三维水沙模型在航道减淤措施中的应用

山东滨州港港区于2015年11月经历一次大风骤淤过程,造成原有3万t级航道严重淤积,建设和发展滨州港,航道的骤淤治理是关键。基于三维潮流泥沙模型FVCOM及波浪模型SWAN,考虑水动力和泥沙间的相互作用,建立了基于新型三维辐射应力的三维水沙模型,依据2014年全潮水文观测资料对此三维水沙模型进行潮流场、波浪场及悬沙场的模拟和分析,验证了模型的可靠性,并计算了大风条件下现状航道淤积量和延长出水堤堤头位置至7.5 m方案和9.0 m方案的淤积量,分析了导致航道淤积的原因。模拟结果的对比论证表明,出水堤延伸越远,航道减淤量越大,但出水堤继续延伸后单宽减淤量会逐渐降低。本研究可为航道淤积治理及减淤措施设计等提供参考。

粉沙质海岸航道运维期骤淤防治标准研究

黄骅港处于淤泥粉沙质海岸,港区航道的骤淤防治重现期为10年。黄骅港煤炭港区建成20余年来,其吞吐量逐年增加,作为煤炭枢纽港的重要性进一步凸显。煤炭港区航道进入运维期后,疏浚维护力量得到加强,航道淤积特点也发生一定变化,泥沙淤积资料进一步完善,航道骤淤防治标准具备进一步提升的条件,以加强航道抗风险能力。本文通过对泥沙淤积实测数据的分析,提出除防治航道一次大风骤淤外,需关注连续多频次低重现期大风骤淤,其造成的累加骤淤量不可忽视。根据环境条件变化及淤积特点,提出了黄骅港煤炭港区航道运维期骤淤防治标准,可作为航道备淤深度确定依据,以及其他粉沙质海岸航道运维期骤淤防治标准确定的参考。

基于Copula理论的高桩码头岸坡可靠性分析

高桩码头岸坡稳定性对整体码头结构安全至关重要。为进一步探究高桩码头岸坡土体强度参数相关性及空间变异性对高桩码头岸坡可靠性的影响规律,基于Copula理论考虑岸坡土体参数的联合概率分布特性,采用PLAXIS计算平台建立高桩码头-岸坡体系数值计算模型,进一步通过Python API接口,编译完成了可自动数据交互与求解的外挂子程序SAPW,并实现了高桩码头岸坡体系参数化前处理、样本工况计算和可靠性求解的一体化、全链条可靠性分析框架流程,并在此基础之上结合蒙特卡罗模拟方法,开展了相关数值计算与参数化分析,探讨了黏聚力、内摩擦角变异系数以及二者相关系数对高桩码头岸坡可靠性的影响规律。结果表明:在高桩码头设计与分析中,忽略土体参数相关性和空间变异性会高估岸坡失效概率,进而导致相关可靠度分析偏于保守,在高桩码头岸坡可靠度分析中宜采用多种Copula函数进行综合考虑。

高桩码头桩群对水动力参数影响的数值模拟

桩基码头是常用的码头结构形式,应用广泛。高桩码头桩群基础改变了周围水动力场,引起泥沙冲淤规律的变化,从而对码头结构稳定性产生影响,研究圆柱桩群阻力特性,对水流和底床冲淤变化研究具有重要意义。基于FVCOM的三维水动力模型,将桩柱绕流阻力等效为水流阻力,提出一种桩群阻水效果的概化方法,通过增加桩群阻力项来研究桩群对水动力环境参数的影响,构建了群桩下方和后方水动力规律的三维水动力改进模型。该模型应用于舟山某高桩码头附近流场的模拟计算,结果与实测值吻合良好,证明了模型的有效性;计算结果表明,桩群影响使得码头后方的流速减小,比码头前方减小约67%。所构建的模型可进一步研究高桩码头下方和后方冲淤演变规律,为码头建设和运维提供技术支撑。

基于知识图谱和熵值优化的高桩码头模糊评估

高桩码头应用广泛,在其服役期内可能受到超载、淤积、环境腐蚀等因素影响,出现结构性能退化,对其进行服役性态评估具有重要价值。基于已有行业规范与工程案例整理了中国常见码头结构形式的服役性态评估指标体系,采用Top-down方式创建指标体系的知识图谱,并利用visNetwork工具包编写指标体系内核代码与BS架构交互界面。结合AHP-FCE法与评估指标进行码头服役性态评估:建立评语集与评估等级集进而得到模糊评估向量;采用熵值法(EM)对层次分析(AHP)中的权值进行修正,从而实现客观赋权。最后,以中国东南沿海某海港高桩码头结构为例进行流程演示,结合该工程特点从知识图谱中抽取安全评估指标并建立该工程分级评估系统,分层计算模糊评估向量并得到码头整体安全等级为A级。该结果与工程检测机构评估结果一致,验证了所建知识图谱的适用性与修正的AHP-FCE法的正确性,说明该方法可推广应用于其他各类码头结构的运维评估。

考虑清淤策略的桩基时变可靠度分析

为发展淤积岸坡-高桩码头相互作用体系结构可靠性分析方法,基于Fick第二定律推导了能考虑氯离子侵蚀效应的二维扩散模型,并采用时间离散法提出了一种综合考虑结构抗力衰减、淤积作用量化和预测,以及桩基受力变形分析的高桩码头桩基时变可靠度数值计算方法。并结合以目标可靠度为导向的清淤策略,编写了淤积岸坡-高桩码头体系时变可靠度外挂求解程序DPRP。在此基础上,开展了多工况计算分析,探讨了高桩码头桩基时变可靠度的演化规律。计算分析结果表明:码头近海侧桩基可靠度更易低于目标可靠度,在实际工程中需重点养护与修复;泥沙淤积作用会降低多数桩基时变可靠度,而对于近海侧及近岸侧且向岸倾斜的斜桩,其时变可靠度则会因泥沙淤积作用而增大。该高桩码头桩基时变可靠度数值求解流程框架及对应外挂子程序DPRP,可为高桩码头-岸坡相互作用体系的相关工程设计与可靠性评价提供参考。

考虑参数空间变异性的高桩码头-岸坡体系可靠性分析

为进一步发展高桩码头-岸坡体系结构可靠性分析方法,基于KL-Copula互相关随机场模拟方法,综合考虑了岸坡土体参数空间变异性与其相关结构及大小的影响,提出一种岸坡-高桩码头体系互相关随机场模拟与可靠性求解数值实施流程,并基于PLAXIS计算程序平台,编写了高桩码头-岸坡体系互相关随机场模拟与可靠性分析外挂求解程序KLCPRP。在此基础上,进一步结合非侵入式随机分析方法进行相关算例分析,探讨不同岸坡强度参数Copula函数结构对互相关随机场模拟和高桩码头结构可靠性求解的影响规律。计算分析结果表明:不同Copula函数结构所对应模拟样本的线性相关系数、秩相关系数均存在一定差异性;对于有限实验数据情况,Gaussian Copula函数结构会导致随机场计算结果偏于保守;所提出的KL-Copula模拟随机场数值实施流程及对应外挂求解程序KLCPRP具有良好的精度和有效性,可为高桩码头-岸坡相互作用体系的相关工程设计及安全评价提供理论参考。

田湾核电站取水头部总体布置中考虑的几个问题

结合田湾核电站取水头部总体布置,叙述了根据当地自然条件,遵循核电工程标准,进行海上取水构筑物平面设计时考虑的几个重点问题。

海运船舶现状和发展趋势及对我国港口建设的影响

通过对我国海港工程设计船型尺度规范修订的回顾,分析了影响我国港口建设的船舶类型、规模的发展趋势。对集装箱船、干散货船、原油船等典型海运船舶船型现状和发展状况进行了分析,提出了三大货类船舶大型化发展的趋势及主力船型。船舶大型化发展直接影响了我国港口建设,船舶大型化也对我国离岸建港技术、深水长航道建设、港口工艺设备配置等方面提出新课题。

粉沙质海岸港口水域平面布局特点

从工程泥沙角度建议将泥沙中值粒径在0.03 mm≤d50≤0.10 mm的海岸定义为粉沙质海岸。粉沙质海岸泥沙具有易起动、沉降快、密实快的特性,由此决定了粉沙质海岸港口泥沙淤积的特点。与港口工程密切相关的近岸区域可分为淤涨型、侵蚀型和动态平衡型,同一地点,海岸地貌特征随外界影响因素的变化而变化。根据粉沙质海岸港口的泥沙淤积特点和实际经验,提出了在粉沙质海岸进行港口水域平面布局时应重点考虑的因素。根据已建港口情况,论述了适合粉沙质海岸的港口平面布局模式及应遵循的原则。

基于与环境相协调的韧性海岸工程建设策略

对于海岸工程所遇到的自然灾害,仅以加大结构尺度与结构强度的传统方法应对是不可取的。改变传统理念,通过改善工程与环境的关系,提高工程韧性是较合理的选择。韧性海岸工程以工程系统与环境相协调,具有吸收和适应自然力、灾害情况下维持其功能以及灾后可快速恢复的能力为特征。针对港口工程、海岸及港口防护工程建设提出了韧性工程实施策略及方法。以韧性工程理念对港口规划与平面布置、复杂环境下的码头结构及航道工程设计提出优化原则与方案。海岸及港口防护工程可采用多重防护、吸收性防护、变形型防护及生态型防护等类型,以改善工程与环境的适应性,增强工程韧性。

唐山港京唐港区泥沙运动特征与海岸性质界定

海岸性质的界定,是港口航道减淤措施合理布置的关键。通过地形资料和现场测量资料对京唐港区的水下地形地貌特征、泥沙特性以及沿岸输沙特点等进行了分析研究。研究结果表明,京唐港区泥沙中值粒径大于0.06 mm、沉积物中黏土含量小于15%、岸滩坡度通常大于1/1 000;泥沙运动具有沿岸泥沙运动特征,但与沙质海岸又有所不同,存在复合沿岸输沙,尤其在风暴潮期间,大浪产生的破波沿岸流与风暴潮潮流叠加,产生更为强烈的沿岸输沙能力。在粉沙质海岸定义基础上,将京唐港区海岸界定为细沙粉沙质海岸。在京唐港区航道防波挡沙堤布置上考虑复合沿岸输沙,取得良好效果。

半开敞式码头顶面高程确定方法的探讨

阐述掩护条件介于掩护式及开敞式码头之间的半开敞式码头概念 ,提出了半开敞式码头的界定条件 。

粉沙质海岸港口航道骤淤防治标准研究

介绍粉沙质海岸界定标准中的泥沙中值粒径参数值,以及粉沙质海岸不同类型划分。结合港口航道淤积特点,提出粉沙质海岸港口航道泥沙骤淤防治设计标准问题;将重现期概念应用于骤淤统计,以此衡量骤淤的强弱;同时,对骤淤重现期的合理防治标准进行论证,给出建议标准值。

海港港址选择技术发展

回顾了我国海港港址选择历程及技术成果。结合近些年港口选址建设遇到的海岸新特征,阐述了我国海岸分类标准。针对不同海岸性质从自然环境角度论述了我国海港港址选择的技术发展,对于地貌、水文等自然条件复杂的粉沙质海岸论述了港口选址建设所取得的成果,并提出发展展望。

P-A 关系及其工程应用

应用潮汐道理论中的Ｐ（纳潮量）—Ａ（过水断面面积）关系，进行港口航道的整治，通过实际工程验证，整治工作较为成功，同时对Ｐ—Ａ关系在一般港口航道设计中的应用进行了探讨，并提出一般设计原则。

侵蚀性粉沙质海岸港口设计相关问题探讨

我国在侵蚀性粉沙质海岸建设港口还缺乏足够的经验。本文结合盐城港滨海港区起步工程,对侵蚀性粉沙质海岸建港条件进行了分析。结合研究成果提出适应此种海岸自然条件特征的港口平面布局,提出了在侵蚀性粉沙质海岸建设港口应遵循的原则,并对相关问题进行了探讨,为类似条件港口设计提供借鉴。

黄骅港综合港区起步工程中几个关键问题研究

在粉沙质海岸建港技术相关研究成果的基础上,分别研究了港区总体布置形式、航道布置、与煤炭港区航道的相互影响和防波挡沙堤主尺度等问题。综合港区总体采用近岸填筑加防波挡沙堤布置模式,新建航道与煤炭港区外航道平行,两航道在泥沙淤积方面有相互掩护作用。起步工程实施效果证明在粉沙质海岸建设大型综合性港口是可行的。

考虑泥沙骤淤影响的航道通航标准研究

结合我国几个典型粉沙质海岸航道工程设计的应用实例,提出在确定粉沙质海岸上泥沙淤积较严重航道的通航标准时,需考虑泥沙骤淤影响的观点:即应在一般航道作业标准的基础上,考虑航道可能发生某种程度泥沙骤淤的情况,综合确定航道通航的最大船舶吨级标准。该标准可作为确定航道整治建筑物尺度、强淤积区备淤深度等参数,确定防沙堤口门位置和验算航道通过能力等的依据。本研究提出了该标准确定的原则与方法,可为类似工程提供参考。

海运船舶现状和发展趋势及对我国港口建设的影响

通过对我国海港工程设计船型尺度规范修订的回顾,分析了影响我国港口建设的船舶类型.规模的发展趋势。对集装箱船、干散货船、原油船等典型海运船舶船型现状和发展状况进行了分析,提出了三大货类船舶大型化发展的趋势及主力船型。船舶大型化发展直接影响了我国港口建设,船舶大型化也对我国离岸建港技术、深水长航道建设、港口工艺设备配置等方面提出新课题。