洋山深水港四期工程海域水沙环境及地形冲淤变化

洋山港四期工程水域属非正规浅海半日潮,总体上呈现出冲刷的态势,受四期工程西侧导流堤的修建,西侧断面冲刷幅度较大,年冲刷量大约为0.7m,再向东逐渐减小,东侧断面基本不冲不淤。颗珠山汊道的落潮作用,对四期港区水域水深变化起到了至关重要。     

洋山港四期工程水域水沙环境及港区增深方案研究

依据洋山港区多年(2006~2016年)的水文泥沙、水深等资料,在深入地分析洋山港四期工程海域水沙环境基础上,采用数学模型的方法对四期港区增深方案进行了研究,结果显示:(1)洋山港区属非正规浅海半日潮型,平均潮差2.76 m,潮汐强度中等;四期港区水域,涨、落潮水流呈明显的往复流运动,涨潮平均流速为0.63 m/s,落潮平均流速为0.69 m/s;(2)四期港区水域含沙量季节变化与整个洋山海域是一致的,季节变化明显,冬、春季节含沙量较高,夏、秋季节含沙量较低,多年垂线平均含沙量约为1.4 kg/m~3;底质泥沙颗粒中值粒径一般在0.012~0.029 mm之间,平均为0.019 mm,主要为粘土质粉砂;(3)四期港区水域总体上呈现出冲刷的态势,长时间累计净冲刷强度接近2.0 m。目前的水动力和泥沙环境及地形冲淤特征对四期港区的开发处于有利状态;(4)四期港区工程建成后,潮流性质没有发生变化,泊位、港区和航道水域水流归槽明显,水流更加平顺;对洋山港海域各汊道潮量变化没有明显影响;7万t和12万t两个方案建设后,港池与航道总淤积量为500~600万m~3左右。     

腰沙—冷家沙匡围对周边水沙环境的影响

通过建立江苏沿海大范围及小范围的平面二维水沙数学模型,将此水沙模型应用于腰沙、冷家沙围垦工程研究,通过流速流向、年冲淤变化指标,分析工程对周边海域水沙环境影响以及工程区域的年回淤强度。结果表明:围垦工程产生的影响范围有限,围垦工程南北两侧水域,流速减小,地形成淤积的态势;工程东段水流流速增大,产生一定的冲刷,对建立深水码头有利。     

鸭绿江河口潮流泥沙数值模拟

在分析鸭绿江河口实测水文泥沙资料的基础上,采用MIKE21 FM模块建立了基于多重嵌套网格模式的河口潮流场和泥沙场数学模型,模型范围为上游丹东市的江桥至河口江海分界线以外6~7 m等深线附近,并对2个潮位站、15个流速流向和含沙量测站进行了验证,对现状条件下的河口水域流场和泥沙场进行了数值模拟与分析。研究结果表明:落潮流速一般大于涨潮,沿程变化上浪头港以下2 km附近及斗流浦航槽内平均流速较大,至河口段水面逐渐放宽,致使落潮水流流速有减小趋势;含沙量沿程呈递增趋势,最大含沙量出现在各分汊水道的上口,即斗流浦水域。     

淤泥质海床上人工岛水流冲刷试验

港珠澳大桥人工岛局部冲刷是大桥工程设计亟待解决的关键技术问题。在现场资料分析与物理模型验证的基础上,采用正态系列模型延伸法,在潮汐宽水槽中研究了淤泥质海床上人工岛周围流态变化和局部冲刷的发展过程。研究结果表明,在洪季大潮情况下,东、西人工岛最大冲深分别为10.3 m和9.0 m,冲刷坑集中在岛桥结合部和隧道防护段及防撞墩附近;最大冲刷深度与人工岛的几何形状、流速、工程水域的沙土特性以及水深等相关,冲刷坑的平面形态则与岛型、水流夹角、涨落潮流速差以及潮流历时有密切关系。     

北仑电厂码头改扩建工程潮流泥沙数值模拟

运用平面二维水流泥沙数学模型,分别建立了包含金塘水道大范围以及拟建工程区小范围水域的潮流泥沙场,其中大范围模型为小范围模型提供边界条件。计算结果表明:改扩建工程使周边局部海域流场减弱,但影响范围有限,流场变化主要集中于改扩建码头西侧及其后沿驳船码头港池开挖区水域,涨、落急流速变幅在13.3%以内,流向变化值小于8.3°。码头后沿的浅滩区是主要泥沙淤积区,改扩建码头前沿平均淤强约0.76m/a,淤积量2.5万m3/a,驳船泊位区平均淤强1.42m/a,淤积量5.9万m3/a。鉴于岸坡浅滩仍是主要的淤积区,建议保持定期疏浚,以免淤积前伸对驳船港池和码头前沿造成不利影响。     

跨海大桥工程对附近水域影响的数值研究

利用平面二维浅水潮波方程,在对实测资料良好验证的基础上,得到浦坝港海区较符合实际的流场,分析浦坝港大桥工程对周边海区水流、泥沙的影响及危险品坠海引起的水质变化。结果表明：流速增大区位于主桥墩之间和附近的水域,减小区主要位于大桥南段和北段引桥桥墩附近的水域以及主桥墩所处的局部水域;淤积区域主要位于浦坝港大桥的南段以及北段引桥附近的水域,冲刷区域位于主桥墩所在的水域附近;在桥梁所在海域若发生硫酸泄漏事故,对海域水环境的影响范围很大,应坚决避免此类事故的发生以保证海区水质。     

通州湾围垦工程数值模拟及其影响

根据通州湾海域的水文条件,采用二维潮流泥沙数学模型,结合实测资料对通州湾已围垦区域潮流及含沙量进行模拟及验证,在验证良好的基础上,对不同方案下港池围垦区域附近海域的潮流泥沙运动进行计算和预测分析。结果表明:模型能较好的模拟研究区域的潮流及含沙量变化;围垦区域南侧流速增大,冲刷强度大,有利于深水码头的建立;2种方案下,工程区附近水流流速、流向不同,方案2的泥沙冲淤范围和强度小于方案1。     

秦皇岛市人工岛工程潮流数值模拟研究

建立基于三角形网格的二维潮流数学模型,对秦皇岛市旅游休闲人工岛工程开展了潮流数值模拟研究。所建模型反映了该海域往复流形式的运动特征,流向主轴与等深线基本平行。模型结果表明:(1)人工岛建设影响范围仅限于人工岛周围局部海域。山海关港区及航道、秦皇岛港区及航道分别处于人工岛东西两侧流速减小区域内,山海关港区与秦皇岛港区间近岸水域处于流速增大区域内。(2)人工岛位置对流场影响较小,流速变化基本控制在0.10 m/s以内。最大涨、落潮流速变化分别为0.09 m/s和0.06 m/s。(3)双鱼造型轮廓光滑,水道内平均流速控制在0.36 m/s以内,最大流速为0.68 m/s。     

新建桥墩对整治建筑物影响及守护措施研究

拟建南纪门轨道专用桥桥墩距离下游整治建筑物最小距离仅24 m,桥墩建成后将对整治建筑物自身稳定产生一定的不利影响,进而可能影响该河段航道整治效果和既定整治目标的实现。采用二维水流泥沙数学模型,计算桥墩建成后水沙条件变化,并对提出的联合守护方案效果进行分析。结果表明：桥梁建设对工程河段航道的通航水流条件影响较小,但会造成桥墩、直立式挡墙前沿和丁顺坝坝头等区域产生局部冲刷,影响桥墩、挡墙及Z^#₁丁顺坝自身的稳定性;联合守护方案实施后,局部冲刷范围明显减小,冲刷强度显著减弱,保障了整治建筑物和桥梁的稳定性,确保航道整治工程原设计功能的正常发挥。     

秦皇岛市莲花岛工程潮流泥沙数值模拟研究

文章采用波流共同作用下平面二维水沙数学模型,基于三角形网格剖分模式,针对秦皇岛市莲花岛人工岛工程开展潮流及泥沙数值模拟。研究结果表明:莲花岛外形轮廓近似呈椭圆状,长轴走向与岸夹角较小,与水流主流向夹角较小,且围垦面积有限,工程方案实施后未明显改变工程海域大范围主流态,仅人工岛及附近小区域发生一些改变。人工岛方案实施后,流速有增有减,但变化幅度较小,基本控制在0.10 m/s以内;海床冲淤变化影响范围也主要集中在人工岛附近区域,冲淤变化幅度多介于-1.5~+0.9 m,少部分区域冲刷幅度超过1.5 m,其中人工岛迎浪面大部分区域呈海床冲刷状态,人工岛内部水域呈淤积状态。     

天津港人工沙滩环抱水域泥沙回淤研究

为提高对环抱堤内水域的泥沙回淤状况的认识,以天津港东疆人工沙滩环抱堤内水域为实例,通过综合分析浑水现象调查、悬沙粒径时空分布、含沙量时空分布、余流等方面的资料得出了环抱堤内水域的泥沙来源,然后采用套图法计算了地形冲淤变化并分析了冲淤原因。结果表明,环抱堤内的浑水主要随涨潮水体自口门外流入;淤积区域的年均淤积厚度约为0.2 m,环流集中区所在的重淤积区的淤积厚度约为平均淤积厚度的2~4倍;口门约束形成的大流速和从口门直接入射的波浪,以及NE向小风区波浪的作用,造成口门—宾馆区沙滩水域出现深度约为0.2 m的冲刷带;环抱堤内水域的冲、淤分布与动力条件分布密切相关。     

新海港防波堤建设对水动力环境的影响研究

本文以海口港新海港区为研究背景,采用二维潮流泥沙数值模拟的手段计算并分析新海港某港池拟建防波堤工程对港区海域及航道的水动力环境的影响大小及范围,着重分析进出港航道流速、冲淤的变化情况。计算结果表明:因该海域东向流占优,防波堤工程对潮流的影响范围东向流大于西向流;受防波堤挑流作用,航道内流速较之工程前略有增大,并且航槽呈冲刷态势,最大冲深0.15m/a;港池内流速较之工程前减小,呈淤积态势,最大淤厚0.21m/a。     

水沙条件对护岸工程损毁影响的试验研究*

针对新水沙条件下航道整治建筑物损毁问题,以护岸工程为例,采用概化水槽试验,模拟研究不同水动力强度以及不同挟沙饱和度下护岸工程的冲淤特性。试验结果表明：随着断面平均流速与泥沙起动流速比值（U/Uc）的增大,护岸工程前沿冲刷呈指数形式增大;随着水流含沙量与水流挟沙力比值（S/S*）的增大,护岸工程前沿冲刷呈对数形式减小。当U/Uc＞3或S/S*＜40%时,护岸前沿冲刷范围及冲刷深度均快速增大。因此,当U/Uc＞3或S/S*＜40%时,应加强对整治建筑物周边水流流速年际和年内变化的监测。研究结果可为航道整治工程设计及航道整治建筑物维护工作提供技术支撑。     

半封闭海湾内电厂建设水沙条件研究

文章通过现场实测的波浪、潮位、潮流、含沙量、底质等资料分析,岸滩演变分析以及沿岸输沙数值模拟和波浪、潮流、泥沙数学模型计算,对福建省莆田市兴化湾西侧海域建设某电厂的水动力泥沙条件进行了研究论证。主要研究成果表明:(1)工程位于兴化湾口石城南侧岬湾内,东南面临开敞海域,潮差大、湾内潮流较弱、水体含沙量低、泥沙来源有限。(2)工程海域海床长期处于稳定状态,且沿岸输沙微弱。(3)电厂取水口位于岬角南侧-7.5m等深线附近水域,取水明渠内泥沙淤积强度较小。综上,工程海域具有良好的建厂条件。     

长江口南汇嘴海域表层悬浮泥沙分布和运动遥感分析

利用Landsat-5/7卫星影像资料,建立了长江口南汇嘴水域表层悬沙遥感模式,结合实测含沙量资料对南汇嘴海区表层水体悬沙分布及泥沙运动情况进行了分析,结果表明南汇嘴附近海域总体上含沙量较高,在0.5～1.5kg/m3变化。高含沙量多出现在杭州湾口中部、南汇嘴浅滩,杭州北岸芦潮港附近含沙量为0.5kg/m3左右。悬沙的浓度及范围随大、小潮和洪、枯季的不同而不同。悬沙的浓度及范围随潮差和风速增大而增大,南汇嘴边滩含沙量一般洪季高于枯季,杭州湾水域水体含沙量一般是冬季高于夏季。长江口与杭州湾之间存在着泥沙交换,长江口水沙以直接和间接2种方式进入杭州湾,而南汇嘴近岸水域则是交换的主要通道。     

大连海上机场施工通道开口宽度对水环境影响的数值研究

为保障大连海上机场建成后工程水域的水质环境,以工程水域物理自净能力、水体半更换期、局部污染物扩散轨迹、局部污染物示踪粒子第一次到达湾外的时长等参数为评价指标,基于MIKE21 flow model FM模块建立了非结构网格下的水动力及污染物输移扩散数值模型,对大连海上机场施工通道布置方案进行优化研究。结果表明,施工通道开口宽度对工程水域物理自净能力、水体半更换期、局部污染物扩散轨迹、局部污染物示踪粒子第一次到达湾外的时长等指标有不同程度的影响。不同参数对应的最佳开口宽度不完全一致,综合比较后推荐了施工通道最佳开口方案。     

在线实时含沙量观测系统构建及其应用

基于某海洋工程岛隧桥梁施工项目建设,需对沉管基槽范围内水体含沙量在线实时观测。为满足海洋工程施工不受水体含沙量影响,研究设计出在线实时含沙量观测系统,实现动静态监测、数据实时上报等。文中介绍了在线实时含沙量观测系统的基本原理及构建,并结合实例分析了在线实时含沙量观测系统在不同水域水体含沙量观测中的应用和优势,可为水域泥沙观测提供数据参考。     

温州浅滩围垦工程对周围海域盐度分布和水质的影响

在收集春季瓯江口海域附近的入海污染源位置和污染源源强等数据资料的基础上,主要考虑海水中溶解态无机氮（DIN）、溶解态无机磷（DIP）和叶绿素a的含量,利用MIKE21模型,考虑水体斜压,对温州浅滩围垦工程前后周围海域水环境的水动力和水质进行了耦合数值模拟。研究结果表明：工程并不会大范围改变瓯江口海域的水动力特征,影响主要集中在河口附近,体现在北口区域的流速有所增加、南口区域近河口处流速有所减小;同时,围垦工程导致北口潮流加大、盐度值略有增加;工程实施后不会对周围海域水质造成大范围改变,但是对局部海域水质的确有一定的影响,近河口处海域的营养盐浓度和叶绿素a含量都呈现上升趋势,局部区域富营养化一定程度上有所加重。     

伶仃洋大桥东锚碇筑岛围堰冲刷试验研究

深中通道伶仃洋大桥为主跨1 666 m的三跨钢箱梁悬索桥,其东锚碇为海中重力式锚碇,采用水中筑岛+地连墙支护的施工工艺,筑岛结构为“锁口钢管桩+工字型板桩+平行钢丝索”组合式围堰结构,筑岛直径150 m,由于筑岛面积较大且施工区域台风频发等特点,受海域水动力的影响局部会发生严重的冲刷和淤积,产生施工风险。通过多工况冲刷模型对比试验和有限元计算,结果表明：回填砂能够有效减小河床的冲刷,回填碎石的起动流速大于平均流速0.6 m/s下的围堰局部最大流速0.91 m/s,不易受水流力的影响;同时先施工上、下游侧,再施工顺水流两侧的施工顺序能够将大部冲刷面积限制在筑岛围堰外侧,能够有效地保障围堰内抛填质量,成岛后在外围施工20 m膜袋砂的防护结构作为抗台储备时,防护外的实际冲刷深度控制在5 m左右,围堰结构稳定、防护结构形式安全可靠。