山湾控导工程分析论文

1、山湾控导工程分析论文 1概况 钱塘江河口自七格至美女山段的南岸为河变凹岩，习称赭山湾因位于河口的过渡段，山水和潮流流路不一致，且流量的时间分布相差悬殊，以致主槽摆动频繁，岸滩坍涨不定历史上，河口过渡段流路曾先后流经龛、赭两山间的南大门，禅机、河庄两山之间的中小门和河庄山与海宁海塘之间的北大门的变迁，史称“三门变迁” 为了除害兴利，清康熙末期便开始开挖中小门引河，希图引导主流由中小门进出，以免危害两岸；雍正期间，更拟订了开挖中小门引河，筑尖、塌两山之间石坝和北岸改建石塘三项措施并进的治理河口计划此后，民国期间和中华人民共和国成立后，均曾几度拟定治理河口计划，并在实施过程中随江道形势变化而一再修改

2、至2000年封堵九上顺坝围堤和建成标准塘，赭山湾整治工程已大体上完成 主要建筑物有：美女山坝，于1964年建成，坝长1050m其中自0972m处起向上游折转90，成与水流方向平行的顺坝，整条坝实际上是勾头丁坝 九号坝，于1966年基本建成，坝长3100m 一号坝，于1964年开始抛筑，1966年建成，坝长1700m 七下右顺坝，于1960年开始抛筑坝根护岸块石，1961年开始抛筑坝身，1965年建成，坝长1750m 1966年，从美女山坝坝身0550m处至九号坝坝身2750m处筑围堤，长4721m，围涂1500hm2围堤外设盘头4座，并外各接短丁坝，间距900m，以挑溜护脚，当年完工 1966

3、年1968年，自赭山湾一号坝上游769m至该坝下游1443m，沿设计堤线在滩地上预堆块石；又自赭山湾九号坝开始向上游沿设计堤线也在滩地上预堆块石，堆石体长1447m至1970年下半年，堆石体内侧和外侧数百半滩面已淤涨到可围高程，遂于是年冬至次年春，紧贴堆石体内侧筑围堤长5159m，围涂12667hm2，并于1977年完成块石护坡和抛石护脚又在赭山湾一号坝上游围堤外抛筑短丁坝两座，一号坝至九号坝间围堤外抛筑短丁坝4座，长分别在240250m 1976年开始抛筑东风角至九号坝坝头间顺坝（简称九上顺坝），全长6423m，至1988年，实抛筑6403m，其中从九号坝向上游伸展的1615m和自东风角向下

4、游伸长的1580m为高坝至此，主槽已控制在规划河道线内，江槽基本上趋于稳定，通航条件明显改善，顺坝坝囊内7333hm2滩涂已围340hm22000年完成顺坝堵口 九上顺坝合拢封闭后，赭山湾河势虽已得到基本控制，但新岸线堤前紧邻冲刷槽由淤涨、落潮流走向分歧和强度变化等因素，导致凹岸顶冲点和冲刷槽在弯顶附近上、下移动有时可向上延伸到东风角，有时也可向下延伸至仓前白虎山，九号坝至美女山坝和美女山坝至乌龟山岸段经常处于深槽逼岸状态塘前河床最大冲深至58m高程（吴淞基面，下同）以致可能出现塘前滩地刷低而使塘身失稳的局面目前，南岸标准塘虽已建成，但受自然和技术条件制约，标准塘的底脚防冲只能做到0m高程为此

5、，在标准塘设计时，便以增加河道控制建筑物为前提故拟在加固14盘头前的丁坝和美女山坝外，在此河段南岸增建若干建筑物定床模型试验表明：在百年一遇的洪水时，这些建筑物会抬高七堡（019m）、顺坝中（024m）、顺坝头（028m）和九号坝下（024m）的洪水位；但降低美女山坝上（009m）和仓前（006m）的洪水位并减小九号坝以上河段的流速011062ms；九号坝以下河段则南岸流速减小，而江中和近北岸流速增加这是二坝四盘头挑流作用的结果对潮水而言，七堡、顺坝中和九号坝下的低潮位稍有抬升，依次为003、005和003m，而高潮位则有所降低；顺坝头003m，九号坝下006m，美女山坝下007m从而减小南岸

6、的潮差，潮动力也随之减弱诸建筑头部的涨潮平均流速和最大流速会分别增大003018ms和013064ms；江中涨潮的平均流速和最大流速分别增大010033ms和017026ms落潮时，则弯顶平均流速减小012039ms，最大流速减小012044ms；而美女山坝坝头和该处江中平均流速和最大流速分别增大016026ms和012051ms 更重要的是，塘前河床50年一遇冲刷深可以从99m减少为07m，百年一遇冲刷深从102m减为08m 由此可见，由于这些建筑物的挑流作用，对保护南岸海塘起着重要作用但它们的头部都要经受高流速冲刷，故应予加强 3整治方案的比较与研究 用定床实物模型研究了南岸新添整治建筑物

7、布置方案见表1 31新添建筑物布置方案 311对沿程百年一遇洪水位的影响 三种方案均以抬高顺坝头的洪水位最为明显，依次为057m、062m和051m；并向上、下游逐渐减小对九号坝下和美女山坝上的作用差别甚小；对顺坝中和美女山坝下的影响则随建筑物加多而增大，但抬升不多，方案也仅分别抬高013m和009m，对仓前站则均有降低洪水位的作用，且随建筑物增多而更加明显，但数量不大，依次降低002m、005m和009m 312对沿程高、低潮位的影响 三个方案对沿程各站高、低潮位的影响差别不大且只有九号坝下的高潮位略有抬升（005006m），低潮位略有降低（0003m），从而潮差略有增大（005009m）外

8、，顺坝中和仓前两站高潮位不变，而低潮位略有升高（002006m），从而潮差略有减小；顺坝头高潮位均有降低而低潮位略有抬高，从而潮差减小024007m；美女山坝上和下两站则高、低潮位均有降低，潮差则美女山坝上几乎不变，美女山坝下减小约005010m 313对洪水流速的影响 三种方案均能使1盘头以上河段（包括弯顶断面）的洪水主流趋向北摆；弯顶以下洪水主流折向24盘头；4盘头以下，洪水主流又趋向北摆此现象以方案最明显，方案和方案依次减弱 314对潮流速的影响 各方案对潮流速的影响较为复杂兹分述如下： （1）东风角下游2750m处，塘脚（2测点）涨、落潮流速均有下降，且以方案涨潮流速降低最多，平均流速

9、降低007ms，最大流速降低018ms该断面河中心（3测点）则涨潮流速增大001005ms，落潮流速降低001007ms （2）整治建筑物前缘（5、17和6测点）的局部流速，随建筑物增加而呈涨、落潮流速均增加的趋势且来流方向的排斥掩护作用较明显 （3）1盘头前（7测点）涨潮平均流速增大005010ms，最大流速增加016018ms；落潮流速减少002006ms各方案相差不大该断面中流（8测点）涨、落潮流速略有增大，各方案也相差不大 （4）2盘关前（10测点）涨、落潮流速均有降低，涨潮最大流速降低004007ms；落潮平均流速降低004008ms，最大流速降低012016ms有随建筑物增加而降低

10、加大趋势 （5）3盘头前（11测点），号方案涨潮流速略有降低，另两方案无影响；落潮平均流速增大008009ms，最大流速增大019025ms各方案相差不大 （6）4盘头前（12测点）涨、落潮流速均有降低以涨潮最大流速最明显，为008012ms，有随建筑物加多而降低较多的趋势，其余则仅略有降低河中心（14测点）则涨潮流速增加较明显，平均流速增大007014ms，最大流速增大014045ms，有随建筑物加多而增大较多的趋势落潮平均流速略有增大，各方案相同；最大流速以方案增大019ms，另两方案均增大005ms近北岸（15测点）则涨、落潮流速都以号方案增大较多，分别为011014ms和006008m

11、s，另两方案相同，仅略有增加 （7）美女山坝前（16测点）涨潮平均流速减小008020ms，落潮平均流速减小003006ms，涨潮最大流速减小013029ms落潮最大流速减少005012ms （8）美女山坝下游断面（18、19、20测点），涨潮以江中（19测点）增大最多，平均流速增大016037ms，且以方案为甚；落潮则以南岸（18测点）增加最多，平均流速增大007010ms，随建筑物俱增，最大流速增大021022ms，各方案相差甚微北岸（20测点）则以涨潮流速增加较多，平均流速增加009015ms，最大流速增加019021ms，均随建筑物增加而甚 （9）美女山坝上、下游两断面，江中（14、1

12、9测点）和北岸（15、20测点）均以下游涨潮流速增加较多，落潮则以上游最大流速增加较多这表明美女山坝和7丁坝的挑流作用 从总体上看，方案除在1盘头至美女山坝间会引起涨潮流速增大3左右外，其余坝段的涨、落潮流速均有所减小，其幅度在10至2不等但沿北岸的流速却会增大5至10为了减少这种不利影响，新添的盘头或丁坝，平面尺度不宜过大 另据实测地形图用经验频率分析，并参考一维动床数值模型，预测南岸塘前河床高程结果表明，建筑物对塘前河床防冲作用异常明显详见下表 综上所述，美女山坝至乌龟山是涨潮流顶冲的岸段，原建有7和8两座丁坝，均已被冲毁，以致涨潮流直冲塘岸，深槽逼临塘前，危及塘身，并加重美女山坝的御潮负

13、担据19701988年实测江道地形图分析和一维动床数值模拟预测，在无此两坝的情况下，塘前50m以内河床50年一遇可刷深达50m，百年一遇深达53m；若恢复两坝，则可分别减为059m和080m可见，此两坝不仅可以减轻美女山坝御潮负担，更是保护此段海塘所必不可少又据现场涌潮观测，从乌龟山到美女山坝，涌潮逐渐增强，原7坝处比原8坝处强得多故应以原7坝处为主，8坝处为辅为此，拟于两坝原址偏下游50m，即在6320和7030两处分别建筑200m长的7丁坝和100m长的8丁坝 自九号坝往上游2km范围内，河道处于弯道顶部由于九上顺坝于2000年才封闭，尚未在塘前兴建防护建筑物 试验表明，倘使在九号坝处兴建

14、一座盘头（方案），九上顺坝中段塘前最大涨潮流速可减小10，但百年一遇洪水流速都有所增大；若在其上游增建一座盘头（方案），则同一测点的洪水和涨潮最大流速均可减小10左右，而对岸下沙塘前流速将增大7；若在第二座盘头上游再增建第三座盘头（方案），则同一测点处的最大涨潮流速将减小18，洪水流速也减小316实测江道地形分析和一维动床数值模拟预测表明，塘前50m范围内河床刷低深度可大为减小（见表6）；但对岸塘前洪水流速将增大16据此，宜在以九号坝为起点的0050、1100和2200三处各建一座盘头，依次命名为9、8和7盘头盘头圆弧半径均为80m，外各接30m长的丁坝，共伸出塘外110m 32新添建筑物的结

15、构形式 321乌龟山至美女山坝间的7和8丁坝 为免两丁坝再次被毁，经试验改进结构型式，坝根30m范围内采用八字脚，并用小沉井防冲；30m以外坝身，均用不同长度的灌注桩和板桩相间保护坝脚坝根高程60m，坝头高程50m这种结构的造价虽比传统丁坝高出近80，但它运行可靠，维修费用低；又因它们关系到赭山湾整治成效安稳，故决定采用这种结构 32279盘头 采用传统的结构形式 323美女山坝加固 该坝是抛石圬工面结构1991和1992年曾两次冲成缺口，1996和1997年，坝身上游又大幅度淘空，多次抢险，坝身沿线也修补较多，防冲能力参差不齐故应予全面加固在勾头段外侧和丁坝段上游侧用拉锚式小沉井防冲结构，沉

16、井底高程为0010m，上设钢筋砼护坦宽60m；两坝段的另一侧则建砼直墙，高1631m，以固定护坡脚趾和减少丁坝段坝基进潮水量丁坝段两侧则拆除原有坡面，另建筑砼护面，厚40cm勾头段坝头用环梁挂桩防冲结构，环梁是半圆形，直径16m，环梁后趾伸入钢筋砼护坦锚块，计长20m，环梁周边放置钢筋笼装石和抛石护脚 32414盘头前丁坝加固 这4座盘头本身已相对稳固，无需加固但前面的丁坝则年年抢险，应提高防冲能力拟用4m高的沉井，底高程为0m，顶部建砼护坦宽82m，顶高程为56m沉井处安放砼四面体，单块重4t，水平布置5排 325局部海塘塘脚加固 在九号坝下游堤长500m用45m高的沉井加固，沉井底高程05m，上建C25钢筋砼护坦，厚40cm，宽820m，于原外坡贴面建C25混凝土，厚25cm，沿井外侧抛块石混合料 美女山坝下游660m脚塘已有小沉井的底高程偏高，应在沉井外安放不锈钢丝网兜袋石护脚 4结语 （1）塘前挑流建筑物对保护塘前河床具有明显作用； （2）按推荐方法加固现有塘前挑流建筑物，可以避免或减轻潮流冲刷破坏； （3）塘前没有挑流建筑物的段落，