大型海岸工程对水流和泥沙运动的影响研究

在淤泥质海岸建设大型海岸工程,会对周边海域的水沙环境产生一定影响。文章以连云港为例,应用波浪潮流泥沙数学模型,模拟计算了连云港海域大型海岸工程实施后对于水流泥沙运动的影响。研究结果表明:连云港区、徐圩港区以及灌河口双导堤工程实施后,工程区以外的大范围海域潮流场和含沙量场基本没有改变,变化主要集中在工程区和工程区附近近岸海域,总体呈现出动力减弱、含沙量减少的趋势。     

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。     

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。     

连云港海域粉沙质和淤泥质海岸泥沙运动数值模拟研究

连云港埒子口—灌河口海域为淤泥质向粉沙质海岸的过渡带,水沙运动复杂。在考虑淤泥质和粉沙质泥沙特性的基础上,构建泥沙数学模型,可以在一个模型内同时模拟两种不同性质泥沙运动,验证结果令人满意;同时,利用所建立的泥沙数学模型还可以计算悬沙的沉速场,据此分析埒子口—灌河口过渡带的泥沙运动特征和影响因素。     

波浪动力对开敞淤泥质海岸深水航道边坡稳定性的影响

开敞淤泥质海岸深水航道边坡的稳定性关系到航道的基建及维护费用,是航道工程设计中最重要的问题之一。以连云港港徐圩港区10万吨级航道为研究对象,采用在连云港海域应用较为成熟的波浪数学模型推算的波要素成果,研究中浪、大浪对徐圩10万吨级航道边坡稳定性的影响,并利用边坡实测地形资料进行分析。结果表明,从波浪动力的角度来看,徐圩10万吨级航道设计边坡的坡度取值是合理的,本海域的波浪动力不会对航道边坡的稳定性造成不利影响。     

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。     

环抱式港区建设期泥沙回淤数值模拟研究

在淤泥质海岸建港,泥沙回淤是必须考虑的首要问题。文中应用波流共同作用下的大范围泥沙数学模型,模拟计算了连云港港徐圩港区建设期不同布置方案下的泥沙回淤情况。研究结果表明：徐圩港区在建设期的回淤中,内航道所占比重较大,主要与港区水域面积有关。因此,在环抱式港区的建设过程中,应尽可能早地实施港区内的规划围垦项目,以达到防淤减淤的目的。     

连云港工程建设对周边海域地形影响分析

根据1980年以来的历史地形资料,分析了连云港西导堤、连云港区东扩、灌河口双导堤和徐圩港区等工程建设对连云港海域地形的影响。分析表明,近岸大型工程建成后对沿岸地形带来的影响仅限于5m等深线以内的区域,冲淤幅度较大;5m等深线以外区域基本处在工程影响范围外,海床冲淤幅度较小。上述研究为相关工程的影响评价提供了参考。随着徐圩港区大规模建设,对该海域海床演变的影响将逐步显现,建议继续对连云港—徐圩海域开展动态监测,分析海床和岸滩稳定性变化及其对航道的潜在影响。     

粤东大亚湾水沙环境及岸滩演变分析

根据现场实测水文泥沙及地形资料,对大亚湾海域的自然条件、水沙环境特征及岸滩演变特征进行分析,研究结果表明：大亚湾潮差较小,波浪和潮流动力弱,水体含沙量较低,泥沙来源有限,主要来自近岸附近滩面就地搬运的少量泥沙。湾内底质多为黏土质粉砂,呈现淤积质海岸的沉积特点。因此大亚湾海域水清沙少,自然状态下海床长期保持稳定。近期受港口航道建设、围填海等人类活动的影响,部分海床地形出现较大幅度的冲淤变化。湾内港池、航道疏浚开挖后航槽稳定,回淤强度较小。正确认识该海域的水动力条件、泥沙运移及海床冲淤变化,不仅是开展海岸工程开发建设的关键技术问题,也有利于近岸海洋环境保护及资源开发利用。     

宁德核电厂近海区沉积特征分析

为判明宁德核电厂近海区底质泥沙的组成与分布特征,研究电厂取排水工程泥沙问题,在工程区域至水下-10 m水深范围内进行了大面积的沉积物取样与分析工作,得出该海区沉积物质以粘土质粉砂和粉砂质粘土分布为主,平均中值粒径为0.0076 mm,属淤泥质海岸沉积性质。核电水上工程实施后,工程区外侧及其宏观水域的滩面物质组成,仍将基本维持工程前的泥质类,有利于滩面的稳定及设计标高条件下的取、排水安全。     

泥沙粒度对航道回淤的指示——以丹东港出海航道为例

根据鸭绿江河口西水道水流、悬浮泥沙和底质粒度特征的分析,研究丹东港出海航道泥沙淤积的动力机制以及泥沙粒度对回淤的指示作用。分析表明,海域来沙为西水道的主要泥沙来源,泥沙运动以“波浪掀沙、潮流输沙”为主要特征;悬沙和底质粒度对比表明,上航道和中航道段航道回淤以悬沙落淤为主,下航道和外航道段航道回淤以底沙推移为主。航道回淤泥沙作为泥沙运动的“指示剂”,能够较好地揭示航道回淤的机理;采用刘家驹悬沙淤积模式和罗肇森底沙输移模式相结合的方法,估算丹东港大东港区20万吨级航道回淤量为679万m,,与物理模型试验结果较为接近,上述分析方法和公式可适用于砂质海岸航道回淤计算,也为类似航道回淤研究提供了重要的参考和借鉴。     

连云港港30万吨级航道建设主要技术问题

连云港港30万吨级航道位于开敞海域,淤泥质浅滩宽广,航槽开挖厚度大,航道里程长,工程规模大,建设条件复杂,是开敞海域淤泥质浅滩深水航道的典型。通过研究基本解决了海床性质及岸滩稳定性、水动力泥沙条件、航道回淤、航道选线、航行安全性等主要技术问题,不仅为连云港港航道后续研究设计打下了坚实的基础,而且可供国内外其他淤泥质浅滩深水航道建设借鉴。对主要技术问题的研究成果进行系统总结。     

一个接口大容量的码头岸电技术及应用

为减少港区及附近区域的污染,建设绿色港口,连云港的船用岸电码头供电系统应运而生。介绍连云港港的概况及其岸电的优点。阐述建立码头岸电的一般要求、技术要求和试验方法。该岸电技术取得良好的经济效益和社会效益。     

新型结构在连云港港口工程中的应用*

连云港港是典型的淤泥质海岸,港口建设的自然条件较为恶劣,需要探索新型的水工结构以适应复杂自然条件 下港口建设。因此,本文提出新型水工结构——桶式基础结构,研究该新型结构的特点和结构形式,论证其在徐圩防波堤 工程、徐圩港区岸壁工程、马腰港区工作船码头工程实际案例中的应用前景。结果表明：新型桶式基础结构具有充分发挥 淤泥质本身特性、提高地基承载力的功能,能很好地适用于连云港港的深水大港建设的需要,为连云港港未来的建设提供 技术支持。     

连云港港徐圩港区防波堤工程平面布置研究

连云港港徐圩港区防波堤工程是徐圩港区成功开发的先决条件之一。通过对防波堤总体布置形态、口门布置方 案和结构分段布置等方面的研究,择优弃劣确定较为合理的平面布置方案,以利于港区起步和后续项目开发建设。     

连云港港主体港区水交换三维数值模拟

利用基于有限体积法的三维海洋数值模型FVCOM,建立了连云港浅滩海域的三维潮流数值模型和对流扩散模型。运用对流扩散模型,对连云港港主体港区的保守物浓度进行三维模拟计算,并对港池的三维水交换特征进行分析。结果表明,港池口门处的水交换能力最强,并向港池底部逐渐减小,港池表、底层水交换能力差别很小,主体港区的平均滞留时间、半交换时间和冲洗时间分别约为13、5、84 d。     

连云港港适航淤泥重度取值研究

适航淤泥重度的取值是港口适航资源与适航水深应用技术的关键。以连云港港为例,通过对连云港港底质淤泥进行现场采样分析,分别开展了淤泥流变性试验、船舶模型阻力试验与层流-紊流流态转换理论分析,对于适航资源应用最重要的参数——适航淤泥重度的取值进行分析总结,得出连云港港适航淤泥重度的取值结果,并提出了取值建议。     

港口岸线退岸还海修复工程防波堤方案设计

在港口岸线退岸还海修复整治工程中,为有效保护人工岸滩的稳定性,需在工程海域建设防波堤。以日照港石臼港区原煤堆场岸线退岸还海修复整治工程为例,采用MEPBay模型,对不同防波堤位置长度下岸滩稳定性进行分析,并分析工程建成后泥沙运动情况。计算结果表明:合理的防波堤位置及长度可保持沙滩的稳定性;防波堤短则沙滩南段侵蚀严重,长则沙滩北段侵蚀严重、南侧泥化。     

连云港港旗台作业区及防波堤工程前后水体交换能力研究*

随着旗台作业区及南北防波堤工程的建成,连云港港主港区已经变成为南北短、纵深长的半封闭的狭窄港域,口门的缩窄以及口门至港池末端纵深进一步增加,势必对港内水体的交换能力带来一定的影响。通过三维数学模型对工程前后的水体交换能力进行模拟,分析水体交换能力变化的原因,并通过港内水质点的Lagrange运动轨迹进一步认识港内水体的交换过程。模拟结果表明,港区内受水流动力及港口形态的影响,旗台作业及防波堤工程建设后主港区的半交换周期从约5 d增加至22 d。为了保障港内水域的水质环境,必须严格控制港内水体污染排放。