海上风电基础仿生草防冲刷试验

针对仿生草防冲刷方案开展物理模型试验,探讨仿生草尺寸和布置方案对海上风电单桩基础防冲刷效果的影响。结果表明,在综合考虑防冲刷效果及成本的情况下,仿生草高度和布置半径存在最优值。当仿生草高度为1.5 m、仿生草布置半径为1.7倍桩径时,仿生草防冲刷效果较好,且较为经济。

水流作用下滩海工程仿生草防护技术研究

调查分析了仿生草防护技术研究现状,参照中石油辽河油田海南8海底管线海域水流和地质条件,采用1∶10比尺进行水流作用下水槽断面物理模型试验,开展了滩海区域仿生草的缓流效果和仿生草周边泥沙冲淤变化研究。试验结果表明,水流作用下,海底仿生草草内流速减小,草外流速增大;铺设仿生草对减小作用于铺设段海床的水流动力有较好效果,水位较高时,仿生草有较好的缓流促淤效果,但在水位较低、流速较大时,仿生草因铺设密度较大而产生较大的局部冲刷。水深小于2 m的滩海区域要慎重选用。

含仿生草明渠水流流速结构试验研究

仿生草防护技术是通过降低水下管道附近水流的流速,促进泥沙在管道附近进行沉降淤积以控制冲刷发展的防护技术。目前,对含有仿生草明渠水流流速的研究主要通过测定草前、中、后的流速变化规律,分析仿生草防护段泥砂淤积变化,极少对含仿生草明渠流的全流速场进行有效的测量。利用PIV测试技术对水流作用下仿生草防护段后的流速场进行了测量,分析了仿生草防护段后明渠水流沿流向垂直平面内时均流速分布规律以及草高及铺设间距对流速分布的影响,并深入探讨了仿生草防护段后明渠流脉动流速概率密度分布及脉动流速空间相关性。

埕岛海域平台周围悬跨海底管线仿生草治理效果研究

埕岛海域平台周围管线悬跨问题突出,近几年来,普遍采用仿生草技术进行治理。通过对实测资料的解译和统计,对仿生草的治理效果进行研究,结果表明：最近几年所调查的22个平台端中,18个平台端有明显泥沙淤积现象,泥沙淤积厚度为0～1 m,海底管线部分或全部被重新埋藏;19个平台端在桩脚处涡流区仍存在管线裸露或悬跨现象;仿生草的治理效果受管线走向和潮流方向的影响,与潮流方向一致或与潮流方向夹角较小（〈40°）的海底管线,治理效果良好。

水流作用下河底油气管道悬空处仿生草防护影响因素分析

为探讨仿生草的高度和铺设密度对水流流速的影响,采用PIV测试技术测量水流作用下仿生草段后的流场,分析不同流速条件下仿生草的倒伏情况及不同排列密度和不同高度仿生草对仿生草段后水流流速的影响。结果表明,随着来流流速的增加,仿生草的倒伏高度降低,在高流速下,仿生草也能有效保护床层,且仿生草的高度和排列密度对仿生草段后水流流速影响较大,适当提高仿生草的高度和排列密度可获得理想的防护效果。研究成果可为工程实践提供参考。

仿生草在南堡油田海底管道防护中的应用及效果

南堡油田地处渤海湾滩海地区,非法取沙、冲刷导致海底管道局部悬空、裸露问题严重,利用二次削挖修正路由及抛填碎石的方法进行了有效治理。2012年再次调查测量中发现新的悬空和裸露,为了从根源上解决问题,开展仿生草防护试验,以验证南堡油田海域仿生草抵御海床冲刷、促进海床淤积的效果,为后续规模应用提供经验和依据。试验和连续3年的跟踪检测表明:南堡油田海域环境满足铺设仿生草的条件;仿生草采用锚固固定及在治理段两端铺设高强织布进行防护设计的方式稳固可靠;南堡油田海域仿生草防护效果理想,年回淤厚度20～30 cm。

滩海工程中仿生草消浪特性试验研究

为了选取最优的仿生草高度和铺设长度,使其更好的应用于滩海海底管线的防护,通过物理模型试验,选取不同的草高、水深、波浪要素和水流速度并测量仿生草前后波高、仿生草内部波浪质点水平速度和仿生草内不同测点的水流速度来分析仿生草的消浪特性和缓流作用的影响规律。试验结果表明:仿生草的消浪特性与草的高度和铺设长度成正比;消浪过程中,波浪作用于仿生草铺设段时,草叶的前后摆动降低了仿生草对海床面的遮蔽效果。仿生草的缓流作用与水深存在一定关系,试验得出在草高为1.25 m,水深为4 m的情况下,仿生草缓流作用最好。

冀东油田滩海仿生草冲淤作用模型试验研究

结合冀东油田海底管道仿生草防冲刷试验工程,采用1:10比尺进行水槽断面物理模型试验,研究水流作用下冀东油田滩海区域仿生草的缓流效果和仿生草周边泥沙冲淤变化规律。试验结果表明,水流作用下仿生草倒伏后起到屏蔽作用,使草段内流速大幅减小,草段上部流速增大。当水流流速较小,草段内速度较小,难以发生淤积;当水流流速较大,海床发生普遍冲刷时,草段内海床冲刷程度也远小于草段外海床。

巨浪冲蚀威胁下的海底管道仿生草防护技术

仿生草防护技术是一种通过降低海底管道附近水流的流速,促进沉积物颗粒在海底管道附近进行沉降淤积以防止冲刷发展的防护技术。波生流是近岸地区的重要水动力现象,直接影响海岸地貌演变与输沙过程。通过多组物理模型试验模拟了波浪作用于不同底质条件下仿生草对海底管道冲刷的防护作用以及不同的仿生草布设方式对其防护效果的影响,并对其作用机理进行了初步的分析研究。结合仿生草在平湖海管中的实际应用,证明了仿生草对悬空管道的防护效果明显。波浪在近岸区可能产生较强底流,仿生草技术通过阻尼作用对于砂质海床具有明显的防冲刷效果,但对于粉质海床效果略差,这是由于底质不同造成的。仿生草布设方式对其防护效果至关重要,主要是海底管道两侧的仿生草发挥了防护作用。建议根据具体情况将仿生草技术结合传统方法进行作业实施,以取得更好的效果。

仿生草在平湖悬空油管维护中的应用效果

在介绍仿生草技术的主要原理及仿生草的铺设过程基础上,主要探讨了仿生草技术在平湖油管岱山登陆段的应用效果。通过单波束、浅地层剖面仪、侧扫声纳等声学方法探测及人工探摸进行检验,结果初步表明,相对于其他措施,仿生草对悬空管道维护效果较为明显。

基于仿生技术防治平湖油气田外输海底管线冲刷的探讨

以曾两次因冲刷悬空而发生事故的平湖油气田岱山近岸段KP2.6为例,通过比较挖沟、传统抛石、砂袋支撑、水泥压块以及仿生草技术等悬空处理与冲刷控制措施,提出了"砂袋悬空回填与仿生草永久性冲刷防治"方案,系统地探讨将仿生草技术用于东海海底管线的防护,对东海乃至全国海底管线悬空处理与冲刷防治都有借鉴价值。

南堡油田1号构造区海底管道裸露悬空段治理措施经济性评价

结合冀东南堡油田1号构造区海底管道裸露悬空段隐患治理工程,选择回填碎石防护、砂袋防护、仿生草防护、软体排防护以及后挖沟治理技术进行管道稳定性试验研究,根据本工程区域实际情况,建议在波高、流速较小的挖沙区域选择碎石和砂袋防护方案;在波高、流速中等的区域可采用仿生草防护方案,如果波高较大,可考虑采用砂袋充填;在水深较浅、波高、流速均较大的区域可选择软体排的防护方案,如果整段海底管道出现大范围、长距离的裸露或悬空,为保证整体管道的快速综合治理,可考虑后挖沟治理方法。结合经济性评价与比选,结果表明:对于裸露悬空管道的治理首选软体排防护,其次为仿生草防护,后挖沟治理只适用于非立管附近的直管段首次治理,砂袋防护和回填碎石防护只适用于抢险性的临时修复。