航道生态护岸消波效能的研究进展

护岸工程是内河航道有效的防护措施,生态护岸是我国护岸工程发展的新趋势。本文通过归纳现阶段对于影响植物消波效能的因子的研究结论,总结了生态护岸建设与植物消波功效研究的结合应用,综述了现阶段航道生态护岸植物消波效能的研究进展,并对当前研究中的问题进行了总结分析。     

斜坡非淹没柔性植物对船行波消减效能的试验研究

本文借助物理模型试验,研究了船行波与斜坡上种植非淹没柔性植物的相互作用。通过对不同植物分布密度、不同航速的组合试验,分析了船行波经过植物后的爬高、回落、流速的变化趋势。经试验资料分析,拟合得到了植物分布密度与船行波爬高与回落的消减关系的经验公式,可为生态航道护岸设计提高技术参考。     

内河航道船行波引起的水流回流分析

针对现行内河航道护岸易受船行波引起的水流回流淘刷破坏的问题,研究行船过程中产生的回流模型,归纳总结船行波波高和沿岸回流流速的公式,确定不同条件下通航船舶引起的回流流速,并对回流进行等级划分,分析不同流速等级下护岸适宜种植的植物,以此为生态护岸的植物选型提供依据。     

船行波作用下生态护岸空腔结构动力特性研究

针对限制性航道船行波作用下的生态护岸问题,研发了新型生态护岸空腔结构,开展自航船舶模型水槽试验,研究船行波作用下腔体内流速分布、紊动特征及集鱼效应。结果表明,在船行波作用下,受腔体复杂结构控制,水体流动由低频波振荡流转变为高频边界层紊流,距边壁越远流速越大,且能量在各频率趋于均匀分布。腔体内紊动呈现多峰值并逐渐耗散的过程,正常船速4.60 m/s时,最大紊动能为0.002 5 m²/s²,位于鲫鱼的偏好动能范围之内;船速增大至6.3 m/s时,最大紊动能为0.177 1 m²/s²,超出鲫鱼的偏好动能范围,不利于鱼类栖息,船舶在鱼类重点保护区宜限速航行。     

上海内河船行波研究

船行波的大小直接影响到护岸设计的可靠性、经济性及环保性,国内外科研机构曾系统地开展船行波的研究,然而基于上海内河航道复合型断面形态、固定边界水域和有限水深等特点,已有的研究理论与公式并不完全适应。通过大量现场实船观测、数模和统计分析,研究和探讨对护岸防护更有现实意义的近岸侧船行波的波峰值、波谷值和护岸基础防护深度的计算公式,为上海内河航道甚至长三角限制性航道护岸设计提供技术参考。     

运河航道开发过程中生态带建设技术方案

针对运河护岸经常被破坏的情况,通过研究运河航道中船行波对岸坡的作用及破坏机理,分析不同形式生态护坡的消波能力,研究运河航道多功能协调的护坡关键技术。总结航道生态护坡设计原则和思路,提出生态护坡结构应尽量设置多孔性结构,为生物提供生长空间。护坡结构形式选择要综合考虑水岸相互作用和生态需求。在船舶通行密度高的航道,船舶航行会对水生生物造成重大影响,有条件时应单独开辟一块区域供水生生物栖息。     

斜坡式护岸下渡槽内船舶船行波分布规律研究

为研究斜坡式护岸下渡槽内船舶船行波分布规律,同时验证实例工程在最不利工况下的船行波规模,本文采用三维数值仿真模拟计算,选择最不利通航水位以及最大设计代表船型,详细研究了船舶行驶过程中波浪兴起并不断发展的过程。同时,设置若干组对比试验,详细分析了船舶航速、吃水深度两个因素对渡槽段最大波高的影响规律,并基于内河航道工程设计规范(J 12229—2012)附录C中的波高计算公式进行回归分析,得到了实例工程斜坡式护岸渡槽船行波波高计算公式。经检验,波高拟合公式计算值和三维数模计算值较为接近,对减少数值计算有一定的作用。     

港口导堤植被消波的试验研究

针对天津中心渔港东导堤工程,通过几何比尺为1∶10的断面物理模型试验,研究了植株布置方式、种植排数和淹没水深对护岸植被消波效果的影响。研究表明:1)护岸植被对波浪有一定的消减作用,可减小波浪对护面结构的直接冲击,并降低越浪量,但是植被的消波效果只对一定范围内的波浪有效。2)就植被的消波效果而言,矩形布置方案略好于梅花形布置方案;树木种植排数越多消波作用越大;半淹没时的消波效果略好于全淹没状态。3)结合天津中心渔港东导堤护岸结构,肩台种植树木7排时,植被消波效果最好,其中波高最大消减32.9%,越浪量最大消减87.8%。     

运东船闸下游引航道通航条件改善措施

运东船闸位于江苏省干线航道网通扬线起点,规划将老船闸拆除,并在原址进行船闸扩容工程建设。通过1：40物理模型研究工程或非工程修复措施对改善通航水流条件的效果。结果显示：延长泄水阀门开启时间可降低泄流过程中的流量峰值,使得引航道内最大水面比降、最大流速、水面波动幅度有所减小;植物护坡能够有效削减泄水波、船行波能量;空箱结构护岸可以有效降低水流对岸壁的冲击力、削减水波动能,保护航道护岸及人字门;空箱护岸长度越长,水流改善效果越明显。     

循环荷载作用下重塑素土和根系加筋土动力试验研究*

船行波引发的循环荷载是造成内河航道岸坡失稳、破坏的重要原因之一,深入研究循环荷载作用下土体失稳和破坏机理对航道岸坡的设计具有重要意义。植物护岸技术是通过根系与土体紧密结合,从而改变土体强度。基于那吉库区重塑素土和重塑根系加筋土,利用三轴循环荷载试验,模拟船行波荷载长期作用,研究重塑素土和重塑根系加筋土在循环荷载作用下的循环荷载振次、强度、围压强度与土体应变之间的关系。结果表明,当围压稳定时,试样残余应变随着循环荷载的增大而增大。但相同围压条件下,重塑根系加筋土的内摩擦角和黏聚力高于重塑素土,说明植物根系的存在提高了土体对于船行波的抵抗效应,提高土体在循环荷载作用下的抗剪强度。     

船闸泄水的非恒定流特性及通航安全措施

闸室泄水将导致引航道内生成复杂的水流流态,给船舶停靠及航行造成安全隐患。通过1∶40正态物理模型,研究船闸泄水过程及泄水结束后,引航道内泄水波运动特征、水面比降、流速分布、回流强度等。结果显示:在引航道设计方案下,上下游水头差7.13 m、阀门开启时间5 min时,人字门处反向水头为0.39 m,系船停泊区纵向流速为0.56 m/s,超过规范要求,会对引航道内船舶、人字门以及引航道护岸产生不利影响。延长泄水阀门开启时间可降低泄流过程中的流量峰值,使得引航道内最大水面比降、最大流速、水面波动幅度有所减小;植物护坡能够有效削减泄水波、船行波能量;空箱结构护岸可以有效降低水流对岸壁的冲击力、削减水波动能,保护航道护岸及人字门;空箱护岸长度越长,水流改善效果越明显。     

南通船闸下游引航道护岸应急改造工程的组织实施

南通船闸下游引航道右侧浆砌块石扶壁式护岸,建成于上世纪80年代未,结构单薄。由于受船行波、船舶启动时螺旋浆搅动,以及雨水、长江潮水的冲刷,护岸损坏严重,影响过闸船舶与防洪大堤安全,急需改造加固。本文介绍了对原护岸进行应急改造工程建设方案的确定、工程施工过程控制及出现的问题处理。     

海船船行波对游艇航行安全影响试验

采用不同比尺的物理模型,研究了3万t级海船及游艇在进出港航道中航行产生的船行波特性;利用造波机模拟海船船行波,试验分析了海船船行波对游艇航行安全的影响。研究表明,当航道两侧挡沙堤出水后,对海船航行具有较明显的限制性航道特点;海船航速8节时在游艇航道中产生的最大波高为0.46m,对单游艇航行安全没有影响;当海船和2艘游艇三者同时相遇时,游艇航速宜小于等于10节。     

基于粒子系统的船行波建模与绘制

基于船行波理论和粒子系统理论实时生成三维船行波的方法，以矩形基本粒子对船行波粒子进行造型，采用动态纹理映射技术和透明度扰动方法，模拟船行波的辐射效果，根据船行波所受外力构建其运动方程，来描述船行进过程中船首波、船尾波粒子的运动效果，采用与视点相关技术实时生成船在海上航行的三维场景：与传统的基于物理模型的船行波模拟算法相比，该算法既正确模拟船行进时产生的船行波的运动行为和辐射行为，降低计算复杂性，真实再现船行波的三维视觉效果，在满足实时交互漫游的前提下表现出较强的真实感。实验结果表明，此方法能满足船行波实时模拟的需要。     

苏北运河航道生态护岸的研究与应用趋势

生态护岸是一种新型的护岸技术,它集防洪效应、生态效应、景观效应和自净效应于一体,是现代河流治理的发展趋势。是利用植物或者植物与土木工程相结合的一种新型护岸形式,生态护岸,改善或完善局部地域生态环境。     

内河航道几种生态护岸型式的特点分析

近年来,随着工程设计与施工工艺的不断发展,针对内河航道的生态护岸研究得到世界各国的广泛关注,生态护岸凭借其集防洪效应、生态效应、景观效益以及自净效益为一体的优势,现已成为内河航道护岸工程建设的主流方向,极具经济与实用效益。本文主要从几种不同类型的生态护岸的实际应用入手,对其各自的应用特点进行了分析与对比,希望帮助相关施工单位在具体工程施工中选择正确的生态护岸类型。     

生态护岸通水孔参数设计方法

针对生态护岸通水孔无统一设计标准的问题,进行了生态护岸通水孔参数设计方法的研究。以波能分布为切入点,推导了生态护岸通水孔后波高的计算公式,并对该公式进行工程应用的简化。提出生态护岸通水孔参数的设计方法,并进行工程算例验证。结果表明,简化计算可以满足工程应用的精度需要,可为类似工程中通水孔的设计提供思路。     

下游引航道船行波对景洪升船机运行特性的影响

通过快艇在下游引航道快速航行主动制造船行波,研究船行波对景洪水力式升船机运行特性的影响。结果表明:下游引航道船行波对船厢池水面波动无明显影响;船厢与下游引航道对接待机时,船行波对船厢内水面波动有不利影响,并威胁到试验船舶在船厢内的停泊安全。景洪升船机船厢与下游引航道对接且厢内有系缆船舶时,为确保船厢内船舶停泊安全,须严格控制下游引航道船舶的航行速度。     

河道整治中常用生态护岸类型

针对现今河道整治中常用的护岸材料材质硬化、基本功能单一、生态和环保效益差等问题,对生态护岸类型进行研究。通过对比分析河道整治中常用传统护岸和新型生态护岸的类型、特征和功能,总结得出:生态护岸除了具有防洪、排涝、引水、航运等基本功能外,还具备生态、环保、休闲、娱乐等作用。     

船行波对双船系靠LNG泊位系泊稳定性的影响

双船系靠LNG泊位对系泊稳定性要求高,而目前尚无船行波对双船系靠泊稳定性影响的定量分析方法。结合工程实例,以Flory-Remery单船系泊船行波荷载计算方法为基础,结合双船系靠泊位的特点予以修正,利用数值分析软件定量分析船行波过程对双船系靠泊位系泊稳定性的动态影响。结果表明,典型系泊条件下,双船系靠泊位系泊倒缆受力及纵移运动量受船行波影响最大,当船行波与系泊船间距50 m时系泊稳定性不满足要求;当船行波与系泊船间距100 m时系泊稳定性满足要求;当船行波与系泊船间距150 m时系泊稳定性基本不受船行波影响。