浅析沿海挡潮闸下游引河淤积成因及对策——以连云港市新城闸和开泰闸为例

浅析沿海挡潮闸下游引河淤积成因及对策——以连云港市新城闸和开泰闸为例

潘忠宝  ,魏从贵

连云港市市区水工程管理处  江苏  连云港  222006

摘要：因沿海挡潮闸所处地理位置较为特殊，在日常运行管理过程中，下游引河较易出现淤积现象，不仅降低沿海挡潮闸行洪排涝效率，而且淤积严重时还会造成闸门无法正常启闭，存在较大安全隐患。通过分析连云港市新城闸和开泰闸两座沿海挡潮闸下游引河出现淤积成因，提出合理对策，在实施过程中取得良好效果。

关键词：沿海挡潮闸；引河淤积；成因；对策

1、工程概况                                      

连云港市新城闸位于海滨新区（连云新城）海堤堤线上，距东侧起点（北崮山）3.3km，具有防洪、排涝、维护市区水环境等综合功能。20年一遇排涝标准设计，最大设计流量为462m3/s，设计挡潮标准为100年一遇。共4孔，单孔净宽10米，总净宽40米。主要建筑物级别为1级，次要建筑物级别为3级。连云港市开泰闸位于海滨新区（连云新城）海堤堤线上，距临洪河口4.0km，具有防洪、排涝、维护市区水环境等综合功能。按20年一遇排涝标准设计，最大设计流量232m3/s，设计挡潮标准为100年一遇。共2孔，单孔净宽10米，总净宽20米。主要建筑物级别为1级，次要建筑物级别为3级。新城闸、开泰闸与西墅闸共同承泄临港产业区产流、海滨新区降雨产流、大浦河流域东调洪水、排淡河流域部分洪水、西墅河洪水五部分160.5km2流域范围的洪水和大浦河流域东调的105m3/s河水[1]。新城闸2020年度启闭闸门90次，2021年度启闭闸门106次，2022年度启闭闸门77次。开泰闸2020年度启闭闸门12次，2021年度启闭闸门10次，2022年度启闭闸门9次。

2、淤积情况

根据新城闸和开泰闸2020年至2022年连续三年对下游河床3个断面观测资料分析：新城闸和开泰闸下游引河均呈现不同程度的淤积现象。

2.1新城闸下游引河3个断面观测分析

2020年观测和上次观测比较结果：下游间隔淤积量为2040.40m3，各断面均呈现淤积现象。2021年观测和2020年观测比较结果：下游间隔淤积量为2037.13m3，各断面均呈现淤积现象。2022年观测和2021年观测比较结果：下游间隔淤积量为1609.66m3，各断面均呈现淤积现象。

2.2开泰闸下游引河3个断面观测分析

2020年观测和上次观测比较结果：下游间隔淤积量为938.62m3，各断面均呈现淤积现象。2021年观测和2020年观测比较结果：下游间隔淤积量为967.70m3，各断面均呈现淤积现象。2022年观测和2021年观测比较结果：下游间隔淤积量为975.88m3，各断面均呈现淤积现象。

2、淤积成因分析

2.1潮汐助推泥沙沉积

新城闸和开泰闸下游为黄海，所处区域潮汐为正规半日潮，即在一个太阳日有两个高潮和两个低潮，潮差310.0cm左右，流速涨潮为50.0～65.0cm/s，落潮为35.0～42.0cm/s。所处区域近海水含沙量高，离岸越远含沙量越低，冬季含沙量最高（0.3g/L），夏季含沙量低（0.1g/L）。浅海由北而南，涨潮时间逐渐推迟，涨落平均历时12.42小时，其中涨潮历时约4小时，落潮历时约7小时，高潮汐流约0.42～0.5小时，低潮汐流约0.5小时，平均潮差3.1m等值线在连云港～岚山港一带，远岸平均潮差小于3.1m，近岸大于3.1m，平均间歇6～7小时，一般涨潮流速大于落潮流速。受潮汐影响，涨潮时海水裹挟大量泥沙沉积于新城闸和开泰闸下游引河，日积月累，致使下游引河出现淤积现象。

2.2 上游冲淤水源不足

一般情况下，沿海挡潮闸上游水源主要来自于降水产生的径流和从区域外引水。非汛期主要利用区域外引水，节水冲淤。汛期一般雨水较多，径流较大，择机冲淤，以扩大引河断面。因新城闸承担维护市区水环境、河道国省考断面水质达标以及市区行洪排涝等重要职责，无论是汛期还是非汛期上游冲淤水源相对充足，日常开闸频率较高，冲淤效果良好，下游引河虽有淤积，但不严重。开泰闸由于上游冲淤水源不足，导致开闸冲淤机会较少，下游引河淤积较为严重。

3、采取对策

3.1 冲淤

基本原理：尽可能提高闸下河道落潮水流的输沙能力（S），即要增大公式 S=KV3/（gHω）中的S，需增加水流速度V而减少水深 H。式中：V—断面平均流速；g—重力加速数；H—水深；ω—泥沙流速；K—系数[2]。

3.1.1 调节水位急速冲淤

（1）利用水位差。上游水源充足，在确保闸身安全的前提下，利用闸上下游允许的最大水位差开闸冲淤，加大水流速度V，降低水深H，提高开闸水流的输沙能力S，改善冲淤效果。新城闸日常采用此方法冲淤，效果良好。（2）开孔流或部分闸门。采用交替开启左右侧部分闸门冲淤的方法，即利用水流偏向形成旋涡，以提高引河段冲淤效果，节约冲淤水源。在水源条件紧张或上游闸口淤积严重时，充分利用防冲设计许可的条件开孔流泄水，加大底层水流速度，能冲掉近闸段淤积。开泰闸日常采用此法冲淤，有一定效果。

3.1.2 利用潮汐择机冲淤

（1）择天文大潮期开闸冲淤。根据沿海挡潮闸下游河道大潮大淤、小潮小淤的特点，在每月农历天文大潮期间开闸，可提高冲淤效果。（2）顺风开闸。新城闸和开泰闸地处黄海海岸，闸口朝东，东风潮涨得快且高，由于风力顶托，退潮慢，低潮位高，西风潮则正好相反。因此，应充分利用西风潮潮位落得低的有利条件，开闸排水冲淤。

3.2机械清淤

3.2.1 高压水泵清淤

施工原理：用高压水流冲刷淤泥，形成泥浆，与水充分混合，紊动水流，加大水流的裹沙能力，实现清淤。适用范围：切除边滩、河心岛、河道水上部分淤泥。施工方法：利用浮筒清淤泵机组，直接用高压水泵对河心岛、边滩、河道水上部分淤泥进行冲刷使其变陡坍塌，部分变成悬沙或淤泥，随开闸水流或退潮潮流流走。这样往复施工，达到清淤疏浚的目的。优点：设备简单，费用低，冲淤效果好。缺点：无法进行水下清淤作业。开泰闸下游引河清淤过程中，利用一台浮筒清淤泵机组，对消力池和下游引河护坡覆盖的淤泥进行清淤疏浚，效果良好。

3.2.2 采用挖泥船清淤

挖泥船清淤最大的优点就是不受水源限制。同时，还可以利用泥浆泵和排泥管输送泥浆至规定的填土地点，进行吹填造地，综合利用。挖泥船清淤对内河清淤效率较高，成本低。在潮汐河口，受潮汐影响较大，需候潮施工，效率相对较低、成本较高[3]。

4、结 语

沿海挡潮闸在城市防洪排涝，水环境维护等方面发挥重要作用。但是，下游引河淤积会给沿海挡潮闸的正常运行带来一些不利影响。为消除这些不利影响，在日常实践中，通过分析淤积成因，探索解决问题对策，既可以采取冲淤，也可以通过机械清淤等方式处理淤积问题，从而提升沿海挡潮闸的排水效率，更好地造福当地人民。

参考文献：

[1]潘忠宝等.浅析如何做好水闸管理安全生产第一责任人[J].建筑实践，2022(12):259.

[2]张军.基于沿海挡潮闸不同闸控方式冲淤效果的分析[J].江苏水利,2015(4):23.

[3]朱国贤,项 明.沿海挡潮闸闸下淤积分析与疏浚技术[J].海洋工程，2005(8):118.

作者简介:潘忠宝(1983—)，男，江苏省灌南县人，本科文化，高级工程师，从事工作：水利工程管理。