淤泥质浅滩泥沙临界起动切应力剖面确定

为了确定淤泥质浅滩泥沙的临界起动切应力垂线剖面,采用音叉密度计在淤泥质连云港徐圩浅滩进行了定点密度垂线分布测量,并针对该海域的泥沙利用长水槽和环形槽开展了泥沙起动室内试验。淤泥密度现场结果表明,浅滩泥沙密度与深度满足对数型关系;室内试验得出密度1 050～1 400 kg/m3的泥沙临界起动切应力值为0.1～1.0 Pa,泥沙临界切应力与密度呈指数关系;进而确定了临界起动切应力与深度的关系即临界起动切应力剖面,该剖面关系式可供数学模型模拟淤泥质浅滩的泥沙起动过程参考。

淤泥质港口适航水深技术研究与应用

应用适航水深技术可以为淤泥质港口企业节约大量资金,但目前中国正式应用适航水深的港口只有天津港等6个港口(或港区).适航水深在中国还存在着巨大的应用潜力,技术也需进一步完善.依据在天津港等6个港口(或港区)研究和应用适航水深所取得的成果和经验,总结了适航淤泥重度值的确定方法及数值、适航水深测量手段与结果、使用适航水深需要注意的具体问题和各港口应用适航水深取得的效益或资源存在情况,提出了适航水深技术尚需进一步解决的几个问题.

跨海大桥桥墩对周围海区水动力环境影响数值模拟

为了研究跨海大桥桥墩对周围海区的潮位、水流、潮量等水动力环境的影响,文中以浙江省温州市大门大桥为例,建立了二维潮流数学模型,进行相关计算分析。研究表明,桥墩建设后增加了桥位水域的阻力并减小了过水断面,从而对周围海区的水动力环境产生一定影响,但影响范围仅限于局部。

半掩护港区防波堤布置方案优化数值模拟研究

以连云港赣榆港区为背景,建立了基于水动力的二维潮流数学模型,以尽可能减小工程建设对周边海域水动力影响为目的,分析了半掩护港区不同防波堤开口方案的差异性,从水动力角度推荐了相对较优的方案,为相关设计及建设单位提供了参考。研究结果表明:从流速变化量级来看,B段防波堤开口200 m及300 m方案相对较优;防波堤开口宽度在100~300 m区间时,流速变化影响的水域面积变化相对剧烈,从减小对大范围水域影响面积角度,防波堤开口宽度设置在100~300 m区间是较为合理的;高等级的流速变幅影响的水域面积在开口宽度为200 m时,达到最小;从流速变化量级以及影响水域面积角度综合来看,B段防波堤设置2个开口宽度200 m的方案,要优于原设计方案以及其余开口方案。

块体形状对水流拖曳力的影响

在计算块体受到的水流拖曳力时,常借鉴针对球体所提出的公式,然而它并不能客观地反映出块体形状对拖曳力产生的影响。文中将块体形状概化为长方体,通过水槽试验测量了水流作用下不同尺度的大颗粒块体受到的水平拖曳力,研究了块体形状对水流拖曳力的影响,并提出了考虑块体形状影响的拖曳力计算公式。

不同高度潜堤减淤效果水槽实验研究

潜堤高程是淤泥质海岸潜堤设计的关键要素之一。为了确定潜堤高程,首先根据已建潜堤工程的经验分析得出潜堤减淤的主要机理,即主要是阻挡了浮泥或底部高含沙水体直接进入航道和缩短了含沙水体进入航道的时间,进而在长水槽中开展了一系列比对实验,主要研究不同堤顶高程时的水流紊动、堤前浮泥起动、浮泥层厚度变化、堤后航道泥沙落淤情况等,并以此作为比选堤顶高度的基本依据。实验结果表明当相对高度即潜堤高度与堤前水深之比为0.2～0.5时,便有较好的减淤效果。

桥墩对周围海域水动力环境影响研究

建设在海岸河口水域的大桥桥墩,会增加桥位水域的阻力并减小过水断面,从而对周围海区的水动力环境产生一定影响,而海岸河口水动力较为复杂,单纯采用某一种研究手段往往难以全面地分析这种影响。文章以浙江省温州市大门大桥为例,通过对大桥所在的大、小门岛和沙头水道海域的水动力条件、泥沙条件及地形冲淤变化进行分析,掌握了该海域的水文泥沙环境与冲淤演变规律,对大桥建设后地形演变趋势进行了预测;然后又建立了二维潮流场数学模型,模拟研究大桥建设对周围海区的潮位、水流、潮量等水动力环境的影响。结果表明:工程建成后,工程对周围海域水动力环境影响仅在桥位附近,不会引起其他水道和海域的改变。

水流作用力垂向变化对块体抛放影响的综合研究

考虑块体在水体中的相对位置,综合研究了不同水深区域内水流作用力系数的变化关系。在自由水表面和河床壁面附近区域,应分别考虑水表面波动和边界层对垂线流速分布的影响,由平均流速计算得出的拖曳力系数与相对位置基本呈递增关系,而上举力系数递减;介于上述区域之间时,近似认为拖曳力系数和上举力系数不随相对位置变化。因此,在受力分析以计算石块或沙袋的抛掷位移时,应考虑水流流动作用力垂向不断变化的特点。

淤泥质海岸航道建设期泥沙回淤特征监测研究

总结了淤泥质海岸航道建设期的泥沙回淤监测内容和常用的定性分析、定量计算方法以及成果校核验证方法等。以天津大沽沙5万吨级航道为例,给出了其建设期的泥沙回淤监测分析成果,主要包括泥沙回淤厚度和淤积量的计算及成果校核、回淤时空分布规律、开挖前后回淤泥沙的物质组成变化情况、淤泥层厚度及密度垂向分布状况现场监测等。

台电煤港泥沙骤淤特征和形成条件研究

台电煤港在台风浪作用下往往会发生严重的泥沙骤淤。为了解淤泥质海港的骤淤特征,本文依据台电煤港的现场观测资料,特别是台风后连续多日的水深和浮泥密度观测资料,分析了台电煤港的台风骤淤量、淤泥面随时间变化过程和淤泥密度垂线分布等骤淤特征,归纳出了骤淤发生条件,并提出了利用部分表层淤泥作为水深使用的适航水深技术作为应对台电煤港泥沙骤淤的主要措施。台电煤港的骤淤特征、骤淤形成条件以及适航水深技术,可为其他淤泥质海港的骤淤研究提供参考。

河口疏浚对环境的影响

论述了河口疏浚对环境造成的影响。疏浚利于排涝泄洪,利于通航,在挖除含有污染物质的淤泥后,还可消除污染危害;同时也会产生许多不利影响,包括局部水域浑浊、盐水楔上溯、生态环境的改变等。然后对如何采取措施减少疏浚引起的负面影响,特别是针对疏浚弃土的处理,最大限度地发挥其利用价值,进行了初步探讨。

天津浮式LNG接收终端涉海关键技术研究

针对我国首个浮式LNG项目——天津浮式LNG接收终端项目,在广泛收集和分析现场实测资料的基础上,综合采用潮流数学模型、泥沙数学模型、冷排放数学模型和波浪数学模型、波浪整体物理模型、波浪断面模型等多种研究手段,系统研究潮流、泥沙、波浪、循环水冷排放等涉海关键问题,为浮式LNG接收终端项目的防波堤、码头、取排水口布置等工程的设计和建设提供了关键技术支撑,从而为节约工程建设费用、改善通航和停泊条件等做出了贡献。作为天津市重点工程,天津浮式LNG项目实施后有效改善了天津市能源结构,促进了经济发展和宜居城市建设,具有显著的社会效益。

风浪期间及风后泥沙现场观测技术研究

为了提升大风期间及风后的泥沙现场观测技术,以在连云港和台电煤港开展的多次观测为基础,对大风期间的测量仪器、仪器安装及率定方法,以及骤淤发生后港池航道内回淤泥沙运动的观测方法、时间安排等进行了总结和探讨。光学浊度仪室内和现场率定结果对比表明两者吻合较好,但室内率定需要采用现场采集的悬沙样;当含沙量大于1.0kg/m3时采用非线性的率定关系更加合适;在对台电煤港、连云港航道台风后水深、淤泥厚度及密度随时间变化特征分析结果的基础上,提出大风后进行断面走航高低频水深测量和密度定点测量,并给出了多日重复测量的时间安排。这些成果可供后续现场观测和相关泥沙运动研究参考。

天津南港适航水深技术应用可行性研究

为了论证天津南港应用适航水深的可行性,从天津南港开挖区域现场采集回淤泥沙,在室内开展了泥沙颗分实验和流变试验。颗分实验表明,天津南港回淤泥沙的中值粒径平均为0.0087mm,粘土含量平均为34%,为淤泥质海港,满足适航水深应用的条件;通过流变试验得出天津南港适航淤泥重度值在12.2～12.5kN/m3之间。

基于WRF-SWAN模式的韦帕台风波浪场模拟

为获取更为准确的台风过程波浪模拟结果,将中尺度大气模式WRFD海面以上10 m处风速资料作为驱动风场提供给第三代海浪模式SWAN进行波浪计算,模拟了0713号"韦帕"台风的波浪场过程。模拟和实测资料比较结果表明WRF模式能较好地模拟韦帕台风过程,给SWAN模型提供高精度风场资料,WRF-SWAN模式能够较好模拟韦帕台风过程中海浪的演化和传播。

台山核电站取排水工程潮流泥沙数值模拟研究

采用TK-2D软件建立了台山核电站海域平面二维潮流数学模型,在对该模型进行验证的基础上,建立了工程海域的二维泥沙数学模型,并对该海域的悬沙场、地形冲淤变化进行了验证和计算,分析了整个海域泥沙运动及分布的特点。根据核电站取、排水量变化及各种取、排水方案,分别通过数值模拟计算给出取水系统造成的年冲淤强度和冲淤量;根据各方案的试验结果进行比较、分析,推荐较优的取、排水方案,并给出相关的防淤建议。

海州湾海域悬沙分布特征及运动规律分析

根据海州湾海域2006年1月、2009年6月和2009年8月大风期间的含沙量资料,结合1987—2005年不同时刻卫星遥感影像资料,对海州湾海域悬沙分布特征及运动规律进行分析,结果表明:①海州湾海区含沙量存在明显的季节性变化,含沙量及其影响范围均是冬季明显高于夏季;②含沙量与潮汐的关系是大潮>中潮>小潮,近岸含沙量有明显的涨落潮变化,远岸变化不明显;③近岸水域含沙量明显高于远岸水域,总体上呈南部含沙量大,北部含沙量低的特点;④大风期间水体紊动的作用比较强烈,含沙量较高,实测最大含沙量在1.5kg/m3以上;⑤随着波高的增大,含沙量有逐渐增大的趋势,不过波高的变化与含沙量的变化存在一定的滞后性;⑥大多数情况下,波浪是近岸浅水区泥沙运动的主要动力,海域自身泥沙在波流作用下的反复搬运或输移对海州湾地形产生了重要影响。

连云港徐圩港区航道大风天强淤可能性分析

连云港海域流速不大,徐圩港区规划航道线南北两侧断面,平均流速在0.20～0.40 m/s;波浪作用相对较大,年平均H1/10最大波高为3.58 m;徐圩港区南部紧邻粉沙质区,位于粉沙向淤泥过渡的边缘地带;徐圩港区底质沉积物主要以细颗粒为主,中值粒径一般都在0.01 mm以下,粘土含量在30%以上,属于淤泥质海岸性质;海域年平均含沙量在0.20 kg/m3左右,近岸河口或浅滩表层平均含沙量在0.10～0.20 kg/m3,外海域表层平均含沙量在0.1 kg/m3以下;台风期间海域含沙量骤增,近底层含沙量可达5.0 kg/m3以上。根据国内其他港口大风天回淤问题的研究经验和对骤淤(或强淤)条件的分析以及与连云港港区的对比分析,认为徐圩港区航道开辟后,也会出现大风天强淤情况,但淤积的形式应完全不同于粉沙质海岸。

基于遥感和GIS的辽河口拦门沙演变研究

河口拦门沙浅滩冲淤演变对于河口生态环境保护及资源开发利用等具有十分重要的意义。以辽河口拦门沙地带为研究对象,采用遥感和GIS相结合的方法,克服了实测地形资料缺乏的困境,对辽河口拦门沙的冲淤演变特征进行了研究,并探讨了演变的原因机制。研究结果表明:近期辽河口拦门沙外缘整体呈侵蚀后退趋势,这主要与流域来沙减少有关;蛤蜊岗子滩和西滩都有向东淤涨的趋势,这与拦门沙外缘侵蚀的泥沙向上游搬运及局部河势变化产生的泥沙输移有关;辽河干流水道内江心洲不断向下游淤涨,对局部河势及拦门沙浅滩的演变会产生较大的影响。

连云港主航道适航水深及现场观测研究

通过分析连云港的泥沙特性以及港口淤积现状,对连云港主航道的适航水深的应用进行了研究,并结合室内的流变试验和船模阻力试验确定了适航重度值;同时利用双频测深仪、音叉密度计等仪器对连云港主航道开展了现场实船测量,分析了适航资源的分布情况以及船舶对浮泥的扰动情况,为连云港港区适航水深资源的利用提供了技术支撑。研究结果表明:连云港主航道的适航淤泥重度值为12.2 k N/m^3;主航道、港池泊位浮泥分布较为均匀,适航厚度基本在10~15 cm范围内;船舶在航行过程中对浮泥产生了一定的扰动,船体尾部出现较为明显的浑浊带。