胶莱海运河水动力模型及可行性分析

来源:山东水利学会、山东省水利科学研究院   发布时间:2015-05-21 04:08:11 

.胶莱河及河口概况

胶莱河位于胶东半岛泰沂山脉与昆仑山脉之间,干流全长130km,总流域面积5478.6km2,流域内平均降水量730mm 70%降水集中在汛期。

胶莱河分为南北胶莱河。北胶莱河自平度的宅科,经高密、昌邑至莱州市海仓口汇入莱州湾,全长100km,流域面积3978.6 km2,多年平均径流量2.53亿m3;南胶莱河沿平度边界从宅科经亭兰乡于胶南市前店口东南入大沽河,汇入胶州湾,河长30km,流域面积1500km2

北胶莱河河口附近平均海平面1.00m,平均大潮差138cm,小潮差66cm。大沽河口的胶洲湾平均海平面2.39m,为典型半日潮,最高潮位5.36m,最低潮位-0.62m,平均高潮位3.77m,平均低潮位1.00m,潮位差为1.9~3.5m

.胶莱人工海河的目的及规划

在研究方案中,胶莱人工海河长约130km,长度仅次于全长195KM的苏伊士运河。水深6m10m6m水深可通6000吨级货轮,10m可通万吨轮。如果按照宽度500m计算,包括海河开通、港口建好、隔岸两公里开发区带实现“五通一平”,整个计划需要1000亿元人民币。

开挖胶莱海运河的目的是使南北两海湾的海水贯通,实现通航及改善渤海湾水质之功效。

.模型试验的必要性

在设计运河时需要考虑的问题很多,但是要实现水的流通,必须有足够的水动力以实现水的流动,并具有一定的流速。如果水实现不了流动,则两湾贯通的设想就实现不了,河道将很快被淤积至不能发挥正常功能。两海湾潮位差只有1米左右,而长度有130000米,比降太小,如何依靠自然的力量形成流动,是一个棘手的问题。

水工模型试验是必须的,因为在130多公里长的河道上,边界条件又非常复杂,不可能只靠计算来设计河道的各项参数,进而判断整个河道的流势以及产生的影响。只有通过水工模型试验,才能较为准确地模拟出实际情况,观测两海湾进出口的流态,为规划及设计提供依据。

四.水动力模型试验设计

经过水工模型试验,可以解决以下几个问题:

1、通过模型试验模拟整个河道在两湾不同潮位差、潮流量的流速、流量。并通过测量,发现流态不好的河段,通过修改河道形状,使整个河道具有良好的流态。同时可以观测两个海湾的进出口出的流态。以有利于水质交换及良好的进出口流态。

2、通过流速、流量的测量,计算两个海湾的水量交换率及交换总量,预测水质交换后对环境的影响。

3、通过试验,研究各支流河道对运河的影响。

4、研究在高潮位期,海水的上溯对河道及内河及支流水位及淹没范围的影响。

5、通过动床模型,研究淤积问题。淤积问题应该是该拟建河道最主要的问题之一,因为莱洲湾受黄河的影响,泥砂量大,因此,在水流的作用下必将在河道中淤积。如何预防淤积将是一个重要问题。

现有的基础条件及前期研究基础:

基础条件:600平米的水工模型试验厅及其配套测量仪器和设备。

正在承担南水北调东线工程的质量检测、试验、施工技术咨询,胶东调水工程的质量检测、试验和水土保持检测工作;承担5个大中型水库的安全鉴定工作,1项大型调水工程(日照西水东调)可研报告。开发的具有自主知识产权的灌浆技术、垂直铺塑技术、混凝土添加剂、大型渠道衬砌等大型水利工程应用技术,在东北、河北、南水北调中线(北京段)、我省的中型水库中得到应用,取得了明显的社会经济效益。

我院以大型水利工程为依托,结合检测、试验、监理、施工、咨询等工作,开展了全面的技术服务。南水北调东线、胶东调水工程中,重点推广了混凝土质量检测技术、机械化衬砌高性能混凝土配方试验、大型渠道衬砌设备的研制与应用等。

特别是在沂沭河东调南下工程中,成功开展了大型水利枢纽工程刘家道口闸水工模型试验,为工程设计提供了依据,积累了经验。

其中,“堰闸水利设计与计算”项目获山东省科技进步二等奖,“用迷宫堰改建水库溢洪道提高兴利库容的研究”获山东省科技进步一等奖和国家科技进步三等奖。拥有“渠道坡面砼衬砌自动抹光机(ZL200420038868.2)”、“渠道坡面砼自动振捣成型机(ZL200420038866.3)”和“渠道坡面自动切削成型机(ZL200420038867.8)” 等三项专利。

五、时间人员安排及经费预算

技术顾问:宫崇楠

课题负责人:田志刚

参加人员:李存法、于英武、张金丽

协作单位:山东省潍坊水文水资源勘测局、山东省青岛水文水资源勘测局、莱州市水利局、平度市水利局

项目需要研究经费30万元,主要用于物理模型建造所需要的各项费用,以及观测、计算和分析费用。

六、结束语

开通胶莱海运河是一个系统的工程,涉及的问题很多,但水动力问题是一个最重要的问题。只有在前期的规划和予可行性研究中进行初步的水工模型试验,才能达预期的研究目的。(山东水利学会、山东省水利科学研究院)

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