泰州城南作業區碼頭工程對航道條件影響分析

摘要： 泰州城南作業區碼頭工程位于北澄子河與南官河交匯處，水流條件十分復雜，因此在此建設碼頭需要通過對航道條件影響分析的詳細論證，才能進行建設。本文通過實測數據，建立平面二維水流數學模型進行系統的分析，并得到相關研究結論。本文研究成果可為類似工程提供參考

關鍵詞： 航道條件；數學模型；水流紊動；流場分析

1 工程概況

泰州內河港興化港區城南作業區碼頭工程位于鹽邵線航道上南官河西岸和北澄子河北岸交匯處。北澄子河在泰州市境內起點為南柯東，終點為河口，航道里程 43.73 公里。在工程區域內水面寬65～85m，主航道與碼頭前沿高程在-4.22～-2.54m的范圍內，設計低水位下航深在3.20～4.88m范圍內。航道等級現狀為三級。南官河在泰州市境內起點為古殿堡，終點為湯莊，航道里程46.27 公里。在工程區域內水面寬80～110m，主航道與碼頭前沿高程在-6.80～-2.54m的范圍內，設計低水位下航深在3.20～7.46m范圍內。航道等級現狀為三級。

2 數學模型建立

2.1 研究范圍

模型北澄子河上邊界位于兩河交匯處上游約980m，模型南官河上邊界位于兩河交匯處上游約820m，模型下邊界位于兩河交匯處下游約200m。模型范圍見圖1。

2.2 計算工況

根據興化市航道局、興化市水務局、興化市水文局提供的相關資料，選取最不利計算情況，即最高通航水位，將計算工況列于表1。

3 計算結果分析

將最高通航水位工況下，碼頭建成前后的流場圖繪于圖2，碼頭建設后流場繪于圖3。對比碼頭建成后工程河段流場大小變化。

分析上圖可知，碼頭建設前最高通航水位下，工程河段流速范圍為0.08～1.96m/s，過水區域（尤其是北澄子河）較窄，北澄子河與南官河水流在交匯處對沖，形成復雜流場，影響周圍水域，局部區域有環流出現，對沖區域流速范圍在0.08～0.42m/s，流速大小明顯降低，流場線方向較為雜亂。碼頭建設前最高通航水位下，由于岸線向陸域開挖，以及碼頭前沿的大范圍數據，過水區域面積顯著增大（尤其是北澄子河），工程河段流速范圍在0.05～1.72m/s，流速大小較碼頭建設前顯著下降。同時，碼頭建設后，兩河交匯對沖角有一定程度減小，對沖區域流場趨于平順。碼頭建設后，整個工程河段流速變化范圍在-0.95～0.33m/s范圍內，絕大部分區域流速顯著下降，兩河主流對沖角由114°下降至105°，造成的流場紊動有一定程度的改善，流場線趨于歸順。

將最高通航水位工況下，碼頭建成前后的水深圖繪于圖4，碼頭建設后水深繪于圖5。

分析圖4至圖5可知，碼頭建成后，工程河段過水面積增加。在碼頭前沿，由于人工疏浚，河床高程大幅下降，水深增大。而在主航道區域，碼頭建設前后水深變幅在-0.2～0.18m范圍內，基本不影響航深。

同時，由于主航道航深變化很小，因此碼頭建設后航道區域滿足通航要求的區域不變，航寬也不會減小。

碼頭建設后，深泓線主要在兩河交匯處出現小幅向凹岸擺動，導致這一現象的原因是因為兩河交匯處水流對沖，引起紊流，在凸岸河段有一定程度的泥沙淤積，在其他區域則擺動幅度較?。ū?）。

4 結語

本文通過建立平面水流二維數學模型，分析了泰州內河港興化港區城南作業區碼頭工程建設后對航道條件的影響，從分析結果來看，該碼頭建成后，航深、航寬基本不變，深泓線擺動較小，絕大部分區域流速顯著下降，兩河主流對沖角由114°下降至105°，對沖造成的流場紊動有一定程度的改善，流場線趨于歸順?？梢姶a頭建設后對航道條件基本上沒有不利影響，該碼頭適合建設。本文研究結論可為同類工程提供參考與借鑒。

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作者簡介：金輝杰（1987- ），男，浙江東陽人，大學本科，助理工程師，主要從事水利水電工程設計。