港口航道疏浚工程中泥沙运移规律及防治技术研究

引言

全球贸易持续增长，港口作为水陆交通的关键节点，在货物运输中扮演着关键角色。港口航道是船舶出入港口的关键通道，其通航状况直接影响港口运作效率和未来发展潜力。然而，受自然和人为因素影响，航道内泥沙淤积，造成航道水深减少，通航能力降低。为确保航道畅通，需定期进行疏浚，但频繁疏浚耗费巨大资源，并可能对环境产生负面影响。因此，深入研究泥沙运移规律，开发有效的泥沙防治技术，对降低疏浚成本、提升航道维护效率及保护环境具有重大意义。本文对泥沙运移规律和防治技术进行深入研究，为港口航道的可持续发展提供科学支持。

一、港口航道泥沙运移规律研究

（一）泥沙来源分析

港口航道泥沙的来源多样，主要分为自然和人为两大类别。自然来源构成了泥沙的主要来源，其中流域输沙是其核心部分。河流在流动时携带大量泥沙，当水流进入海洋或港口航道区域并减速时，泥沙会逐渐沉积。不同流域的地质状况、气候特点以及植被状况各异，这导致了河流的含沙量各不相同。以黄土高原为例，那里的河流因黄土层松散易侵蚀，其含沙量通常较高，对港口航道的泥沙淤积有显著影响。

（二）泥沙运移影响因素

水流是决定泥沙迁移的关键因素之一，其速度、方向和流量的变化显著影响泥沙的移动。水流速度快时，其携带泥沙的能力增强，能带走更多泥沙；而水流速度降低时，携带能力减弱，泥沙则容易沉积。在港口航道，由于航道的形状和水深等特性，水流速度和方向会变得复杂，这使得泥沙在航道中的分布呈现出特定的模式。比如，在航道的弯曲部分，水流会产生离心效应，使得内侧（凹岸）的水流速度较高，外侧（凸岸）的水流速度较低，这会导致泥沙在凸岸一侧堆积。

波浪对泥沙运移的影响也较为显著，尤其是在近海港口航道。波浪具有一定的能量，能够掀起海底的泥沙，使其处于悬浮状态，并随着波浪的传播而运移。波浪的高度、周期和方向不同，对泥沙的扰动和搬运能力也不同。在强波浪作用下，大量的泥沙会被带入航道，造成泥沙淤积。同时，波浪与水流的共同作用会使泥沙的运移更加复杂，两者的叠加可能会增强或减弱泥沙的搬运能力。

二、港口航道泥沙防治技术研究

（一）工程防治技术

疏浚是港口航道泥沙管理中普遍采用的技术手段。它通过挖泥船等工具移除航道中的沉积泥沙，确保航道达到预定水深。疏浚工作分为维护性和基础性两种，前者是对航道的定期清理以保持畅通，后者是在航道建设或改造中的大规模清理工作。选择合适的挖泥工具和疏浚方法对于提升效率并降低对周围环境的影响至关重要。例如，使用环保型挖泥船能够减少泥沙的扩散，减少对水生生态的损害。

丁坝与顺坝工程也是有效的工程防治技术。丁坝是一种与岸线垂直或斜交的建筑物，其主要作用是束窄水流，提高水流速度，增强水流的搬运能力，减少泥沙在航道内的沉积。丁坝可以布置在航道的一侧或两侧，根据航道的具体情况确定丁坝的长度、间距和布置方式。顺坝是一种与岸线平行的建筑物，其主要作用是引导水流，调整水流方向，减少波浪对航道的影响，同时也可以起到一定的防沙作用。顺坝可以与丁坝配合使用，形成完整的防沙体系。

航道整治工程通过调整航道的平面布置、水深和边坡等参数，改善航道的水流条件，减少泥沙淤积。例如，拓宽航道断面可以降低水流速度的变化幅度，减少泥沙的沉积；加深航道水深可以增加水流的挟沙能力，使泥沙不易沉积。此外，通过整治航道的进出口段，改善水流的流入和流出条件，也可以有效减少泥沙的进入。航道整治工程需要结合航道的泥沙运移规律和地形地貌条件，进行科学的设计和施工。

（二）生态防治技术

植被恢复是一种重要的生态防治技术，通过在港口航道周边的河岸、海岸等区域种植适宜的植物，利用植物的根系固定土壤，减少土壤侵蚀，从而降低进入航道的泥沙量。植物的茎叶还可以减缓水流速度，降低水流的搬运能力，使泥沙在植被区域沉积。选择合适的植物种类至关重要，应选择根系发达、适应性强、耐盐碱的植物，如芦苇、碱蓬等。植被恢复不仅可以起到防治泥沙淤积的作用，还可以改善生态环境，增加生物多样性。

生态护岸技术是在传统护岸技术的基础上发展起来的，它结合了工程措施和生态措施，在保护岸线稳定的同时，减少对生态环境的破坏，起到防治泥沙淤积的作用。生态护岸通常采用天然材料，如石材、木材、植物等，构建具有一定透水性和生态功能的护岸结构。这种护岸结构可以减缓水流速度，促进泥沙在岸线附近沉积，减少进入航道的泥沙量。同时，生态护岸还可以为水生生物提供栖息地，改善水体质量。

人工湿地技术也可以应用于港口航道泥沙防治。人工湿地是一种模拟自然湿地生态系统的人工生态工程，通过湿地中的土壤、植物和微生物的共同作用，对水体中的泥沙和污染物进行净化。当含有泥沙的水流进入人工湿地后，水流速度减缓，泥沙会在湿地中沉积下来，植物的根系也可以吸附部分泥沙。人工湿地不仅可以减少航道的泥沙淤积，还可以净化水质，具有良好的生态效益。

结语

探究港口航道疏浚中泥沙的移动及防控策略对于保障航道通行、提高港口运作效率、降低维护成本以及保护生态环境至关重要。了解泥沙的来源对于识别自然和人为因素对航道淤积的影响至关重要，这有助于制定有针对性的防控措施。尽管如此，研究在泥沙运动规律和防控技术上仍面临挑战，例如在复杂水文条件下预测泥沙移动的困难，以及生态防控技术的长期效果尚待证实。未来的研究应鼓励跨学科合作，结合先进的监测和数值模拟技术，深化对泥沙运动机制的认识，提升预测的准确性。同时，开发和推广更高效、环保的防控技术，推动航道泥沙管理向更为环保和可持续的方向发展。

参考文献

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