磨刀门水道枯季盐水入侵成界运动规律研究

利用磨刀门水道天河以下至挂定角水闸之间8个水厂/水闸的表层盐度数据,通过拉格朗日插值方法并结合Surfer工具作出磨刀门水道近三个月的纵向逐时成界分布图.图中给出0.5‰,2‰,5‰和8‰成界的逐时变化情况,并对其运动规律进行了初步探讨.特别对0.5‰每日最远成界进行了分析,结果发现:磨刀门水道盐水入侵成界运动有半月的周期,同时上半月和下半月又不完全一致,下半月因潮差较大产生二次盐水上溯.盐水在小潮期间向上游推进,在大潮期间向下游推移.每日成界上溯最远点发生时间要比每日最高潮时延后5小时.0.5‰每日最远成界与潮差的运动关系图表现出在上半月潮差较小呈圈型,而在下半月潮差较大产生二次盐水上溯呈勺型.     

磨刀门航道整治工程对咸潮上溯的影响

采用实测水文资料建立高精度的三维水流盐度数学模型,模拟了磨刀门航道整治工程前后流场及盐水入侵的变化.并运用已验证好的磨刀门高精度三维水流盐度数学模型,计算了磨刀门航道整治工程前后水动力变化及咸潮上溯程度,为航道整治工程的实施提供依据.研究表明航道整治工程使得近海地区的盐度值有所增大,加剧了咸潮上溯程度,但工程对咸潮上溯的影响不大,不是珠江三角洲地区近年来咸潮上溯的主要原因.     

长江河口盐水入侵数值模拟研究

长江河口盐水入侵一直是困扰上海市工农业生产及生活用水的一个重大问题。文章通过建立"长江口—杭州湾"大范围的二维水流盐度数学模型,在验证的基础上,重点分析了长江口盐水入侵总体格局、北支盐水倒灌、南支盐度分布格局等问题,并指出由于横沙通道的涨落潮流不平衡,北槽会有部分盐水倒灌进入北港;基于数学模型,对北支倒灌盐通量进行了初步计算。     

基于浮标站观测的磨刀门洪枯季径潮动力作用规律及相关性分析

为揭示磨刀门主要动力因子对潮流运动的作用规律,采用主潮通量算法计算洪枯季半月不同时间尺度下的潮流动力特征值,采用多元线性回归法对特征值的相关性进行拟合分析。结果表明,磨刀门水道内平均落潮流速洪季比枯季总体大约14%,但涨潮平均流速仅为枯季一半;水道内洪季余流流速很大,枯季可忽略不计;口门外东汊和西汊涨潮流态洪季存在相互顶托,枯季均为西南向,洪枯季余流流速西汊均大于东汊,近底层水深范围存在逆时针半环流结构,且枯季尤为明显。潮汐动力和海面风对水道内余流影响较小,径流动力洪季影响显著、枯季影响很小。由于洪季径流动力强劲,东汊和西汊净潮通量变化规律一致;枯季磨刀门水道净通量主要输运至东汊水域,随沿岸流朝西南方向输运进入西汊,然后随离岸流朝南侧外海方向输出,符合口门外逆时针半环流结构的输运特征。     

近四十年来西江磨刀门水道河床特征研究

将西江磨刀门水道1962、1977、1999年航道图高程信息数字化,建立了磨刀门水道的DEM,为珠江三角洲网河其它河道建立DEM提供了借鉴。利用此模型研究了磨刀门水道河床近40多年的河床演变,研究表明:1962-1977年总体表现为淤积,淤积量20.33×10~6m~3,主要冲淤深度介于2~-2m之间;1999年较1977年河床处于冲刷状态,冲刷量26.17×10~6m~3,冲淤深度在4~-2m之间。1962~1999年磨刀门水道总体表现为冲刷状态,净冲刷量约5.76×10~6m~3,年均冲刷率0.16×10~6m~3/a,单位河长冲刷率约为0.13×10~6m~3/km,浅滩面积减少,河槽深槽范围扩大,水深增大,断面向窄深发展。上游水沙来量变化、三角洲网河及河口区围垦和联围筑闸的影响及网河区大规模河床采砂是近四十年西江磨刀门水道河床演变的主要驱动因子。     

低浓度盐水异重流运动规律试验研究

船舶通过河口船闸将导致盐水潜入闸室继而侵入淡水河道造成水质恶化。既有研究集中于海船闸高浓度盐水入侵（浓度20‰~30‰）,但对于河口船闸低浓度盐水（浓度2.23‰~4.17‰）入侵过程及规律尚不清楚。基于室内大尺度水槽试验,研究了低浓度盐水的运动特性,探讨低浓度盐水运动形态的演变过程、盐度分布与盐水运动形态的关系、盐水头部运动速度以及密度弗劳德数与浓度的关系。结果表明,受密度梯度力驱动,低浓度盐水仍然作异重流运动并集中在底部输移;低浓度盐水异重流运动形态的转化距离相比高浓度盐水更远,其运动状态受底床阻力影响分为滑塌阶段和自相似阶段,密度弗劳德数在滑塌阶段为常数（FrH=0.32）、自相似阶段随时间线性递减（斜率为-0.01）。     

珠江三角洲伶仃洋河口洪季盐水入侵规律研究

根据珠江三角洲伶仃洋河口在2003年7月大潮期间测得的潮流、泥沙和盐度现场观测资料,对伶仃洋河口洪季的盐度分布及盐淡水混合特征进行深入分析.结果表明:盐度受径流和潮流的影响具有明显的潮周期变化;位于西槽航道内盐度值从上游向下游线性增加,盐度梯度变化接近,在垂向上,底层盐度大于中、表层盐度值,垂线平均盐度与0.6H处盐度...     

钱塘江河口围涂工程对杭州湾水动力和水环境的影响

基于钱塘江河口特殊的自然特征,自20世纪60年代开始,钱塘江河口进行了大范围的治江围涂。由MIKE软件建立了杭州湾水动力水质模型,探讨钱塘江河口围涂工程对杭州湾潮流场、盐度场以及水质的影响。研究结果表明,仅在工程区域附近影响了杭州湾水域的水动力特征,使得河口区的流速增大;围涂工程使得湾内盐度等值线后退,有效地减弱了杭州湾的盐水入侵;工程后随钱塘江而来的污染物得到了更快的扩散稀释,减弱了河口区水体的污染。     

西沙门悬沙输移机制分析和讨论

以西沙门水沙实测资料为依据,运用悬沙通量机制分解法将悬沙净输移通量表示为多个动力影响项,讨论区域内悬沙输移的时空特征,分析认为平流输沙在研究区域内为主要输沙项,"潮泵效应"输沙项为次要项。从涨落潮、流速和含沙量的变化过程讨论其动力机制,结果表明:西沙门悬沙浓度在潮流作用下具有明显的潮周期变化,悬沙沿岸输移;平流输沙中欧拉输沙项主要取决于潮动力大小,斯托克斯输沙项受潮波非线性效应影响;"潮泵效应"输沙与泥沙悬浮"滞后效应"、涨落潮流流速的非对称性和当地悬沙浓度相关。     

长江口北支崇启大桥处潮位和盐度过程研究

位于长江口北支的崇启大桥处于盐淡水交替区,其混凝土桥墩易受海水腐蚀。为给桥墩抗腐试验提供必要的潮位变动区范围和盐度试验参数,建立了基于无结构网格的长江口盐水数值模型,计算分析了在不同径流量和外海潮汐边界条件下,崇启大桥断面潮位变幅及盐度变动过程。研究表明崇启大桥处潮位变幅大,潮汐是控制崇启大桥处水位变动范围的关键因素;桥墩处盐度整体取决于入海径流量,流量增加促使盐度降低,反之亦然;潮汐作用促使桥墩处呈现短周期性振荡盐度,盐度范围为10‰～26‰,其中枯季盐度平稳,洪季变幅大。     

天津港真空预压法软基处理监测及检测效果分析

天津港陆域真空预压施工过程中对地表沉降、分层沉降、孔隙水压力等进行监测。采用双曲线法推算固结度,提供卸载依据;分析原海底以下土层沉降量,得到原海底以下土层沉降量占总沉降量的31.9%;由孔隙水压力消散规律了解软基的加固机理;真空预压前后进行钻探取土室内土工试验及现场十字板剪切试验,分析各土层物理力学指标及十字板强度的变化情况,对地基处理效果进行评价。     

长江口福姜沙河段近期河势演变分析*

长江口福姜沙河段属于复杂的分汊型平原河道,江中沙洲、暗滩交替分布。河床受径流和潮流共同作用,在江 面宽阔河段涨落流路分歧,主槽分汊,多处航段12.5 m水深不贯通,宽度不足200 m,是海轮入江的碍航河段。交通运输部 计划在十二五期间开始实施长江南京以下12.5 m深水航道建设。本河段航道建设治理思路为顺应河势,维持分汊型,守护 双涧沙沙体,稳定航槽。利用实测资料为福姜沙河段航道治理目标进行河床演变分析,分析可知：随着水文年的周期性变 化,河道沙体和汊道及汊道间兴衰更替,给航道稳定性带来不利影响,说明了双涧沙守护的必要性;福北、福南水道受岸 线约束,航槽稳定,航深通过疏浚虽能达12.5 m,但宽度很难满足;从河势变化趋势来看,福中水道弯曲度适中,主槽宽 阔,且呈冲刷发展趋势,利于航道建设。     

长江口北槽深水航道回淤量变化宏观动力原因分析

根据实测资料、物理模型试验结果和有关文献成果对影响长江口北槽深水航道回淤量的宏观动力原因进行了分析。取得新的认识：1）与枯季相比,长江口拦门沙河段洪季波浪中的长周期波浪显著增多,其中8.0 s及以上周期的波浪能量占总波能的比例由枯季的3.2%增加至洪季的40.6%;2）高能波浪运动对北槽航道回淤产生了显著的不利影响,与北槽航道回淤量的增加息息相关;3）12.5 m航道开挖后,北槽航道内水流冲刷能力沿程均有增强,有利于槽内泥沙往两侧高滩运移;4）长江口拦门沙河段泥沙自身交换量远大于河口上游来沙,洪水不是造成北槽航道回淤量发生显著变化的主导性宏观动力原因;5）波浪作用是长江口北槽航道回淤量发生显著变化的主导性宏观动力原因,“消浪”应成为今后北槽深水航道减淤工程以及长江口南槽、北港和北支下段航道整治工程设计研究工作中不可忽视的指导性原则之一。     

瓯江河口及温州浅滩冲淤演变分析

基于瓯江河口和温州浅滩多年实测水文泥沙及地形水深资料,研究其冲淤演变特征。结果表明:瓯江流域径流量呈现年际、洪枯流量差别大的特点,此特性对瓯江河床冲淤变化起着至关重要的作用;瓯江口外及温州浅滩区域由于风浪作用引起泥沙再悬浮,导致其含沙量增大;瓯江河口地形表现为"洪冲枯淤"的特点,尽管河床纵、横向冲淤变化频繁,但河床冲淤幅度和河道容积在年间与年内变化不大,相对稳定;而温州浅滩则处于不断淤涨状态。特别是近期的人工围垦工程的建设进一步加大了其淤积速度,浅滩内普遍发生淤积,其中浅滩南端、北段及邻近灵霓大堤附近淤积最甚。同时,温州浅滩靠南口水道部分由于灵霓北堤建设及完成后封堵了其北侧上浅滩的潮量,从而加大了大、小霓屿岛间进入浅滩的潮量,使得其在1999—2010年间处于冲刷的状态。     

破冰船柴电混合动力系统优化设计及敏感性分析

[目的]针对极地破冰船的经济性和环保性要求,提出由柴油发电机组和储能电池组成的破冰船柴电混合动力系统。[方法]首先,基于冰载荷变化等级建立阻力模型,并采用反向建模法建立柴电混合动力系统的能量流模型;然后,以破冰船的年油耗量和生命周期总成本为优化目标,采用快速非支配排序遗传优化算法(NSGA-II)对动力系统设计参数进行优化,并基于优劣解距离法(TOPSIS)得到最优设计方案;最后,开展优化目标对7个设计参数的敏感性分析。[结果]仿真结果表明,柴电混合动力系统的最优设计方案比传统柴电推进系统节约了1.89%油耗,且纯电航行总里程占比为31.22%,但储能电池的引入降低了系统经济性。参数敏感性分析结果表明,2个优化目标对主机容量、电池组数量、电池荷电状态边界的敏感度较高,而对减速器减速比、电机转子体积和螺旋桨尺寸则相对不敏感。[结论]研究成果可为破冰船及柴电混合动力船舶的参数设计提供参考。     

含初缺陷损伤圆拱的动力屈曲

由Hamilton原理导出考虑初始缺陷及横向剪切变形时裂纹圆拱的动力屈曲控制方程;应用断裂力学中常用的线弹簧模型将裂纹引入到屈曲控制方程中;基于B-R动力屈曲判断准则,采用数值方法求解了受径向均布阶跃载荷作用时裂纹圆拱的动力屈曲;对比讨论了不同载荷幅值、裂纹长度、初始几何缺陷大小等因素对圆拱动力屈曲性能的影响.     

烟台港龙口港区防波堤波浪断面试验研究

模型按重力相似准则设计,根据试验场地、现有块体重量及试验要求,4个断面选用不同长度比尺。采用新型吸收式造波机造波并选用合适的波谱按《波浪模拟规程》要求进行率波,进行了3个斜坡式断面和1个直立式沉箱断面的稳定性、越浪量及堤后次生波试验,针对沉箱断面进行了测力试验。试验结果表明在各种试验工况组合下,0+190 m断面(+6.0 m)和0+1 451.3 m(+7.0 m)断面各部分均保持稳定,随堤顶高程的增加,越浪量及堤后次生波明显减小;0+750 m断面和0+800 m断面顶高程为+7.0 m断面在极端高水位重现期50 a不规则波连续作用3 h后栅栏板失稳,增至+8.0 m后,栅栏板为临界稳定,其他部分保持稳定。     

大型船舶挂舵臂设计研究

对挂舵臂的作用和结构形式进行介绍;对挂舵臂的受力情况进行分析,给出各力的分量计算公式。以某32万吨级超大型油船(VLCC)为例,对挂舵臂的弯曲、剪切、扭转和等效强度进行演算。对铸钢件挂舵臂的材料和热处理的相关要求进行阐述,并对铸钢件无损探伤方法进行分析,绘制挂舵臂无损探伤位置图。此外,对挂舵臂的结构连续性、焊接及加工圆角进行研究。研究得出:挂舵臂设计前,首先要弄清挂舵臂与舵的连接形式,建立合适的力学模型计算挂舵臂受到的弯矩、剪力和扭矩,再按规范校核强度;如果挂舵臂是由铸钢材料制成的,还须特别关注铸钢材料的质量控制和焊接的特殊要求。     

单点系泊系统将军柱疲劳分析

渤海某FPSO的单点系泊装置固定塔架由导管架、将军柱和上部组块构成,其中将军柱是系泊力的主要承受构件之一,其结构安全至关重要。由于系泊力是典型的交变载荷,作用在结构上会产生疲劳损伤,因此有必要对将军柱进行在位期间的疲劳分析。本文提出一种长期海况下海上固定装置疲劳计算方法,通过AQWA软件建立单点系泊系统的多体耦合水动力模型模型,根据渤海的海况环境资料计算出FPSO运动时域内所受到的的系泊力;基于S-N曲线方法与Miner线性累计损伤理论,通过nCode Designlife疲劳计算软件计算将军柱结构的疲劳寿命和管节点的疲劳损伤;评估结构的疲劳强度,分析易发生疲劳的关键节点位置,并给出增加管节点疲劳寿命的建议及设计方法,为相同类型的海上固定式结构物的结构设计及疲劳分析提供有益的参考及借鉴。     

单点系泊系统将军柱疲劳分析

渤海某FPSO的单点系泊装置固定塔架由导管架、将军柱和上部组块构成,其中将军柱是系泊力的主要承受构件之一,其结构安全至关重要。由于系泊力是典型的交变载荷,作用在结构上会产生疲劳损伤,因此有必要对将军柱进行在位期间的疲劳分析。本文提出一种长期海况下海上固定装置疲劳计算方法,通过AQWA软件建立单点系泊系统的多体耦合水动力模型模型,根据渤海的海况环境资料计算出FPSO运动时域内所受到的的系泊力;基于S-N曲线方法与Miner线性累计损伤理论,通过nCode Designlife疲劳计算软件计算将军柱结构的疲劳寿命和管节点的疲劳损伤;评估结构的疲劳强度,分析易发生疲劳的关键节点位置,并给出增加管节点疲劳寿命的建议及设计方法,为相同类型的海上固定式结构物的结构设计及疲劳分析提供有益的参考及借鉴。