粤港澳大湾区背景下广东省绿色航运发展分析

本文明晰了绿色航运内涵及要素组成,从航道、港口和船舶三个方面分析了广东省航运现状,指出其航运发展不足及协同绿色发展的必要性,从结构调整、技术升级和管理优化三个角度提出了粤港澳大湾区背景下广东省未来绿色航运发展的举措,成果可为广东省绿色航运发展提供参考。

岷江河口汇流特征及浅滩整治水位

山区支流河口航道受干、支流“博弈”影响,兼具天然河流和回水顶托段水文泥沙的双重特性,分析两江水沙条件、汇流特征、顶托影响对研究支流河口段航道治理具有重要意义。本文以岷江河口为例,采用1960—2020年金沙江、岷江实测水文泥沙资料,基于Copula函数理论构建两江退水期日均流量联合分布模型,建立岷江河口段航道枯水河床造床作用函数,提出山区支流河口段航道浅滩整治水位的量化方法。研究结果表明:①受流域上游水库大规模开发建设以及人类活动因素影响,岷江下游年径流量及输沙量呈显著减小趋势,但枯水期流量呈显著增加趋势;②金沙江对岷江河口段壅水作用总体表现为汛期强于枯水期,对岷江汛末至枯水期时段冲刷航槽、维持岷江河口段航道水深创造了有利条件;③岷江河口壅水高度随汇流比增大而增加,且两者呈明显的正线性相关关系;④岷江河口变动壅水区范围内整治水位应遵循羊角石以上按照非顶托河段采用设计最低通航水位以上1.5 m的原则,羊角石—杨家滩河段整治水位则应自上而下采用设计最低通航水位以上1.5~2.0 m渐变增加的原则。

河湖两相条件下昌江航道最高通航水位确定方法分析

受下游鄱阳湖河湖两相关系影响,昌江航道沿程水情复杂。合理确定昌江航道沿程最高通航水位,对昌江拟建丽阳枢纽建设、桥梁缆线等跨河建筑物拆改建的经济合理性具有重要意义。

梯形透空丁坝局部水动力特性对底栖动物生境演替的影响机制

针对因梯形透空丁坝局部水动力特性对底栖动物栖息地的影响机制尚不明确,限制了此类结构的大范围推广应用的问题,依托长江深水航道建设的示范应用工程,构建三维水动力数值模型,选择中华绒螯蟹为指示物种,研究了不同径流条件下梯形透空丁坝局部水动力特性及其对指示物种栖息地的影响;结合梯形透空丁坝不同时期沉积物和底栖动物的监测数据,分析了梯形透空丁坝对底栖动物生境演替的影响机制。结果表明:梯形透空丁坝迎流面产生的上升流将主流引导至丁坝后上方,在汛期为中华绒螯蟹提供了避洪场所;坝内及坝后较小的流速和丰富的流场结构为中华绒螯蟹提供了索饵场和越冬场。

梯形透空丁坝局部冲淤演变对底栖动物群落的影响

依托长江南京以下12.5 m深水航道中梯形透空丁坝示范应用工程,建立泥沙运动数值模型,结合现场监测数据,分析了梯形透空丁坝周围底栖动物群落组成和栖息密度,采用香农维纳指数、辛普森多样性指数和Pielou均匀度指数分析底栖动物物种多样性,揭示梯形透空丁坝局部冲淤演变对底栖动物群落的影响机制。结果表明:床面泥沙在梯形透空丁坝坝前淤积,以中值粒径0~0.25 mm的沙质底质为主,有利于双壳类、寡毛类等底栖动物的穴居;坝内空腔和坝后床面相对稳定,以中值粒径0~0.1 mm的浮泥底质为主,为摇蚊类、寡毛类等底栖动物营造了适宜的索饵场和缓流生境;梯形透空丁坝局部底栖动物群落组成相对稳定且多样,梯形透空丁坝能为不同的底栖动物提供栖息场所,并为鱼类等水生生物提供丰富的饵料和适宜的栖息场所。

大型水库群蓄水后下游河道枯水期流量增幅估算

随着流域上游大型水库群建设,由于“蓄丰补枯”的调节方式,下游河道枯水期流量增幅明显,对航道条件改善具有重要意义。在金沙江下游控制性水文站历年水文资料的基础上,对不同时期水库群建设后河道枯水期流量变化进行分析,提出一套基于水库群调节库容的下游河道枯水期不同保证率流量增幅的理论计算方法,并定量预测了乌东德、白鹤滩运行后向家坝站95%保证率流量为2 172 m3/s,与实际统计的2 007 m3/s较为接近。此理论计算方法可为其他河流梯级水库群建设后,下游航道枯水期流量的估算提供借鉴。

梁板式高桩码头结构内力计算方法探讨

梁板式高桩码头结构计算一直是工程设计中的核心问题之一。在梳理归纳目前设计工作中常用码头结构内力计算方法的基础上,以宁波-舟山港某码头工程为例,结合STAAD.Pro有限元计算分析软件,对比分析了平面模型、考虑面板空间模型和忽略面板空间模型计算方法适用性。结果表明:与考虑面板空间模型计算结果相比,采用平面模型与忽略面板空间模型计算出的结构内力较接近,计算结果较大、偏安全保守;面板的约束作用减小了纵横梁内力,并使基桩轴力更加均衡,合理考虑面板对纵横梁的影响可提高码头结构设计水平。研究成果可为国内其他高桩码头结构设计中内力计算方法选取提供一定的借鉴和参考。

西江干线邕宁至西津枢纽段通航水深条件研究

为充分利用西江干线航道水深资源,支撑平陆运河工程建设规模,文章以西江干线邕宁至西津枢纽航段为对象,利用两枢纽间二维水流数学模型研究了汛期、非汛期不同流量保证率及西津坝上运行水位下的航段通航水深条件。结果表明:最小航深随着流量保证率的减小而增大;西津坝上水位常遇情景下,汛期、非汛期流量保证率40%~90%对应最小通航水深分别为7.44~6.74 m、8.97~8.92 m;西津坝上水位下限情景下,汛期、非汛期沿线最小通航水深基本达到5.4 m。研究成果可为平陆运河工程初步设计中船闸门槛水深等确定提供相关依据。

昌江新建丽阳枢纽上游引航道口门区通航水流条件研究

在通航河流梯级枢纽建设中,受制于上下游水位衔接、库区淹没等因素,坝址往往难以选择在通航水流条件较好的顺直开阔段,其中以河道缩窄段最为典型。文中以规划的江西昌江新建丽阳枢纽为例,采用二维水流数学模型,对拟建枢纽上游引航道及口门区通航水流条件进行了计算与分析,并针对横流较大的问题,从隔流堤长度、导流墩布置等方面提出了一系列优化措施,并对不同措施的改善效果进行了综合分析,最终提出了满足汛期正常通航的船闸上游引航道口门区推荐布置方案,研究成果可为其他类似河段枢纽船闸口门区通航水流条件优化提供一定的技术借鉴。

岷江下游易冲蚀边滩段航道治理动床模型试验研究

山区冲积性河流在河道宽阔段易形成滩槽交错的河势,在汛期因主流取直而冲蚀边滩,导致大量泥沙进入河槽引起航道淤浅,一直是航道工程中重点关注的问题。本文借助于岷江下游新开河滩群河工物理模型,对其中背时滩~令牌石滩段的水沙输移特征、航道整治工程前后输沙路线和河床冲淤特性进行了分析,从避开边滩泥沙落淤区的角度,对下段令牌石滩段的航槽布置方案进行了优化,研究成果支撑了本段航道工程的设计,也可为其他类似滩段航道整治工程提供技术借鉴。

岷江下游典型滩群碍航特性及整治研究

山区河流出峡谷进入丘陵地带,河段滩槽交错、多滩并存、上下联动、滩性复杂,一直是我国西南地区航运开发的重点难题。山区河流碍航滩群治理思路和原则尚不明确,以岷江下游新开河滩群为例,分析复杂滩群的碍航特性、水沙特征和河床演变规律,并结合物理模型和平面二维水沙数学模型对整治方案进行计算分析与优化研究。研究结果表明:对于滩群自上而下“急、弯、险、浅”的问题,要各施其策,对于下“浅”问题,需采用整、疏相结合的手段,依托整治建筑物增强浅段水沙动力;对于中“弯、险”问题,需采用整治建筑物调整水流流路,改善水流流态;对于上“急”问题,应重点拓宽航槽以减缓流速。同时在避免下游滩险整治措施对上游滩险的“急、险”有所恶化的基础上,还需综合协调整个滩群的输沙平衡。研究结果可丰富山区河流复杂滩群整治技术,也可为其他滩群治理提供借鉴。

山区河流航道整治施工对水生态环境的影响

山区河流航道整治一般采取筑坝、疏浚、炸礁、护岸等工程,在施工中不可避免对现状水生态环境造成扰动。以岷江下游航道整治一期工程为例,通过对代表性河段施工前后的水质、浮游生物、底栖动物、鱼类等种类和资源量开展现场监测,研究发现:施工前后水体化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、石油类、悬浮物的浓度有所升高,但均未超过相关标准限定值;藻类、水生维管束植物、浮游动物、底栖动物、鱼类等施工前后无明显减少。因此通过合理的时间、空间的施工避让,航道整治施工对山区河流水生态环境的影响较小。

孤立波作用下排柱附近流动特性数值分析

为了研究孤立波作用下单排圆柱附近的流动特性,基于OpenFOAM开源程序包和修正速度入口造波方法建立三维数值波浪水槽.数值模型与物理模型实验进行对比验证,运用计算结果分析排柱附近自由液面、流线和涡量场的变化规律.结果表明:柱前孤立波壅高达到最大时,自由液面在圆周上三维分布特征明显;柱间水流流动具有典型的浅水长波特征,并在圆柱下游形成的对称漩涡;与单柱相比排柱后方涡动强度增大,涡结构发展呈现纵向拉长、横向缩窄的特征.

航道整治建筑物及防护结构模拟技术研究

航道整治建筑物及防护结构的模型试验中,往往采取一些简化方式进行模拟,由此对试验结果的影响目前尚无定论,试验规程也无相应的技术要求指导试验中防护结构物的模拟。基于相似理论提出了整治建筑物及防护结构模型的相似条件与设计方法。在可调密度易成型复合材料研发的基础上,提出了小比尺防护结构的模拟技术。通过水槽试验研究了软体排联接方式与几何相似偏离对软体排模拟的影响。结果表明小比尺的软体排与框架宜采用密度可调、形状可重塑的复合材料进行模拟;D型软体排的压载块与排布系结简化为粘结方式时,对排体的稳定性与变形特征没有影响;混凝土联锁块软体排采用粘结方式对排体的稳定性无影响,对变形相似初期有一定影响,后期无明显影响;在保证压载块质量相似而放弃几何相似时,将影响排体的临界失稳底流速与失稳模式。研究结果可为防护结构的模拟提供技术参考,也为相关试验规程的修订提供技术支撑。

集运材转弯索道新型转弯导板的研究

简要介绍了林用转弯索道的新型转弯结构。这种转弯结构由于能够自动调节转弯偏角,从而降低了配套设备的成本并可大幅度降低架设工程的难度。

大跨度悬索静力构形和内力计算方法

建立悬索重力曲线方程的差分形式,给出悬索在自重、索端移动、集中力作用下非线性分析的一种简单的有限差分法迭代模型。与有限元方法不同,本方法不需要悬索初始线形,只需要输入悬索两端坐标、索截面面积、弹性模量、初始张力,可计算悬索在不同状态下的张力和线形,算例表明该方法收敛速度快,精度高。

弯曲分汊河段桥区通航水流条件及通航孔调整净宽分析

建设于弯道、分汊的通航环境复杂河段的老旧桥梁在部分水情下海事安全风险较高。为研究调整通航孔对提高此类老旧桥梁通航安全性的作用,以赣江丰城公路大桥为例,建立全长14.7 km的二维水流数学模型,对下游龙头山航电枢纽运行前后洪、中、枯各级流量下河道水流特性、桥孔内和桥区通航水流条件进行计算与分析,并按照规范方法论证桥梁净宽尺度及其调整的可行性。研究成果可为类似弯曲分汊河段老旧桥梁通航环境改善提供借鉴。

岷江下游中枯水碍航浅急滩段航道整治方案

山区冲积性河流滩槽明显,连续弯道间易形成中枯水期碍航的浅、急滩。针对此类滩段整治中简单疏浚可能引起水流归槽而恶化的问题,以岷江新开河滩段Ⅲ级航道工程为例,建立全长约10 km的河工定床模型,对研究河段的河床演变规律与碍航特征、工程前水流特性和航道整治设计方案及优化措施的效果等进行分析,归纳总结出中枯水碍航浅急滩的整治思路和方案。结果表明,方案实施后航道纵向流速在3.5 m/s以下、水面比降小于2.45‰,满足航道治理要求。

西江长洲枢纽库尾段采砂工程对航道通航水流条件的影响

西江航道桂平航运枢纽—长洲水利枢纽之间存在约34 km的水位未衔接段,而大藤峡水利枢纽建设选取的江口料场位于长洲枢纽库区回水末端和上游附近滩段。为研究库尾段采砂工程对上游通航水流条件的影响,须同步考虑上游来水和下游库区回水的变化,建立桂平三江口上游黔江河段16 km和桂平枢纽—长洲枢纽约156 km的长河段二维水流数学模型,分析采砂工程对航道通航水流条件的影响。结果表明,采砂工程实施后上游桂平航运枢纽引航道水位降落0.09 m,布岭沙弯道凸岸侧边滩挖除引起主流一定左偏。整体上,除设计流量外,库尾段采砂工程对航道水流条件影响较小。

京九线赣江北桥桥区中洪水期通航水流条件分析

随着江西省沿江经济的迅猛发展和航运水平的不断提升,中洪水期超标准船舶通航在赣江下游已较为普遍,而修建于上世纪60年代的京九线赣江北桥原布设的通航孔尺度相对偏小,中洪水期流急、交角偏大,成为中洪水期海事风险较高的航段。为探明京九线赣江北桥桥区中洪水期的通航水流条件,本文依托赣江下游南昌至昌邑二维水流数学模型,对中洪水期不同流量下桥区的河道流场、横向流速分布和航道纵横向流速沿程变化规律以及可通航船舶尺度进行了分析,研究成果可为水运主管部门在中水洪水期船舶航行管理中提供技术参考。