海港回淤

具有一定水深和平面尺度的海港由于泥沙输送的不平衡而产生的淤积。

海岸泥沙运动形态

海岸泥沙运动的研究和现场观测表明，近岸浅水地区无论是淤泥质黏性泥沙还是非黏性泥沙，在风浪和潮流的综合作用下，其运移形态主要是悬移质，而推移质形态甚微。D≤0.03mm的淤泥质黏性泥沙，其在含氯化钠的海水中的沉降运动并非是单颗粒分散体的沉降运动，而是以絮状团粒的沉降运动体现，絮状团粒沉速要大大超过单颗粒沉速。当D＞0.03mm以后，泥沙的絮凝现象将不再存在。从海岸泥沙运动的研究和应用出发，粒径0.03mm可以视为淤泥质黏性泥沙和非黏性泥沙的分界，这对港口回淤计算至关重要。

海港泥沙淤积（或冲淤）三要素（或三条件）

①泥沙性质，包括泥沙组成、泥沙来源等。②产生泥沙运动的水动力要素，包括潮流、径流、波浪等动力特性。③促使泥沙运动出现冲、淤的环境，指新建海岸工程如开挖航道、建堤等破坏了天然状态下泥沙冲淤平衡或准平衡的运动规律。这3个条件缺一不可，否则泥沙冲淤将不可能发生。

淤泥质黏性泥沙的航道回淤

根据淤泥质海岸风浪和潮流综合作用下的泥沙运动研究成果、泥沙沉降特性研究成果以及现场泥沙淤积观测资料，在20世纪80年代初中国提出了海港航道回淤计算方法，经10余年的应用检验和修订，于1999年作为海港水文规范发布实施。航道回淤强度由下式表述：

式中，等式右边第1项代表含沙水体横越航道造成的淤积强度；第2项代表含沙水体顺流航道产生的淤积强度；ω为黏性泥沙的絮凝沉速，一般取ω=0.0004～0.0005，m/s；t为淤积历时，s；d₁、d₂分别为航道经过海区的平均水深和航道开挖水深，m；θ为水流与航道轴线所交之锐角，（°）；k₁、k₂为经验系数，分别为0.35和0.13；S₁为对应于航道经过海域，其平均水深为d₁所具有挟沙力的平均含沙量，kg/m³；γ₀为淤积体干密度，kg/m³。在缺乏现场观测资料时，S₁和γ₀分别可按以下两式确定：

式中，γ_s为泥沙颗粒容重，一般取γ_s=2650，kg/m³；v₁、v₂分别为该海区平均流速和波动水体的水平平均振动速度，m/s；H为波高，m；C为波速，m/s；D₅₀为泥沙中值粒径，mm。对于航道经过的浅水海区，当其水深d₁的变化比较大时，可沿航道分段取不同的平均水深d₁和其相应的v₁、v₂、S₁及θ，进行回淤强度的分段计算。

两类淤泥质海岸的港池回淤

（1）开敞式港池（图1）。图1（a）的码头与陆岸平行，港池紧贴岸边；图1（b）的码头与港池离岸一定距离，码头与栈桥均为透空式高桩梁板结构，几乎不改变近岸水流流路。这类开敞式港池的回淤，在某些条件下可用式（1）右边的第1项或第2项进行计算。对于图1（a）所示顺岸码头的港池，当其港池的长宽比L/B＞10，且d₁/d₂＞0.6时，其回淤强度可按顺流航道回淤情况考虑，取θ=0时，式（1）即成为

若L/B＜10，且d₁/d₂＜0.6时，或者其中有一个条件不满足，如图（b）所示透空式栈桥码头的港池，其回淤强度按θ=90°时式（1）计算：

图1 开敞式港池示意图

（a）船舶顺水流靠泊；（b）船舶垂直水流靠泊

（2）有掩护港池（含挖入式港池）。涨、落潮时，口门是水流进、出港口的惟一通道，港内除码头、港池外还存在有部分水下浅滩。这类港池回淤强度可按下述经验公式计算：

式中，A为港内水下浅滩面积，m²；A₀为港内总水域面积（含港池和水下浅滩），m²；k₀为经验系数，一般取k₀=0.14～0.17。

对于多港池的大型港口，由于港池处在港内不同位置，其回淤强度也不相同。若港池水深相同，近口门者回淤强度大，远离口门者回淤强度小，因此多港池回淤强度计算要分区进行，这时式（6）写成下列形式：

式中，S_i＋1为计算第i＋1号港池单元的含沙量，kg/m³；d_2（i＋1）为第i＋1号港池单元的开挖水深，m；A_i＋1、A_0（i＋1）分别为第i＋1号港池单元的水下浅滩面积和该单元的总水域面积，m²；ΔH为平均潮差，m；N为相应于淤积历时t内的潮数。

图2 有掩护港池示意图

按式（7）、式（8）计算港内不同部位港池的回淤强度时，从口门开始依次划分港池单元1、2、3…，见图2，然后从距口门最近的1号单元开始，逐一向内计算。划定单元后，各单元参数d₁、d_2（i＋1）、A_i＋1、A_0（i＋1）等都是确定的值，仅S_i＋1要利用式（8）计算求得。计算第1单元的回淤强度时，i＝0，P₀＝0（即口门外水域不冲不淤），S₁＝S₀（即含沙量为口门外浅水域的含沙量）。计算第2单元的回淤强度时，按式（8），含沙量系经过1号单元落淤之后而减小了的值。计算第3单元的回淤强度时，含沙量则是经过1号、2号单元落淤后减小了的值。依此类推，至口门最远的港池单元。

非淤泥质海岸的航道回淤

凡是以悬沙落淤产生的航道回淤，不论是淤泥质黏性泥沙还是非黏性泥沙，式（1）和式（6）在结构上应是合理的。实践表明，悬移质泥沙运动是海岸泥沙运动的主要形态，这就给式（1）和式（6）等拓宽用于非黏性泥沙提供了可能，但对公式中的ω和S₁这两个参数，需作如下修正。

对于D＞0.03mm的非黏性泥沙，因其不存在絮凝现象，故ω应代之以分散体的单颗粒沉速（ω_k）。至于S₁，对于非淤泥质海岸，若缺乏具有挟沙力的含沙量资料，在借用式（2）时需作修正。修正的原则是，应反映黏性泥沙和非黏性泥沙在运动过程中的特性。据此并结合经验，用于非黏性泥沙时，式（2）修正为

式中，F为修正系数；D₀为特定粒径，D₀＝0.11，mm；α为特定面积，α＝0.0024，mm²；D_k为粒径不小于0.03mm的泥沙粒径；S_k为粒径对应于D_k的含沙量，kg/m³。显然，当D_k＝0.03mm时，F＝1。

对于粒径D＜0.03mm的分散体泥沙，因其存在絮凝现象，均采用此当量粒径，取ω=0.0004～0.0005。在实际的回淤计算中，粒径0.03mm可以作为黏性泥沙（存在絮凝）和非黏性泥沙（不存在絮凝）的分界点。

河口航道回淤及整治

在河口地区，一般水流与航道走向是一致的，回淤强度仍可按式（4）计算。若河口地区泥沙的粒径大于0.03mm，在应用式（4）时，其ω和S₁应做前述的修正。