长江口南槽航道治理一期工程关键技术研究与应用——2024年中国水运建设行业协会科学技术奖一等奖

项目简介:
长江口南槽航道是长江口“一主两辅一支”航道体系的重要辅航道。南槽航道治理一期工程建设约16公里江亚南沙护滩堤,通过疏浚形成86公里长、6米水深、600米宽的人工航道,工程于2018年12月开工,2021年12月竣工。在工程的规划、设计及建设阶段,长江口航道管理局组织开展了一系列关键技术攻关工作,形成了同向多线航道设计创新理论、河口整治建筑物结构优化和精准高效施工工艺改进、河口航道推移质水沙模拟技术及航道回淤深化认识等一系列科技成果并开展应用,为工程的顺利实施提供了理论与技术保障。
创新成果:
(1)多目标河口航道治理工程总平面布置方案创新
南槽进口段窜沟发育、河势恶化,通过河演分析、数物模研究、生境调研等,提出了“限流、护滩”的整治思路,避开生态红线布置江亚南沙护滩堤,以遏制窜沟发展,形成航道的稳定边界条件。系统考虑长江口航道体系的通航格局及南槽航道的功能定位,利用仿真模型等方法计算分析各航道通航能力,创新提出了南槽一期人工航道通航标准及“双向多线人工航道+两侧自然水深航道”的复式航道平面布置方案。
(2)河口整治建筑物结构优化和精准高效施工装备和工艺创新
针对长江口高海况条件下水上施工安全风险高、质量控制难度大等问题,研发了新型高性能复合土工织物应用于袋装砂堤心结构,创新利用航道疏浚砂作为筑堤材料;创新了半圆体吊装孔设计和整套吊安工艺,研发了半圆体主动脱钩吊具及出运自动行走运输系统;研发了疏密组合式联锁块软体排新结构、基床抛石振动密实整平技术和一体化船舶等专用设备和施工工艺;全面提升了工程安全、智能、高效、生态的建设水平。
(3)复杂潮汐河口推移质观测、模拟技术及航道回淤机制认识创新
南槽多滩多槽、径潮流相互作用,水沙运动机理复杂。工程研发了复杂潮汐河口推移质泥沙输移观测仪器和分析方法,获取了长江口现场推移质输沙率;提出了考虑不同输沙特征的推移质输沙率计算新方法,解决了兼顾不同动力强度下的推移质输沙率计算的难题;研发了含推移质输沙模块的长江口三维数模模拟技术,实现了航道月度回淤量精确预测并指导维护施工;揭示了南槽航道受推移质和悬移质影响的回淤机理和回淤物理过程。
实施应用效果:
工程实施后稳定了南槽进口段河势,达到预期整治效果,实现了航道治理、河势控制、生态保护等多目标融合共赢发展。工程还产生了显著的经济和社会效益。南槽航道2023年通航船舶19.1万艘次,货运量4.37亿吨,航运直接经济效益年均约11.8亿元;北槽深水航道也更好实现“深水深用”提升效益。
主要完成单位:
交通运输部长江口航道管理局、中交上海航道勘察设计研究院有限公司、上海河口海岸科学研究中心、中交第三航务工程勘察设计院有限公司、中交第一航务工程局有限公司、中交第三航务工程局有限公司、中港疏浚有限公司、水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院、中交第二航务工程勘察设计院有限公司
主要完成人:
高敏、李文正、季岚、陈复奎、沈淇、应铭、陈海峰、姜立志、汤宇、施军、盛皓、何冬明、路川藤、储华军、安琪、石进、赵德招、赵张益、程海峰、薛为
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