龙口港扩建工程航道规划潮流分析

文中建立了龙口湾正交坐标系下变网格二维潮流数学模型,利用数值模拟成果分析了龙口湾潮流分布与变化规律。根据潮流分布特点,提出利用屺坶岛对波浪的掩护作用在岛头西部深槽布置新航道走向时,潮流方向与航道交角以及航道横向流速小,有利于航道稳定和船舶航行安全。研究了港口平面规划方案与航道扩建方案共同作用下的港区和航道的潮流变化特征,研究表明:在屺坶岛掩护区内侧沿等深线向布置码头前缘线和航道,通过适当规划可使码头泊位区和航道区水流平顺,潮流流向基本平行于航道走向和码头前沿线。     

长江口拦门沙河段航道回淤的波浪动力环境Ⅲ:对航道回淤的影响*

开展了长江口拦门沙河段波浪对北槽深水航道回淤的影响及特征研究。结果表明:1）北槽深水航道内的浮泥量变化与拦门沙河段的波浪密切相关,航道内浮泥量的显著增加均出现在波能显著增大之后,波能增加越大且持续时间越长,浮泥量也越大且持续存在时间也越长;2）较强波浪荷载作用会引起大量细颗粒泥沙从河床内部渗出,这些细颗粒泥沙就是形成航道内大量浮泥的主要物质基础;3）北槽深水航道的回淤量变化与长江口拦门沙河段的波浪变化在宏观上和微观过程上均吻合良好;4）在台风等因素引起的短期强烈波浪作用结束之后,其对床面的影响并不是随之而结束的,往往要持续相当长的时间。     

海庙港区平面布置中的水文泥沙条件分析

通过潮流、波浪和泥沙数学模型,对海庙港区两个平面布置方案的水文条件进行了综合对比分析。通过波浪数模研究发现,在底坡较缓的淤泥或粉沙质海岸,当航道内外水深相差较大时,与航道轴线夹角较小的波浪大部分被折射到航道两侧,而不能进入港内。因此,该向波浪对港内泊稳状况不会产生显著影响。通过泥沙淤积计算发现,将港区口门位置由原-2.2 m处移到-2.8 m处,航道年淤积量将减少16.53万m3。     

温州浅滩围涂工程对港口航道的影响研究

采用波浪、潮流、泥沙数学模型,对瓯江口温州浅滩围涂工程海区的工程前后的波浪场、潮流场、悬沙场、底床冲淤进行了数值模拟研究,对温州浅滩围涂工程对瓯江口港口航道的影响进行了分析论证。研究结果表明,温州浅滩围涂工程不仅对温州港现有港口航道及未来的状元岙深水港区基本没有负面影响,而且有利于航道水深的维护和稳定,可以改善从瓯江北口到黄大岙水道的船舶航行条件。     

淤泥质海岸泥沙运动及进港航道回淤强度数值研究

以连云港进港航道为例,应用波浪、潮流共同作用下的二维泥沙数学模型,研究淤泥质海岸的泥沙运动及航道回淤问题。鉴于进港航道回淤量是当地海域潮流、波浪、泥沙长期共同作用的结果,建议采用年平均含沙量场进行回淤计算,并在此基础上模拟了连云港7万吨级进港航道的年回淤强度,计算结果与实测资料吻合较好。研究结果表明,所介绍的研究方法可以合理地描述含沙量场特性以及计算进港航道回淤量。     

石浦港航道工程潮流泥沙数值模拟

分析工程海区自然条件,建立基于不规则三角形网格考虑波浪作用的潮流泥沙数学模型。在对模型进行充分验证的基础上,研究各航道方案影响下的潮流泥沙运动规律,并分析大范围海域潮流特征、进港航道口门位置流态特征、航道内横流、对周围港区影响、对潮位影响和对石浦港5个口门分流比的影响等,预测各方案泥沙回淤与莫拉克台风过程下的骤淤情况。     

长江口北支航道整治思路及总体方案构想的初步研究

根据已有河床演变、航道条件、水动力轴线变化分析,结合长江口北支航道开发整治目标和原则,提出了长江口北支航道整治总体构想思路。在此基础上,提出了三个初步整治方案构想及平面布置。同时,采用潮流动力学模型对各方案效果进行了初步比较分析。     

从泥沙与河床演变角度评杭州湾通海航道的开发与建设

根据地理调查,并结合潮流,泥沙与河床演变的分析,以及通海航道水深的测量,对杭州湾通海航道特性作了研究。这些信息有助于杭州湾通海航道的选择,北、南航道最优水深的确定,杭州湾通海航道最佳开发方案的探明,以及杭州湾通海航道与海港的开发与建设。     

航道开挖对波浪传播影响的试验研究

针对航道的开挖对于航道区域波浪传播变形影响较大的问题,基于波浪整体物理模型试验方法,对航道开挖后波浪在航道区域的传播规律进行研究。结果表明:航道迎浪侧最大比波高与波浪入射角度成反比,航道背浪侧的最小比波高与入射角度成正比。波浪小角度入射时,航道对波浪的折射作用较强,航道内波能衰减也较大;当波浪大角度入射时,航道对波浪的折射作用较弱,波浪穿越航道的能力较强,此时航道迎浪侧的比波高与谱峰周期成正比,航道内水深越小,航道对波浪的折射作用越强,迎浪侧的波能集中越大。     

威海港乳山港区规划方案波浪潮流泥沙数值模拟研究

文章研究了乳山港区规划方案有关的潮流泥沙问题。首先分析了工程海域的自然条件,然后采用波浪潮流泥沙数学模型对乳山港区规划方案实施后的流场、航道淤积进行了模拟研究。研究结果表明,从周围水动力及泥沙环境考虑,该港区规划方案总体是可行的,但需注意拦门沙段航道淤积问题。     

基于细长体公式的Truss SPAR在波流中的运动响应预报方法

利用细长体公式和刚体非线性运动方程建立Truss SPAR在波浪与流中运动响应预报方法。通过波浪自由表面和SPAR中心线方程构造辅助函数,迭代计算Truss SPAR瞬时湿长度。根据SPAR主体形状特点和流场中水质点运动规律,分段高效积分Truss SPAR上的水动力载荷。通过Runge-Kutta-Fehlberg方法求解运动方程,得Truss SPAR在波浪与流中的运动响应。对一座Truss SPAR在不同波流工况中的运动响应进行了预报,结果显示波浪和流使Truss SPAR产生了明显漂移运动和振荡运动,漂移运动的大小与流的方向有关,而振荡运动的幅值与波浪的方向有关。     

波、流联合作用下的推移质输沙率

本文基于Bagnold水流功率原理,考虑到非线性波传播质速度的影响,导出了在波浪单独作用下推移质净输沙率公式,该公式体现了有限水深前进波在沙质床面上波浪掀沙、水流输沙的机理,并得到试验资料的验证.在此基础上进一步推导了波、流联合作用下推移质单宽输沙率公式,并与现有的波流输沙率公式作了比较,计算结果适中.上述公式具有一定理论基础,概念清晰,结构简明,使用方便,可适用于非破碎带输沙计算.     

大型LNG船舶系泊条件试验研究

以某开敞式LNG接收站码头工程为例,通过物理模型,采用国内先进的仪器设备和试验手段,包括国内第一台可吸收式L型造波机等,模拟了风、浪、流对系泊船舶的共同作用,分析探讨了大型LNG船舶系缆力和撞击力对风浪流三种环境荷载不同方向的响应。通过优化系缆墩的布置和系缆方式,达到了LNG船舶安全系泊要求,为工程设计和运营提供了依据。     

波流联合作用下的船舶系泊

通过波流联合作用下开敞式深水码头系泊试验研究成果的分析,阐述了流对系泊船舶的作用性质,波流联合作用下系泊船舶动态特征,缆绳选择及系缆方式,并对试验方法的选取提出了建议。     

黄骅港外航道淤积的二维数学模拟

为了合理模拟和预测黄骅港外航道淤积现象,基于SWAN风浪模型、ADCIRC潮流模型和波流共同作用下的挟沙力模型,建立了描述强风过程中波浪、水流、泥沙变化的二维数学模型,揭示了强风过程中各种复杂动力因素综合作用下黄骅港海域泥沙运动过程以及航道强淤现象,该数学模型的计算结果为黄骅港外航道整治工程提供了依据。     

Modelling of wave–current interactions at the mouths of the Danube

The target of the present study is the entrance to the Danube Delta in the Black Sea. The wave conditions in this coastal sector are usually significant from an energetic point of view and the relatively strong currents induced there by the outflow from the Danube lead to interactions between waves and currents. This process modifies considerably both the magnitude and direction waves, affecting also coastal navigation and sediment transport patterns. In order to assess the effects of the wave–current interactions, the simulating waves nearshore (SWAN) model was considered for developing a multilevel wave prediction system. Validations against measured data were carried out for each computational level. Five case studies corresponding to the most relevant patterns of the environmental matrix were analyzed. Finally, in order to assess the current effect for a longer timescale, an analysis concerning the variation of the main wave parameters was performed for a 3-month period considering some reference points. The results show that the currents produce considerable changes in the wave field, especially as regards the significant wave heights, mean wave directions and wavelengths. The Benjamin–Feir index was also estimated. The analysis of the variation induced by the current over this spectral shape parameter indicates that, in certain conditions, in the target area the wave heights cannot be considered Rayleigh distributed and freak waves may also occur.     

深海石油平台支援船动力定位数学模型与仿真研究

根据深海石油平台支援船(OSV)的特点,研究了风、浪、流、推进器和舵的数学模型,并用MATLAB里的M文件对船舶的回转运动以及在风浪流作用下的运动进行了仿真,结果与实验一致,验证了数学模型的合理性.     

高强度洋流作用下沉管的力学性能研究

沉管水下沉放中,管节与船舶采用缆索连接吊放下沉.为解决外海复杂海况条件下,船管缆系耦合受力的状态与水下管节的位移不受控和缆力超限的问题,通过数值仿真计算和物模试验相结合的方式,分析了不同沉放深度的沉管沉放过程中,船舶受外载荷和管节水下受水动力双重作用时的动力响应情况.通过计算和试验,开展了自由状态下的衰减试验、系泊系统下模型单自由度运动衰减试验、作业状态下沉管和安装船运动响应及各缆绳的受力测量,得到系泊缆、沉管吊缆和安装缆,在浪、流组合作用下的受力和水下运动位移情况,选取了适用于本项目管节沉放施工缆系的关键力学取值,并进行了工程应用验证和对比分析,证明了该研究成果的正确性,研究成果可为类似工程大型构件水下精确沉放和施工提供技术依据.     

波浪和海流对浮式海洋牧场的作用（英文）

The paper is partly a review on hydrodynamic and structural aspects of fish farms. In addition, new numerical results are presented on the stochastic behavior of bending stresses in the floater of a realistic net cage in extreme wave conditions. The behavior of traditional-type fish farms with net cages and closed fish farms in waves and currents is discussed. Hydroelasticity can play a significant role for net cages and closed membrane-type fish farms. The many meshes in a net cage make CFD and complete structural modeling impracticable. As an example, a hydrodynamic screen model and structural truss elements are instead used to represent the hydrodynamic loading and the structural deformation of the net. In addition, the wake inside the net due to current plays an important role. The described simplified numerical method has been validated by comparing with model tests of mooring loads on a single net cage with two circular elastic floaters and bottom weight ring in waves and currents. It is discussed which parts of the complete system play the most important roles in accurately determining the mooring loads. Many realizations of a sea state are needed to obtain reliable estimates of extreme values in a stochastic sea. In reality, many net cages operate in close vicinity, which raises questions about spatial variations of the current and wave environment as well as hydrodynamic interaction between the net cages. Live fish touching the netting can have a non-negligible influence on the mooring loads. It is demonstrated by numerical calculations in waves and currents that a well boat at a net cage can have a significant influence on the mooring loads and the bending stresses in the floater. The latter results provide a rational way to obtain operational limits for a well boat at a fish farm. Sloshing has to be accounted for in describing the behavior of a closed fish farm when important wave frequencies are in the vicinity of natural sloshing frequencies. The structural flexibility has to be considered in determining the natural sloshing frequencies for a membrane-type closed fish farm. Free-surface non-linearities can matter for sloshing and can, for instance,result in swirling in a certain frequency domain for a closed cage with a vertical symmetry axis.     

粉沙质海床上人工岛周围波流冲刷试验

以现场天然沙为试验床质，利用系列模型，采用不规则波与潮流相结合的方式，对江苏LNG接卸站人工岛周围的冲刷情况，进行了系统试验。试验研究了波浪、潮流在不同组合情况下人工岛周围海底的泥沙冲淤变化，得出冲刷段和淤积段的分布及其强度，同时还对相应的防冲刷工程措施进行了研究。