环抱式港池水体交换研究--以连云港徐圩港区为例

环抱式港池普遍存在水体交换能力较弱的问题,水体交换通道是提高港区水体交换能力主要方法之一。文中以规划中的连云港徐圩港区为例,建立对流扩散模型,通过计算研究徐圩港区对流与扩散之间的关系,分析港区水体交换机理和主要影响因素;通过设置水体交换通道探讨其对港区水体交换功能改善的主要影响因素。研究表明：对流作用在徐圩港区水体交换中占有绝对优势,增大流速可提高港区的水体交换能力;水体交换通道的断面面积及断面形状对港区的水体交换效果影响较大。     

基于改善水体交换能力的环抱式长港池布置优化

针对单口门环抱式长港池水体交换不畅的问题,以大连港太平湾港区为例,提出开辟港池底部与外海水体交换通道的布置方案.利用平面二维水动力及水体交换模型,研究港池底部通道不同开口宽度和底高程对水体交换能力的影响.结果表明:港池底部通道开口后,港池水体交换能力可以提高30％以上,而通道底高程影响较小.研究成果对于环抱式长港池规划...     

新村潟湖水体交换能力数值模拟研究

基于MIKE21模型,文章建立了新村潟湖及附近海域的水动力数值模型,并将水动力模块与输运模块、粒子追踪模块耦合,模拟了新村潟湖在4种不同潮汐过程作用下的水体交换情况,并通过水体自净速率、水体半交换时间、水体停留时间三种指标,对新村潟湖的水体交换能力进行了分析。结果表明:由不同潮汐过程作用下潟湖自净速率和内部剩余保守物质总量的变化,可见潮差值与潮差历时变化对该区域整体水体交换能力影响较大,同时不同时间段潟湖水体交换能力具有较大差别,整体来看冬夏季水体交换能力更强;潟湖水体交换能力在空间上差异明显,大致可分为两个不同分区,大体上距离口门愈近,潟湖水体交换速率愈快,但潟湖复杂的海岸边界和地形使得水动力条件变得复杂,部分距离口门较近的区域反而具有较弱的水体交换能力,如在潟湖中部的北岸和南岸,水体交换能力便弱于中部其他区域。总体而言,受潮汐、潟湖自身地形和海岸边界的影响,新村潟湖水体交换能力在时间和空间上均呈现出较大不同。     

基于风险增强的钻井隔水管VIV疲劳评估

涡激振动(VIV)是深水钻井隔水管疲劳损伤的主要来源.合理评估VIV疲劳是进行隔水管疲劳设计的关键问题.应用基于风险增强的疲劳准则进行隔水管VIV疲劳评估.应用设计参数的最佳估计值对隔水管进行标准VIV疲劳分析,以确定隔水管的基本疲劳损伤.识别控制疲劳损伤不确定度的随机变量,并对这些变量进行标准疲劳灵敏度研究,以评价疲劳损伤不确定度.基于风险增强准则确定VIV疲劳安全因子的大小,同时考虑VIV分析模型的内在偏差,以建立对VIV疲劳的接受准则.以南海某深水区钻井隔水管设计为例进行分析.隔水管在设计寿命内的最大疲劳损伤为0.3570,在高、中、低三种安全等级下的许可疲劳损伤分别为0.1274.0.2410与0.5263,该隔水管设计仅满足低等级安全标准.     

基于RBF-ARX模型的耙吸挖泥船泥浆管道输送模型预测控制*

针对耙吸挖泥船挖泥装舱过程中管道内泥浆输送流速过低导致管道堵塞影响疏浚效率、造成安全风险等问题,进行泥浆管道输送模型预测控制研究。提出一种基于RBF-ARX模型的预测控制方法,通过改变泥泵转速控制耙吸挖泥船输送管道中泥浆的流速。建立基于RBF-ARX模型的泥浆管道输送模型,设计基于RBF-ARX模型的预测控制器,并对泥浆输送过程进行仿真。结果表明,设计的模型预测控制器与PID控制器相比,该控制方法具有较好的动态控制效果与较强的鲁棒性。     

近岸滩涂区海堤口门尺寸优化数值分析

针对近岸滩涂区建设海堤过程中需进行海堤口门设置，建立近岸滩涂区数学模型作为研究手段，应用水动力和水质模型模拟海堤所在滩涂区的水动力条件和海堤所围水体与外海交换情况，研究海堤口门尺寸大小与口门处水流流速、所围水体的交换时间、交换率的关系。计算结果表明：近岸滩涂区受地形高程的影响，在落潮阶段大部分滩涂区均有露滩现象，在该区域建设海堤时，当口门设计尺寸超过100 m时，可保证通过口门处的水流最大流速控制在1 m·s以下，也可实现在1个潮周期海堤内部的水体全部下泄至外海，与外海的水体实现100%交换率，为后期海堤口门设置提供决策依据。     

环抱式港池水体交换与改善措施研究*

环抱式港池既有防浪挡沙的优势,也有港区内外水体交换不畅的不足.以规划中的连云港港徐圩港区为例,利用对流扩散模型,模拟计算潮流作用下环抱式港池水体半交换周期,研究探讨改善港池水质的工程措施及其效果.研究结果表明:水动力条件是影响港池水体半交换周期的主要因素,包括作用的潮型和港池位置;工程措施的效果取决于其对水动力条件的改善程度和水体交换量的大小.     

台风对春晓气田群海底管道安全的影响研究

基于连续4年的春晓气田群海底管道检测数据,结合该区域水文、气象、泥沙、地形、底质等环境资料的分析研究认为,2007年夏季韦帕、罗莎等台风所引起的强烈水动力扰动,对管道KP287.666～KP301.906所在区域的冲淤稳定产生了较为明显的影响。台风将高能传递给水体,增强了海流、波浪等水动力要素,两者的联合效应使得水体底部剪切应力剧增,使水体挟沙能力加强,对海底造成区域性冲刷,导致管道裸露、悬空,严重影响其安全。     

吹填造陆工程对周围水体交换影响的数值模拟研究

在港口工程建设中,合理地综合利用疏浚土资源吹填造陆,可以产生巨大的经济效益。但吹填陆域形成后将会影响该区域海洋水体的对流-扩散,改变局部的海洋水动力,从而对该区域的海洋环境产生不利影响。为了更好地保护海洋环境,需要充分了解陆域形成前后水体交换的变化情况。根据国际常用规范标准,通过数值模拟分析,研究水体交换的变化规律。通过计算过水断面宽度,设置过水箱涵,优化设计方案,加快水体交换,达到保护海洋水环境的目的。     

岸线变化和海平面抬升对珠江河口水体交换的影响*

水体交换能力是评价河口水域自净能力的一个指标。为研究岸线变化下珠江河口水体交换能力的变化情况以及海平面抬升对其的影响,建立珠江河口二维水动力-保守物质运输模型,并将模型模拟的水位、流速、流向结果与实测数据进行对比。运用欧拉法,分别计算洪枯季、高低潮位下不同年代岸线变化和海平面抬升不同高度时珠江河口水体滞留时间的变化情况。结果表明：岸线围垦对珠江河口各水域水体交换的影响不尽相同,如从20世纪70年代—2010年,伶仃洋水域的平均水体滞留时间先保持几乎不变后略微减小,而黄茅海和磨刀门水域则因状况而异;海平面抬升不利于水体交换,珠江各水域平均水体滞留时间随海平面抬升而增长,且枯季增加的时间大于洪季。