上海市內河航道沖淤研究與分析

歐陽龍山

摘 要：本文結合2018年內河（共計56條）航道檢測數據，采用傳統方法和BIM技術對各航道的沖淤情況進行研究分析，并結合歷年內河航道沖淤的研究成果，得出閘控和開敞航道的沖淤的相關規律和強度，為航道維護提供技術支持。

關鍵詞：沖淤分析;沖淤規律;沖淤強度

中圖分類號：U616? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）08-0083-02

1研究背景

在國家將發展內河水運上升為國家戰略部署的背景下，上海市除了重視內河航道的建設外，航道運營暢通也受到各級領導和管理部門的重視，而航道回淤程度是影響航道暢通的重要因素之一。從2010年起，上海市航務管理處每年針對性地對上海市內河航道進行航道檢測，并開展相關的沖淤研究和分析，力求掌握上海內河航道的沖淤趨勢。

本文結合2018年航道檢測（56條內河航道）成果，結合歷年沖淤的研究成果，總結了沖淤研究的分析方法，并對相應航道沖淤情況進行了統計分析，得出航道沖淤的規律和沖淤強度，為航道維護提供技術支持。

2計算方法與計算原則

2.1 傳統與CIVIL3D的計算方法

2.1.1 傳統計算方法

按航道計算等級確定航道底寬值，設置航道底邊線，將過水斷面分為邊坡部分和航槽部分，根據航道天然泥面線、設計最低通航水位和航道底邊線，分別計算航槽部分和邊坡部分的過水面積。

按照體積法計算原則，航道過水容積=過水斷面面積×代表長度。累加每個斷面的過水容積量，最終得到計算里程范圍的航道過水容積量。兩個計算期過水容計量差值計算后，即可得到航道航槽邊坡沖淤量。根據航道計算里程、航道寬度和兩次測圖的時間間隔，分別計算本次研究各航道的航槽部分和邊坡部分的年沖淤強度。

航道設計寬度過水斷面如下圖1所示。

2.1.2 CIVIL3D軟件計算

按航道計算等級確定航道底寬值，設置航道底邊線，根據測量水深數據、設計最低通航水位數據、航道中心線和底邊線，利用CIVIL3D軟件建立地形模型和設計模型。軟件可存儲不同年份測量數據建立的模型并計算出差值。

CIVIL3D采用平面斷面積算法，其平面斷面積通過將第一個樁號處的材質類型面積與下一個樁號處的材質類型面積相加，將兩者之和除以二，然后將結果乘以橫斷面之間的距離來計算體積，即可得到航道航槽邊坡沖淤量。

根據航道計算里程、航道寬度和兩次測圖的時間間隔，分別計算本次研究各航道的航槽部分和邊坡部分的年沖淤強度。

2.1.3 二者差別

上述兩者計算的原理是一樣的，區別在于CIVIL3D計算，不但計算速度快，復核審查直觀性強，一旦發現數據異樣，直接可以查看立體圖像查找原因，但CIVIL3D計算除了電腦硬件要求高外，還需要BIM專業知識人操作，普及面不廣。

2.2 沖淤計算原則

（1）計算邊界一致。同一航段的兩次測量資料的航道基本情況應保持一致，即研究時間跨度范圍內航道現狀等級、航道寬度、航道中心線均一致。

（2）計算范圍一致。兩個計算年份的航道水深測量資料應使用相同測量范圍的航段，并以本年度的測量資料為計算基礎，多余里程在計算中剔除。

（3）計算方法一致。兩個計算年份應采用相同的計算過程和計算方法。

（4）計算參數一致。兩個計算年份采用的主要計算參數，如設計最低通航水位、航道計算等級、航道底寬均須一致。

3 航道沖淤規律分析

3.1閘控航道（航段）的沖淤結果分析

3.1.1曾實施維護疏浚工程的閘控航道

蘇申內港線（西閘～東閘）航槽細分航段中最大淤積強度為0.14 m/a，邊坡最大淤積強度為0.13 m/a。北橫瀝（橫瀝水閘～黃姑塘）航槽細分航段中最大淤積強度為0.44m/a，邊坡最大淤積強度為0.29m/a。中港河（隨塘河～泐馬河）航槽細分航段中最大淤積強度為0.43m/a，邊坡最大淤積強度為0.50m/a。團蘆港（浦東運河～上海繞城高速）航槽細分航段中最大淤積強度為1.05m/a，邊坡最大淤積強度為0.74m/a。曹家溝（趙家溝～川楊河）航槽細分航段中最大淤積強度為0.22m/a，邊坡最大淤積強度為0.08m/a。朱泖河（閘～淀浦河）航槽細分航段中最大淤積強度為0.05m/a，邊坡最大淤積強度為0.10m/a。

上述分析結果表明：曾進行維護疏浚的航道（航段）基本處于淤積狀態，且航道的航槽和邊坡基本同時淤積。

3.1.2未實施過維護疏浚工程的閘控航道

本次研究相鄰兩次測圖間未實施過維護疏浚的40條航道（航段）的閘控航道中，主要表現為沖刷的航道（航段）為17條，沖淤強度為-0.05m/a ～-0.66m/a，部分靠近閘的航段沖淤強度最高達到-0.46m/a;主要表現為淤積的航道（航段）為14條，沖淤強度為0.05m/a ～0.59m/a，部分靠近閘的航段沖淤強度最高達到0.46m/a;主要表現為微沖微淤（沖刷或淤積強度小于±0.05m/a）航道（航段）為9條。

上述分析結果表明：未實施過維護疏浚的航道，航槽邊坡沖淤狀態基本相同，表現為同沖同淤;部分航道可能航槽邊坡沖淤有所不同，但沖淤強度較小。相對實施過維護疏浚的航道，航道沖淤變化幅度小。

3.2開敞航道（航段）的沖淤結果分析

本次研究開敞航道中，黃浦江（巨潮港～大張涇）和向蕩港（茹塘～白牛塘）等2條航道（段）表現為沖刷，沖淤強度為-0.21m/a ～-0.25m/a;黃浦江（大張涇～分水龍王廟）和惠高涇（平申線～山塘河）、吳淞江（外白渡橋～蘇申內港線）、茹塘（北石港～向蕩港）、蘇申外港線（分水龍王廟～江蘇省省界）和北沙港（黃浦江～俞塘）等6條航道（段）表現為淤積，沖淤強度為0.06m/a ～0.89m/a;川楊河（黃浦江～楊思船閘）、金匯港（黃浦江～金匯港北閘）和洞涇港（黃浦江～洞涇港船閘）表現為沖刷，沖淤強度為-0.21m/a ～-0.74m/a。楊盛河（蘊藻浜～楊盛河船閘）、六滧港（長江南口～南閘）、南沙港（黃浦江～南沙港船閘）、紫石涇（黃浦江～紫石涇船閘）和北泖涇（黃浦江～北泖涇水閘）表現為淤積，沖淤強度為0.14m/a ～0.63m/a。其余航道則表現為微沖微淤（沖刷或淤積強度小于±0.05m/a）。

上述分析結果表明：開敞內河航道或航段的沖淤趨勢與黃浦江沖淤趨勢相同，且大部分航段航槽邊坡沖淤規律基本一致，即航槽與邊坡呈現同時沖刷或同時淤積的現象。

4航道沖淤強度分析

為了能了解閘控航道和開敞航道的沖淤強度，結合2010年至2018年的研究數據成果，選擇歷年沖淤研究的成果進行頻率統計分析，如下圖2和圖3所示。

從圖中可以得出，閘控航道，以淤積為主，多年平均回淤強度主要集中在5cm/a左右，部分在5cm/a～15cm/a;開敞航道，主要受黃浦江的影響，沖刷與淤積均有發生，但淤積略多于沖刷，多年平均的沖刷強度在-5cm/a～-10cm/a，淤積強度主要集中在5cm/a～20cm/a。

5結論

本文結合2018年航道及航道設施檢測項目（包含56條內河航道）并結合歷年回淤的研究成果，采用傳統方法和BIM技術對各航道的回淤情況進行研究分析，得到了閘控和開敞航道的回淤的相關規律。

對于閘控航道：曾進行航道維護疏浚的航道，其回淤強度比沒有維護疏浚的航道明顯。總體而言，閘控航道以淤積為主，多年平均回淤強度主要集中在5cm/a左右，部分在5cm/a～15cm/a;

對于開敞航道：主要受黃浦江的影響，沖淤趨勢與相連的黃浦江沖淤趨勢相同，且大部分航槽與邊坡呈現同時沖淤的現象。沖刷與淤積均有發生，但淤積略多于沖刷，多年平均的沖刷強度在-5cm/a～-10cm/a，淤積強度主要集中在5cm/a～20cm/a。