谱方程模型在设计波要素计算中的应用

为分析谱方程模型在设计波要素计算中的适用性,以长江口口内水域的设计波要素推算为例,首先利用海图数据及长江口河口段地形数据构建波浪数学模型(MIKE21-SW模块),并验证了寒潮期间南槽东测站的风浪过程。然后对长江口附近气象站风速资料进行分析,确定计算水域的设计风速。最后在验证模型适用性的基础上,计算得到特定水域的设计波浪要素。     

盘锦某人工岛项目设计波要素数值模拟

针对盘锦某人工岛设计波要素的计算问题,采用MIKE21大范围波浪数学模型方法,在现状地形情况下,对工程实施前附近海域的波浪场进行模拟,计算了工程附近水域的重现期深水波要素和设计波要素。结果表明：1)外海波浪传播至工程区域时,工程位置主要受SW向及SSW向波浪作用。2)波高在-10 m等深线内变化相对较大,传播至工程区域波高衰减约50%左右。3)工程区域东西两侧为浅滩区域,波浪发生破碎,波高衰减明显。4)波浪主要沿深槽进入到工程护岸前沿,SSW向波浪的波高略大于SW向波浪。     

关于海塘波要素计算相关问题的探讨

本文主要就海塘工程波要素计算方法进行探讨,其中设计波要素的深水波要素均采用风推浪的计算方法,按莆田公式计算确定。浅水变形采用数模计算和经验公式推求,并考虑海塘前保滩顺坝对波浪的消减作用;结合周边已建工程的设计波要素,并比较数值模拟与经验公式的推求结果,分析本工程堤前波要素计算方法的合理性。     

浅水风浪要素推算公式比较

对于缺乏长期波浪观测资料的新建港址,利用风况观测资料推算风成浪,是确定设计波浪的简便方法。选取宁波-舟山海域两处工程实例,分别运用国内主要浅水风浪推算公式——规范法与莆田法,对海湾水域与岛屿环抱水域两种典型海域进行不同重现期设计浅水风浪要素的推算。通过对风区长度、风区平均水深以及设计风速等主要变量的工况组合,归纳两种方法的计算结果差异性与适用性,结论可供工程设计参考。     

台风对舟山某渔港工程码头波况影响的模拟

采用改进的藤田气压模型计算8114号台风风场，同时采用MIKE21 SW波浪数学模型模拟台风作用下的波浪场。通过数值模型计算，提供码头位置在台风过境时的波浪情况，为工程建设提供依据。计算结果表明：8114号台风期间，工程海域出现12级以上的西北向大风，登步岛码头水域的有效波高大约在2.5 m，西闪岛码头水域约为2.0 m；波浪周期约为4.5 s；登步岛码头和西闪岛码头水域波向均在W—NW向。从8114号台风过境时码头水域的波浪场模拟计算结果可以看出，外海波浪对工程水域影响不明显，工程水域仍受岛上局地风浪影响。     

湄洲湾海域波浪数值模拟研究

湄洲湾及周边外海地形多变、岛礁众多,湾内波浪传波机制复杂。为了了解该海域的波浪分布特征,采用MIKE 21 SW模块建立了湄洲湾海域波浪数值模型,获得工程区波浪要素。同时将数值模型结果与莆田公式计算值进行对比,说明了数值解的合理性。相关方法和结果可为今后湄洲湾内工程波浪要素的推算提供借鉴。     

上海市越江隧道吴淞导堤加固工程波浪要素数值推算

对长江黄浦江吴淞口周边气象站的风速资料进行分析,确定上海市沿江通道吴淞导堤加固工程段水域的设计风速;利用2013年长江口深水航道沿程的最新水下地形测量资料,依据设计风速采用考虑风能输入的非线性抛物型缓坡方程建立波浪数学模型推算波浪场,得出波浪要素。     

海南龙栖湾岸滩整治工程波浪数学模型研究

针对海南龙栖湾岸滩整治工程,以-20 m等深线处的深水波要素作为计算边界,采用TK2D-PEM数学模型对工程海域进行大范围波浪计算,得到-5 m、-10 m等深线和工程设计方案处的设计波浪要素;用MIKE21-BW模块分别对4个设计方案建设后的波浪场进行计算分析。结果表明,影响该工程区域的主要浪向为SSW~SW~WSW,工程区极端高水位的设计波高基本由破碎波高控制,重现期50 a最大的H_(13%)为3.35 m,计算结果可为方案的设计比选提供依据。     

栾家口和蓬莱东港区波浪特性与掩护水域波况研究

根据龙口、蓬莱海洋站实测波浪资料,分析烟台港栾家口港区和蓬莱东港区的波浪特性,结果显示该海区属于以风浪为主、涌浪为辅的混合浪。利用TK-2D的PEM波浪数学模型模拟工程前波浪,得到工程区设计波要素,栾家口港区的强浪向是偏WNW向,蓬莱东港区的强浪向是偏NE向。利用MIKE21的BW方程波浪数学模型对平面布置方案下港内的波况进行模拟。在掩护水域由于采用直立式码头,波浪发生多次反射,码头前波高较大,为减小港内波高,对方案进行优化,采用高桩等反射率小的码头结构型式,可以消散港内波能,有效减小码头前波高。     

大连长兴岛北港区波浪条件数值模拟研究

利用国际通用的MM5风场模式和SWAN浪场模式,通过推算影响工程海域的台风和寒潮大风天气过程,得到工程海域-30 m等深线处不同重现期设计波要素,然后采用MIKE 21 NSW和BW波浪数学模型,对工程规划方案设计波要素和港内波况进行了计算。结果表明:工程受N向和NNE向风浪影响相对较大,外海波浪传播至防波堤处无明显衰减;设计高水位重现期50 a时防波堤处最大H1%约7.3 m;防波堤对港内围堰掩护较好,建成后港内波浪条件明显改善。     

潮汐河口治导线放宽率计算公式的参数取值

受潮棱体蓄潮影响,潮汐河口整治工程往往需考虑一定的治导线放宽率。针对放宽率的计算目前已有诸多经验公式,其中潮差和治导工程蓄潮系数是公式中的两个重要参数,合理取值非常关键。从放宽率公式推导的基础公式出发,理论分析表明,公式中的潮差取为落潮流水位差更为合理;就治导工程蓄潮系数而言,现有文献提出的治导工程高、中潮位整治时分别取1.0和0.5过于简单。结合灌河口和长江口北槽航道整治工程案例分析表明,治导工程蓄潮系数不仅与整治建筑物高程有关,而且与整治工程平面布置形式密切相关,治导工程系数的取值部分情况下可采用经验公式计算取值,而复杂情况下建议结合数学模型或物理模型合理确定。     

长江口航道规划整治参数及整治方案研究*

综合采用案例和理论分析、河势分析以及潮流数学模型研究等手段,在确定航道整治水位、弯道形态和放宽率 等参数的基础上,服务于现有航道规划目标和功能定位,研究确定了长江口阶段性航道整治方案和整治线,以指导规划期 内的航道建设。研究成果对《长江口航道发展规划》的编制起到一定的支撑作用。     

长江口航道规划整治参数及整治方案研究

综合采用案例和理论分析、河势分析以及潮流数学模型研究等手段,在确定航道整治水位、弯道形态和放宽率等参数的基础上,服务于现有航道规划目标和功能定位,研究确定了长江口阶段性航道整治方案和整治线,以指导规划期内的航道建设。研究成果对《长江口航道发展规划》的编制起到一定的支撑作用。     

长江口深水航道治理工程对潮汐特性的影响

近年来,因长江口上游径流、外海潮汐和河口海洋环境的剧烈变化以及长江口水域河口及海岸工程的大量兴建,特别是规模宏大的长江口深水航道治理工程的建设,可能会导致河口潮汐产生变化。对长江口深水航道工程建设前后长时间序列的11个潮位站潮位资料进行分析,得出长江口近期潮汐特性的变化特征：口外潮汐特性主要受外海潮汐总体变化影响,口内潮汐特性受北槽深水航道治理工程及周边涉水工程建设的影响。     

长江口围垦工程越浪数值模拟研究

运用基于非线性浅水方程的SWASH模型对长江口围垦工程的越浪进行模拟研究。采用垂向结构提高了模型的色散性,使模型适用于深水区,考虑垂向加速度的作用,使浅水区域的模拟更加精确。根据实际具体工程对模型进行验证并与海堤规范计算结果进行比较。研究表明:该模型和海堤规范都能很好地对越浪量进行计算,模型计算结果更为精确,工程中栅栏板对波浪的耗散等还需在数模中进一步概化和优化。     

长江口航道疏浚土综合利用及新横沙生态成陆探索

针对长江口新水沙环境和滩涂演变的现状,以及长江口深水航道疏浚土综合利用面临的困境,以生态优先、共抓长江大保护的理念为指导,论述了后续疏浚土综合利用的紧迫性和可行性。从生态环境塑造、滩涂资源保护、长江口河势控制等方面着手,探讨了开展长江口大保护的有关路径和方法。提出了以横沙大道延伸及促淤护滩工程为依托,实现2020年后综合利用长江口深水航道疏浚土在新横沙生态成陆的具体方案。     

长河段二维水沙数学模型研究及应用*

为了适应长江长河段系统治理技术的需要,对TK-2DC软件水沙计算核心部分进行了并行程序开发,将并行计算技术应用到长河段水沙数学模型中,大大提高了长河段水沙模拟计算效率及模型计算的时效性。建立了长江中游沙市—监利、戴家洲—牯牛沙及长江下游安庆—南京长河段平面二维水沙数学模型,对航道整治工程效果进行了模拟预测。     

袋装沙枕水下抛投漂移距现场试验研究

近年来,长江水沙变化导致堤岸冲刷加剧,水下抛投护岸成为整治工程的重要环节,新型防护材料袋装沙枕应运而生,其抛投漂距预测的准确性直接影响工程的质量与效率。以长江中下游南京八卦洲河段整治工程为例,分析水深、流速、沙枕质量等对漂移距的作用机理,基于动力学进行漂移距计算公式理论推导,通过在不同流速、水深条件下开展的现场抛投试验确定公式系数。结果表明,采用推导的经验公式计算值与试验值较为吻合,相对误差在20%以内。     

通州沙西水道整治对12.5m深水航道影响研究及对策分析

为分析通州沙西水道整治工程对长江南京以下12.5 m深水航道整治一期工程的影响,通过物理模型试验进行深入研究。研究表明,西水道整治工程实施后,西水道开挖至-8 m或不开挖,东水道分流比增加,对深水航道影响较小,但会造成深水航道左侧通州沙滩地窜沟的冲刷;随着开挖深度增加,其对深水航道影响逐渐增加,开挖至-12 m、-14.7 m时,航道沿程会出现一定淤积,营船港下航道浅区有淤积的趋势,不利于航道维护,但通州沙滩地窜沟略有淤积。建议:通州沙西水道整治时,西水道疏浚深度不宜过深;尽快实施通州沙潜堤下延工程。     

长江中游燕子窝水道航道整治工程设计

燕子窝水道是长江中游航道重点碍航浅滩段之一,具备顺直分汊的平面特征,分汊口门易形成碍航浅滩,出现散乱型浅滩时碍航程度最为严重。三峡工程实施后,水道出现了不利调整。已建整治工程实施后,关键部位得到守护,但随着三峡工程的影响程度逐渐加深,燕子窝水道仍出现了不利的调整变化,航道条件仍不稳定。通过对已建工程实施前后燕子窝水道河床演变及碍航特性的分析,提出治理思路及方案,并进行结构设计,重点对新老工程衔接进行细化和优化处理,可为长江航道类似整治工程设计提供经验。