多沉沙，钱塘江水下多沉沙，在江口一带形成一条沙坎，这些沉沙对潮流起阻挡和摩擦作用，使潮水前坡变陡，速度减缓，从而形成后浪赶前浪，一浪叠一浪，一浪高一浪的涌潮。另外，在浙江沿海一带，夏秋之间常刮东南风，如果风向与潮水涌进的方向大体上一致，也会助长了它的声势。 钱塘江口的特点钱塘江口 平均潮差5m以上的“极强潮河极强
13、潮河口口”涌潮是钱塘江口治理与开发的主要障碍和重大难题钱塘江口的治理与开发钱塘江口的治理与开发 治治 理理 措措 施施 护岸工程护岸工程对钱塘江口八堡以内58km河段采用杭州湾杭州湾径流影响甚微，但水域开阔，且地域涉及上海，其治理与开发复杂，需慎重。 围涂工程围涂工程 对钱塘江南岸大规模采用 老海塘老海塘1977年开始加固鱼鳞石塘，使之达到防护标准 尖山河段尖山河段对从八堡到澉浦的47km的尖山河段进行整治 涌潮景观涌潮景观慎重考虑保护涌潮景观问题钱塘江口钱塘江口把原有的海域、湖区把原有的海域、湖区或河岸转变为陆地或河岸转变为陆地（二）长江口水道整治我国的黄金水道我国的黄金水道-长江口水道长江
14、口水道长江口是巨型丰水多沙河口，经过长期的历史演变和人工长江口是巨型丰水多沙河口，经过长期的历史演变和人工圈围护岸圈围护岸, , 形成了三级分汊、四口入海的稳定格局。河口形成了三级分汊、四口入海的稳定格局。河口段从江阴至入海口，江面宽由段从江阴至入海口，江面宽由12001200余米扩展至余米扩展至9191公里，水公里，水流渐缓、加之咸、淡水交汇，形成河口环流系统，河口下流渐缓、加之咸、淡水交汇，形成河口环流系统，河口下段形成了段形成了40406060公里的浅水区，即所谓公里的浅水区，即所谓“拦门沙拦门沙”。依靠。依靠人工疏浚航道仅能维持人工疏浚航道仅能维持7 7米水深，严重阻碍着大型船舶畅通米
15、水深，严重阻碍着大型船舶畅通航行。这也意味着，中国最为富庶的长三角经济区被大自航行。这也意味着，中国最为富庶的长三角经济区被大自然扼住了咽喉。然扼住了咽喉。 长江口长江口长江口区位示意图长江口的特点 长江口径流与潮流强弱交替，潮流较强，潮流 量与含沙量为径流的9.37与2.59倍 拦门沙浅滩碍航为长江口治理与开发的主要障碍和重大难题属属“中潮河口中潮河口”长江口的治理与开发长江口的治理与开发 治治 理理 目目 标标 与与 措措 施施 南京下游南京下游是长江黄金水道的黄金河段发展航运发展航运是长江口治理与开发的重点目标 南京南京- -上海沿线上海沿线 尤其是上海和上海港为长江三角洲对外交流的主要
16、门户 整治拦门沙浅滩整治拦门沙浅滩1998年1月27日长江口通海深水航道整治工程正式启动 建设上海港新的建设上海港新的集装箱枢纽港区集装箱枢纽港区是上海国际航运中心的关键项目 新港区选址新港区选址迫在眉睫，需择优确定长江口长江口 治理长江口打通拦门沙发挥长江黄金水道优势治理长江口打通拦门沙发挥长江黄金水道优势（三）珠江口水道整治 从从“黑点黑点”到到“亮点亮点” -珠江口水道珠江口水道 珠江口水域港口众多，航线交叉，航路复杂，水道纵横交错，水系水道纵横交错，水系构成复杂构成复杂，东西和南北往来的船舶多在此转向、交汇，因此珠江口成为我国通航密度和通航量最大的水域之一，据不完全统计，每天过往此水域
17、的各类船舶艘次以上，年通航量达到多万艘次。同时，万山群岛又是我国华南沿海重要的渔场万山群岛又是我国华南沿海重要的渔场，每逢渔汛季节，都有大量渔船在此捕鱼，大大增加了珠江口水域的通航密度。 这里曾经是一个全国闻名的“黑点”：年发生船舶事故宗，死亡人。船长一到这里就提心吊胆，被交通部列为全国重点监管水域。这里现在是交通部的一个“亮点”：年仅发生船舶事故宗，死亡人。珠江口，从“黑点”到“亮点”，真实记录了广东海事部门体制、监管手段和监管理念的个喜人变化。 随着经济发展，香港与澳门的回归，发展航运发展航运已成为珠江口的突出需求！珠江口地理位置珠江口地理位置珠江口的特点 珠江口由西江、北江、东江汇合而成
18、，潮流量与含沙量为径流的2.04与0.826倍。三江汇合后形成网河三角洲分8个口门入海。 珠江三角洲妥善处理航运、防洪、围涂三者的关系已成为珠江口治理与开发的主要矛盾和重大难题。属属“弱潮河口弱潮河口”珠江口的治理与开发珠江口的治理与开发 治治 理理 目目 标标 与与 措措 施施 伶仃洋航道伶仃洋航道连接珠海和香港的，穿越伶仃洋的跨海大桥正在筹建中围涂问题围涂问题当前伶仃洋和黄茅海的围涂问题仍十分严重，令人深忧 黄茅海航道黄茅海航道 打通黄茅海通海航道西岸核心城市西岸核心城市珠江口西岸核心城市加速跑 西江航道西江航道西江航道整治正在进行 河口湾河口湾尽力保护河口湾珠江口珠江口港珠澳大桥设计图港
19、珠澳大桥设计图（四）黄河口水道整治我国的黄沙水道我国的黄沙水道-黄河口水道黄河口水道 黄河严重缺淡水，入海沙量世界第一，三角洲演变剧黄河严重缺淡水，入海沙量世界第一，三角洲演变剧烈，前沿冲淤变化更为突出，洪水泛滥和风暴潮入侵灾害烈，前沿冲淤变化更为突出，洪水泛滥和风暴潮入侵灾害严重，海水倒灌、咸水危害使土地碱化分布很广。严重，海水倒灌、咸水危害使土地碱化分布很广。黄河水少沙多黄河水少沙多 闻名于世闻名于世黄河多年平均来黄河多年平均来沙超过沙超过1010亿吨亿吨黄河口地理位置黄河口地理位置黄河三角洲沉睡百余年沉睡百余年20世纪世纪60年代年代胜利油田开发胜利油田开发21世纪前半期地下世纪前半期地
20、下与海底油、气开发与海底油、气开发黄河三角洲长期处于自然状态黄河三角洲长期处于自然状态带动了三角洲迅速发展，新兴河口带动了三角洲迅速发展，新兴河口城市城市东营市已成为中心与标志东营市已成为中心与标志当前与未来的高效当前与未来的高效生态农业开发生态农业开发仍然是三角洲发展经济的主要支柱产业仍然是三角洲发展经济的主要支柱产业将是三角洲可持续发展的主题与方向将是三角洲可持续发展的主题与方向黄河三角洲比起数千年以黄河三角洲比起数千年以上的长江、珠江三角洲要上的长江、珠江三角洲要年轻得多，不稳定、不成年轻得多，不稳定、不成熟、不和谐。熟、不和谐。黄河口的特点 黄河口潮流量与含沙量为径流的0.194与 0
21、.142倍，平均潮差为0.5m以下；黄河口完全 由径流控制 水环境问题、水利与资源开发的关系已成为黄河口治理与开发的主要矛盾和重大难题属属“极弱潮河口极弱潮河口”黄河口的治理与开发黄河口的治理与开发 治治 理理 目目 标标 与与 措措 施施 行水问题行水问题-安排好黄河来沙出路（运用人工放淤成陆开发方案）水环境的治理水环境的治理改善问题改善问题-与资源开发密切相关，也关系到水资源的开发利用 洪水问题洪水问题 -提高抗洪防潮能力（需考虑分洪措施；急需修建三角洲前沿地带的封闭提防）排水问题排水问题-规划好排水系统与标准（进一步规划好大范围的排水系统） 节水问题节水问题-作为坚持黄河三角洲开发的长期
22、指导原则 改善水环境改善水环境-为了黄河三角洲的开发黄河口黄河口积极改善水环境二、我国河口分段特点二、我国河口分段特点潮汐河口由潮流与径流相互作用、咸淡水混合影响所控制，潮汐河口由潮流与径流相互作用、咸淡水混合影响所控制，潮波传入河口上溯受径流阻挡和河口床边界限制与摩阻影响，潮波传入河口上溯受径流阻挡和河口床边界限制与摩阻影响，发生显著变形与衰减，潮差和潮流逐渐变小，河床也发生显著变形与衰减，潮差和潮流逐渐变小，河床也发生相应的变化。发生相应的变化。水流动力场水流动力场长江口长江口珠江口珠江口潮汐河口分段根据河口的水流动力场、泥沙运动场和河床态特征潮汐河口分段潮汐河口分段潮波沿河潮波沿河上溯最
23、远处上溯最远处n沿河涨潮沿河涨潮流出现的流出现的位置位置口口门门口外口外海滨海滨进口段水位受潮波影响水位受潮波影响含沙量随流域含沙量随流域来沙变化来沙变化受潮汐影响受潮汐影响水流为水流为与径流一致的单向流与径流一致的单向流与潮汐与潮汐无关无关落潮时水面坡降增大，使河线落潮时水面坡降增大，使河线拉长趋缓，河岸易坍塌拉长趋缓，河岸易坍塌潮区界和潮流界之间潮区界和潮流界之间（河口区的河流断）（河口区的河流断）河口段此河段径流与潮流此河段径流与潮流势均力敌势均力敌从潮流界向下游从潮流界向下游在盐水界范围内在盐水界范围内水质恶化水质恶化洪季小潮时以径流为主洪季小潮时以径流为主枯萎大潮时以潮流为主枯萎大潮
24、时以潮流为主水流改变为受潮汐涨、落水流改变为受潮汐涨、落形成的双向往复流形成的双向往复流盐水入侵海改变了河口段流速盐水入侵海改变了河口段流速和含沙量分布和含沙量分布潮流界和口门之间潮流界和口门之间（河口区的过渡段）（河口区的过渡段）此河段径流与潮流强弱交替、咸水与此河段径流与潮流强弱交替、咸水与淡水混合类型交换、含沙量高低更迭淡水混合类型交换、含沙量高低更迭口外海滨段此河槽为涨落潮作用此河槽为涨落潮作用形成的水下冲刷槽形成的水下冲刷槽口外开敞浅海水域风口外开敞浅海水域风浪也是重要动力因素浪也是重要动力因素海域盐度场和温度场海域盐度场和温度场海滨段涨潮流为海滨段涨潮流为主要动力因素主要动力因素风
25、浪破碎区对水下滩沙作用风浪破碎区对水下滩沙作用显著显著也是也是重要的重要的海洋环境条件海洋环境条件口门外河槽口门外河槽（河口区的潮流段）（河口区的潮流段）拦门沙的各种形态演拦门沙的各种形态演变变三、整治工程设施三、整治工程设施河口的水道整治工程要根据其河口的水道整治工程要根据其重点整治目标的需要重点整治目标的需要，遵循，遵循各各分段动力分段动力与与河床演变的规律河床演变的规律进行布设。进行布设。整治原则整治原则: :a.a.河口整治的规划线与放宽率有关，规划中河槽宽度应避免河口整治的规划线与放宽率有关，规划中河槽宽度应避免突然收缩或突然扩大，防止引起剧烈损耗造成河床冲淤变化；突然收缩或突然扩大
26、，防止引起剧烈损耗造成河床冲淤变化；b.b.整治规划在因势利导、稳定和发展有利河势的前提下，河线整治规划在因势利导、稳定和发展有利河势的前提下，河线应尽量采用顺流缓变，弯道以微弯形态为宜；应尽量采用顺流缓变，弯道以微弯形态为宜；c.c.对各种河口碍航的拦门浅沙滩整治可采取束水攻沙、利用对各种河口碍航的拦门浅沙滩整治可采取束水攻沙、利用涨、落潮流刷深航槽。涨、落潮流刷深航槽。整治建筑物整治建筑物导堤（导堤（Jetty) )丁坝与顺坝丁坝与顺坝潜锁坝（潜锁坝（Submerged closure Dam)这是一种坝顶常潜没于水这是一种坝顶常潜没于水下的，部分拦断汊道河槽下的，部分拦断汊道河槽的挡水建
27、筑物。的挡水建筑物。在河口较多采用，可以在河口较多采用，可以约束水流、冲刷底床、约束水流、冲刷底床、控制拦门沙淤涨控制拦门沙淤涨用于调整河床边界，改善水用于调整河床边界，改善水流结构，引导泥沙运移，控流结构，引导泥沙运移，控制河床演变的各种水工设施。制河床演变的各种水工设施。丁坝布置与岸线或水流大致丁坝布置与岸线或水流大致垂直，常布置在离岸线不远垂直，常布置在离岸线不远的河段上；顺坝布置大致与的河段上；顺坝布置大致与岸线平行，常布置在河口宽岸线平行，常布置在河口宽广的区域广的区域导堤布置导堤布置作用作用：约束涨落潮于堤内流动，使水流相对集中，维持一定的冲刷能力，有时还兼有防浪堤和防沙堤的功能。黄浦江口门附近河段工程布置 辽河口导堤工程布置 导堤的布置导堤的布置：双导堤、即单导堤，或一侧设置导堤，另一侧设置丁坝。
