《海岸河口工程研究论丛》第一期10部著作出版发行

<正>本刊从交通运输部天津水运工程科学研究院获悉,由交通运输部天津水运工程科学研究院科技人员撰写的《海岸河口工程研究论丛》第一期10部著作已由人民交通出版社出版发行。10部著作为:《粉沙质海岸泥沙运动及航道淤积机理》、《波流耦合下淤泥质海岸水沙运动三维模拟》、《基于薛定谔方程的非线性波浪传播理论》、《港航工程泥沙淤积计算手册》、《海岸河口数学模型》、《辐射沙洲建港技术研究》、《粉沙质海岸     

淤泥质和粉沙质海岸分类标准研究*

在海岸性质分类标准研究成果的基础上,根据黏粒含量15%～25%泥沙水力特性试验成果,引入黏粒含量作为间接、量化指标开展淤泥质和粉沙质海岸分类标准深化研究。分析表明,中值粒径大于0.10 mm、黏粒含量几乎等于0%的海岸属于沙质海岸;中值粒径介于0.03～0.10 mm、黏粒含量小于10%的海岸属于粉沙质海岸;中值粒径小于0.03 mm、黏粒含量大于等于25%的海岸属于淤泥质海岸,黏粒含量介于10%～25%的海岸定名为淤泥质与粉沙质过渡区海岸。研究成果为国内外淤泥质海岸研究在海岸工程的应用上提供了新的研究实例。     

关于淤泥质海岸与粉沙质海岸界定的探讨

对以往淤泥质海岸和粉沙质海岸的界定方法进行了回顾和剖析,指出了其中的不足。并根据前人大量试验结果和现场资料,从泥沙粒径、絮凝因子、起动流速、含泥量等因素,结合欧美国家和我国海洋调查规范对泥沙的分类,将泥沙d50<0.016 mm,含泥量大于25%的海岸视为淤泥质海岸;0.016 mm≤d50≤0.12 mm,含泥量小于或等于25%的海岸视为粉沙质海岸,这种海岸的分类不仅与众多泥沙研究成果总体一致,而且包涵了海岸泥沙运动、港口淤积及清淤等组合因素,更贴近于港口工程实际。     

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。     

规则波作用下淤泥质泥沙起动试验研究

选取浙江舟山近岸淤泥质泥沙为研究对象,采用规则波对淤泥质泥沙的起动进行水槽试验研究。结果表明,淤泥质泥沙具有薄层轻微悬扬、表层个体剥离、泥团卷起悬扬3种典型的起动状态,同一水深下的泥沙起动波高随波周期的增大而递减。以泥团卷起悬扬状态作为判断淤泥质泥沙起动的标准,佐藤公式、窦国仁公式计算的起动波高均与本文试验值总体上接近,可将两家公式计算结果的平均值用于淤泥质泥沙起动波高的估算。泥团卷起悬扬状态下过程最大含沙量往往在0.8～2.0 kg/m~3,过程最大含沙量随临界切应力增大而呈现明显的指数递增关系。研究成果便于深入了解淤泥质海岸地区泥沙在波浪环境下的水力特性,同时可为海岸泥沙数模计算及工程分析的参数选取提供参考。     

我国水运工程科学研究的现状

经过近年来的快速发展,我国的水运工程科学研究已经达到了较高的水平,但距离工程实际的需求还有很大差距,与国外同行业相比有很多不足。文章总结了淤泥质海岸泥沙运动规律,粉沙质海岸泥沙运动规律,海岸动力及沙质海岸泥沙运动规律,山区河流航道整治技术,平原河流航道整治技术,通航枢纽建设关键技术,水工构造物检测、评估与加固技术,环境保护技术,淤泥质海岸港口适航水深应用技术和水动力数值模拟软件包TK-2D等10个方面的研究现状。总结了现场调查和有关资料分析,理论分析研究,物理模型试验研究和数值模拟研究等4种研究手段的发展现状。目的是促进核心技术的形成,提高为重大工程服务的能力和水平,增强国际竞争力。     

无围堰条件下横沙浅滩接纳长江口深水航道维护疏浚土的可能性分析

受流域来沙持续减少影响,长江河口拦门沙区域已普遍进入侵蚀状态,滨海湿地资源流失日趋明显。同时,长江口深水航道疏浚维护量也有所减少,疏浚土资源日趋宝贵。近年来疏浚维护量基本稳定在5 500万～6 000万m~3/a。利用航道疏浚土就近补给受侵蚀浅滩,可成为未来疏浚土资源化利用的重要方向。从培育生态滩涂角度出发,无围堰条件下的吹填上滩是需要研究的工艺选项。以横沙浅滩为例,借鉴淤泥质海床在波浪作用下动力响应的黏弹性模型和连云港外航道疏浚土实测流变特性参数,研究分析了淤泥海床在不同来波波高和不同浮泥密度下的波高衰减率,得到浮泥密度1. 20～1. 30 g/cm~3时消浪效果最大等结果。该思路和方法可为长江口航道疏浚土无围堰吹填工艺论证提供参考。建议对长江口航道疏浚土的动态流变特性等开展试验研究。     

淤泥质海岸防波堤布置潮流泥沙数值分析

针对在淤泥质海岸建筑防波堤引起的港内泥沙淤积问题,以坎门渔港三期防波堤工程为例,采用潮流数学模型和泥沙冲淤半理论半经验公式,研究不同的防波堤布置对潮流、泥沙淤积的影响。结果表明,从港内泥沙淤积的角度看,在淤泥质海岸布置防波堤时宜尽可能保持工程前的流路。     

中交一航院等单位完成的粉沙质海岸泥沙运动规律研究及工程应用项目获2014年度国家科技进步二等奖

<正>在我国绵长的海岸线上,散落分布着大量粉沙质海岸,为适应经济发展需要,上世纪90年代起我国陆续在此类海岸建港,但限于当时认识水平和设计规范的局限性,港口一般按照沙质海岸或者淤泥质海岸泥沙运动理论进行设计和建设。然而,投入使用后,出港航道均遭遇严重淤积,特别是外航道骤淤成为影响港口运营的灾害性事件,迫使港口停航封港,造成巨大经济损失,这些地区一度被业界视为"建港禁区"。2002年以来,为适应地区经济发展需要,突破     

海岸河口多功能数学模型软件包TK-2D通过专家鉴定

2005年9月11日，由交通部天津水运工程科学研究所研制的海岸河口多功能数学模型软件包TK-2D通过了交通部鉴定。海岸河口多功能数学模型软件包TK-2D包括波浪场、潮流场、盐度场、悬沙场、地形冲淤场数值模拟软件，是在长期数学模型研究的工作基础上，通过对海岸河口数学模型进行系统化、实用化、通用化而集成的，符合《海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程》（JTJ／198-233）的要求，是研究海岸河口地区海岸、水利、港口、航道等工程的重要摸拟研究工具。     

广州港南沙港区港池适航水深综合论证研究

文章采用现场实测底质以及浮泥密度和高低频水深测量资料对比分析、港池回淤泥沙流变试验和船模阻力试验等方法,对广州港南沙港区一期、二期港池的泥沙特征、港区浮泥分布及适航水深重度值进行了论证研究,为指导南沙港区适航水深资源利用提供了具有实际工程应用价值的资料依据。     

淤泥质海底航道浅地层声图分析

海底航道沉积层是影响航道安全的重要因素,海水介质的特殊性使淤泥质海底航道直接观测比较困难。声学探测是目前连续检测海底沉积层最为有效的方法,通过声波在海底沉积层中反射带回的地层信息,可以获得相关地层特征。利用SES-2000浅地层剖面仪获得连云港淤泥质海底航道海域浅地层剖面声图,结合钻探和区域地质资料,对航道声学浅地层剖面沉积层进行了识别,分析了浮泥层、淤泥层、粘土层、砂质土层声学剖面特征,并对异常声图进行了初步探讨,结果对淤泥质海底浅地层声图辨识和航道边坡稳定性分析具有重要意义。     

淤泥固化技术在景观生态海岸工程中的应用

依托实际工程,分析固化土试块室内与现场原位试验结果发现:固化后的淤泥土无侧限抗压强度均随龄期增长而增加;各养护条件下试块无侧限抗压强度随固化剂掺量增加基本呈线性增加;施工现场气候、水文条件与搅拌后固化土的均匀性会对固化土强度产生影响;对淤泥固化技术在景观生态海岸工程中应用的可行性进行分析,总结在景观生态海岸工程中应用淤泥固化技术的设计流程及检测标准,并提出淤泥固化技术在景观生态海岸工程中的三种应用方式,即“复合地基处理”“固化土基床材料”以及“固化土回填料”。     

淤泥质海岸波生沿岸流特性研究

淤泥质海岸波生流数值模拟缺乏有效验证数据和手段。为此,提出一种模型相互比对的验证方法,基于两种模型平台,引入三维波生流理论,经验证后开展地形坡度及波浪要素对于波生沿岸流的影响研究。研究结果表明:所建议的模型相互比对验证方法,可以有效弥补淤泥质海岸波生流实测资料匮乏的不足;淤泥质海岸波生沿岸流流速相对较小,但仍可达到潮流量级。随着岸滩坡度趋缓,波生流范围逐渐扩展,沿岸流流速相应变小;随着入射波高的增加,波生沿岸流的强度和影响范围逐渐增大;当波浪入射角度为45°时,波生沿岸流流速最大。     

连云港港区浮泥研究与应用分析

浮泥的存在给淤泥质港口的水深维护工作带来巨大的困难和经济压力,本文理论及现场实测资料分析论述了连云港港区浮泥的形成原因和分布情况,同时利用搜集到的船舶进港资料对适航资源的应用情况进行了简单的统计分析,以期为连云港港区适航水深的利用提供技术支撑。     

珠海电厂港区适航水深研究与应用

文章通过现场实测潮汐、潮流、含沙量、底质、水深以及浮泥密度和高低频水深等资料的对比分析,采用港池回淤泥沙流变试验和船模阻力试验等方法,对珠海电厂港池及航道的浮泥分布及适航水深重度标准值进行了分析研究。研究成果为珠海电厂港区适航水深资源的利用提供了具有实际工程应用价值的资料依据。     

土工模袋充沙堵口合拢技术的应用

土工模袋充沙合拢是上世纪90年代初提出并应用的一种方法,适用于沿海淤泥质海岸地区,具有施工方便,成本较低等优点;文中阐述了龙口布置尺寸选定及水力计算、龙口构筑、堵口合拢等问题;总结了土工模袋合拢技术的成功经验。     

天津港适航水深资源的开发

适航水深资源的开发 ,即利用淤泥质港口与航道的现行水深图图载水深 (高频测深 )以下浮泥层进行通航 ,这样既可增加航深 ,又可减少港口与航道的泥沙维护疏浚量 ,降低航深的维护费用 ,改善船舶的航行条件 ,它对延长天津港深水航道及泊位的维护疏浚周期、降低天津港泥沙的维护疏浚费用具有十分重要的意义。文中首次提出了 :“适航备淤深度”的新概念 ,为全面开发天津港适航水深资源提供了理论依据。首次揭示了天津港回淤浮泥重度从 10 .5kN/m3 密实到 13.0kN/m3 (适航水深下界面浮泥重度值 )大约需 4～ 5个月时间 ,提出了天津港适航、适泊水深下界面浮泥重度可取值 13.0kN/m3 ,为制定维护疏浚方案提供了科学的依据 ,大大节省天津港的泥沙维护疏浚费用。     

天津南港工业区通海航道泥沙水力特性试验研究

规划南港工业区拟建一条通海航道,为确定航道底质泥沙属性,为航道工程的相关研究与建设提供技术依据,根据南港地区已有资料,对航道内现场取样的底质泥沙进行了水动力特性试验,并与附近天津港和黄骅港航道泥沙特性进行了类比。结果表明:南港工业区泥沙"活跃性"比粉沙质海岸性质的黄骅港泥沙弱而又比天津港强,泥沙特性与天津港泥沙更接近,应划定为淤泥质海岸。     

淤泥质海岸桶式结构设计

位于淤泥质海岸上构筑物的设计技术难点之一就是选择何种结构形式以实现工程建设目标。桶式结构可以回避海上软土地基处理技术难点,是适合于淤泥质海岸的一种新型结构。介绍该新型桶式结构在应用中的结构选型、结构稳定性验算和结构设计方法以及工程应用情况等,可供类似工程应用时参考。