黄骅港综合港区深水航道水动力数值模拟研究

采用数值模拟方法对黄骅港综合港区20万t级航道工程潮流动力进行研究,分析工程实施后最大流速、最大横流等,以掌握工程实施对周围海域的影响。研究结果表明:(1)方案的实施未改变大范围海域潮流运动规律,变化发生在工程附近海域;(2)综合港区深水航道内流速在-6 m口门附近出现最大值,为垂向平均0.86 m/s、表层0.92 m/s;整个航道内的流速值介于0.25~0.86 m/s之间(垂向平均);航道内最大横流位于航道向北转折段,另外-6 m口门附近横流也较大。     

泻湖通道口门处新建码头工程对潮流场的影响研究

本文以海口港马村港区为研究对象,通过物理模型试验的手段,分析研究在花场湾泻湖通道口门外通过回填陆域形成码头的方案建设对流场、航道水流的影响情况,着重分析其对泻湖通道通航环境的影响大小。研究结果表明:进港主航道内平均流速在0.28~0.59m/s间,最大流速为0.59m/s,航道最大横流为0.11m/s;泻湖口门处通道由于受新建码头影响流速减小,出流期最大流速为0.50m/s,进流期最大流速为0.47m/s。潮段平均流速出流期为0.30m/s间,进流期为0.34m/s间,较现状均有所减小。     

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。     

日照港LNG码头配套航道及防波堤工程方案

日照港岚山港区北作业区规划新增LNG码头,针对其配套航道及防波堤工程平面布置问题,提出3个方案。采用数值模拟方法,推算不同方案下港池、航道,尤其是口门处的测点流速。计算结果表明,工程建设后,港池内各点在防波堤掩护下流速有所降低;受防波堤挑流作用的影响,口门位置处横流流速达到最大;以方案2流速相对较小,且流速大于某一值的持续时间较短。在方案2基础上进行优化,将一段防波堤调整为导流堤,由于导流堤上方可通过一部分水体,堤头附近航道横流有所减小。     

舟山岱山岛燕窝山码头工程潮流泥沙数值模拟

岱山岛位于舟山群岛中部,地理位置优越,具有通江达海的区位优势。为满足舟山北向的水路客运需求,拟在岱山岛北侧建设燕窝山码头工程,包括码头和防波堤。文章根据现场实测资料分析,建立了舟山岱山岛燕窝山码头工程及其附近海域潮流泥沙数学模型。在模型验证的基础上,计算了不同防波堤布置方案下码头工程及其附近的流场和泥沙淤积情况,对现有防波堤平面布置方案对水流和泥沙输运的影响进行分析,并选出合理解决方案。从水流、泥沙计算结果看,燕窝山和东垦山的北海域流速较大,超过2.0 m/s,5 m等深线以内水流流速较小,在0.6 m/s以内,故码头工程对岱山海域整体流态影响不大,其是可行的。但根据航道横流流速变化特征,应增大航道设计宽度,保证船舶航行安全。     

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。     

三都澳二期航道建设对海域水动力环境影响的数值研究

应用MIKE21建立三都澳海域平面二维潮流模型,对三都澳深水航道建设前后三都澳海域内潮流场进行数值模拟研究。通过对三都澳海域连续实测海流数据与模拟结果进行比较,可以看出两者趋势基本符合,说明该模型能较精确地反映该海域工程前后的潮流场分布情况。计算结果表明:工程建设后流态特征与工程前相比没有大的改变,在航道区域,水流基本沿着航道走向,有利于船舶的前进,流态的改变主要集中在锚地区域。航道和锚地工程实施后,对周围流场影响较大,尤其是锚地工程,会造成周围流速普遍减小,但在航道进出口和锚地两侧流速会有所增加。整体而言,工程实施后横流较小,对船舶停靠影响较小。     

赣江尾闾南支枢纽通航水流条件数值模拟研究*

拦河枢纽的施工和运营将显著改变河道的水流条件,对通航产生潜在的影响,因此有必要对枢纽工程不同时期的通航水流条件进行研究和评价。以赣江南支枢纽工程河段为研究对象,建立南支河段二维水动力数值模型,模拟施工期和运营期的河道水动力过程,分析枢纽工程对航道通航水流条件的影响。结果表明：各时期航道内流态相对平顺,不会对通航产生不利影响,在大部分流量工况下水流条件均满足通航要求;仅在施工一期10 a一遇工况下,临时航道有部分区域流速超过赣江航道通航流速控制指标（2.00 m/s）,长度约为2 000 m,流速最大值为2.54 m/s;在施工二期、运营期,河段航道内水流条件均满足通航要求。研究结果可为赣江南支枢纽通航安全和运行调度提供参考。     

江苏射阳港3.5万吨级进港航道回淤特征研究

基于实测水文和地形资料对射阳港3.5万吨级进港航道开挖以后的回淤特征及回淤机理进行研究。结果表明:射阳港所在海域受废黄河三角洲冲刷泥沙输移的影响,含沙量较高,为航道回淤提供了丰富的泥沙来源;进港航道年回淤量为995万m³,其中导堤掩护段占全航道回淤量的93%,该段平均回淤强度可达5.0 m/a,高于开敞海域段的0.6 m/a。导堤掩护段航道回淤主要是由于涨潮期带入的高含沙水流在憩流时刻形成悬沙落淤所致,航道两侧滩面上的流泥归槽以及洪季期间上游河流的开闸泄洪对航道回淤也有一定贡献。     

张华浜东排水系统工程对黄浦江航道通航条件影响分析

为了减少张华浜东排水系统工程建成后对黄浦江航道通航条件及军工路码头生产作业的影响,保障工程水域船舶通航安全,采用数学建模的方法开展航道通航条件影响分析。以吴淞口海军码头到浦东煤气厂码头段黄浦江航道为对象,建立平面二维潮流数学模型,对工程建设前后黄浦江航道内流场和流速的变化进行计算和分析。结果表明：本工程排水口建成后运营期间军工路码头前沿航道内产生的横向流速不超过0.3 m/s,回流流速不超过0.4 m/s;工程建设对黄浦江航道内的水流条件及军工路码头的生产作业影响较小。     

船舶乘潮进港时段水深及横流的推算研究

以岚山港南作业区为例,分析研究了环抱式港池建成初期船舶乘潮进港的调度问题。岚山港南作业区进港航道轴线与涨、落潮主流流向夹角较大,存在近口门航道段横流较大的问题;涨潮阶段横流普遍强于落潮阶段横流;涨潮阶段最大横流出现在口门外沿航道轴向400 m处。根据统计结果分析建立涨急流速和潮差的关系以及涨潮阶段设计乘潮水位流速与涨急流速的关系,然后通过查询潮汐表信息推算水深和横流,从而为确定船舶乘潮进港时间提供科学依据,达到船舶调度目的。     

石浦港下湾门航道工程潮流数值模拟研究

依据最新的水文实测资料,对石浦港的潮汐潮流特征进行了分析;并建立了基于不规则三角形网格的二维潮流数学模型,根据实测资料对模型进行了验证。在验证的基础上,对下湾门5万t级航道工程(开挖及炸礁通航)实施前后的流场进行了数值模拟计算,根据计算结果对工程前后的潮流特征及其变化进行了分析。研究结果表明:(1)工程海区潮汐属于正规半日潮类型,潮流性质属正规半日潮流型,潮流运动呈往复流形式;(2)岸线走向与涨落潮流走向基本一致;(3)航道总体挖深较小,流速变化很小,并未改变大范围海域潮流运动整体特征;开挖段航道流速呈减小的趋势,深槽水域流速呈增加趋势;(4)炸礁使得口门处航道轴线水域的流场趋于平顺,流向与航道走向基本一致,对周边流场基本没有影响;(5)方案实施后,对潮位变化无影响;下湾门口门处潮量增加,而其他口门潮量降低;(6)航道转弯位置、进港口门以及外海航道处横流较强,其他区段横流较弱。     

东营港广利港区航道工程潮流场及泥沙骤淤数值模拟

防波堤和航道工程对工程海域潮流场的影响和大风浪条件下航道骤淤是东营港广利港区工程建设中的关键问题。根据搜集的资料和工程区域水文测验数据,对水动力条件、泥沙特征及岸滩演变规律进行分析研究。建立了包含潮汐和泥沙单元的数值模型,用于模拟工程施工对潮流场的影响,并计算了大风浪条件下的骤淤分布规律。结果表明：东营港广利港区具有往复流运动的不正规半日潮流特征。项目建设对口门区域的潮流场影响最大,以大潮为例,涨急、落急流速最大增幅为0.32 m/s和0.16 m/s。10 a一遇风浪条件影响下,口门附近淤强可达0.5 m以上,最大可达到1.02 m。     

锦州龙栖湾港区规划水动力泥沙数学模型研究

根据实测水文资料建立锦州龙栖湾港区工程附近海域的潮流泥沙数学模型,对3个规划方案共6种工况进行研究。研究成果表明,对部分海域进行围填,局部流场变化较大,但流速变化超过0.1 m/s的范围较小。各方案航道内淤强差别较大,不同规划方案港池及航道年淤积量在114万耀297万m3之间。综合考虑认为规划方案三更适合港区发展需要。     

连云港徐圩港区航道大风天强淤可能性分析

连云港海域流速不大,徐圩港区规划航道线南北两侧断面,平均流速在0.20～0.40 m/s;波浪作用相对较大,年平均H1/10最大波高为3.58 m;徐圩港区南部紧邻粉沙质区,位于粉沙向淤泥过渡的边缘地带;徐圩港区底质沉积物主要以细颗粒为主,中值粒径一般都在0.01 mm以下,粘土含量在30%以上,属于淤泥质海岸性质;海域年平均含沙量在0.20 kg/m3左右,近岸河口或浅滩表层平均含沙量在0.10～0.20 kg/m3,外海域表层平均含沙量在0.1 kg/m3以下;台风期间海域含沙量骤增,近底层含沙量可达5.0 kg/m3以上。根据国内其他港口大风天回淤问题的研究经验和对骤淤(或强淤)条件的分析以及与连云港港区的对比分析,认为徐圩港区航道开辟后,也会出现大风天强淤情况,但淤积的形式应完全不同于粉沙质海岸。     

茅尾海航道开发潮流物理模型试验研究

茅尾海浅滩位于河流出口与潮水相互作用的区域,航道开发面临特殊的水流、泥沙问题。借助潮流物理模型试验,模拟整个茅尾海海域潮流情况,对开发航道方案流态、潮流场变化进行模型试验对比分析,对航道泥沙淤积问题进行计算分析。试验及分析结果表明:3个方案中,瓦泾江出口航道挖深最大,航道水流增加最大,淤积强度也最大,不利于航道维护;大榄江航道方案B利用深槽,挖深较小,水流变化也不大,但航道最大横流最大,不利于船舶航行安全。鉴于在河流出口与潮水作用浅滩开挖航道将面临落潮归槽水流影响、局部流速及淤积量增加较大、航道拐弯处横流太大影响船舶安全等问题,航道开发应尽量利用横流较小的深槽,可适当进行开挖。     

北江清远枢纽三线船闸通航水流条件及优化措施*

北江水运需求增长、航道扩能升级,拟在清远枢纽一、二线船闸基础上新建三线船闸并预留四线船闸建设空间。针对三线船闸左岸建设方案建立平面二维水流数学模型,研究引航道口门区及连接段通航水流条件及存在的问题。结果表明：1）在工况2～4（Q≥5 000 m3/s）,三线船闸上游口门区横流显著,大于0.3 m/s。2）船闸下游大燕河水流入汇直冲航道。工况3中大燕河流量为1 510 m3/s时,汇口处连接段横流超标、通航条件差。3）进一步对船闸方案进行优化试验后,采取上游口门区增设导流墩、下游大燕河口布置导流顺坝和导流墩、拓宽浚深大燕河口的措施,可有效改善横流。     

东营港区航道工程潮流物理模型试验研究

横流是东营港区港口航道建设中面临的关键技术问题之一。针对东营港区进出港航道工程不同防波挡沙堤布置下航道水流条件,采用潮流物理模型试验进行分析研究。结果表明:南、北防波堤形成后,口门航道处流速较大,从改善通航条件的角度出发,修建防波挡沙堤是必要的;防波挡沙潜堤保持相同的坡度,堤头分别修建至-12 m和-14 m时,口门航道水流流速逐步减小,口门横流也随之减小;随着防波挡沙堤堤顶高程增大,堤头挑流流速会有一定程度的增加;潜堤堤头建至-14 m等深线处、堤顶高程在-8 m左右是适宜的。     

航道疏浚对复杂桥群河段通航水流条件影响的试验研究

成达万高铁涪江大桥处于复杂桥群河段,左岸紧临面积较大的湿地公园,侵入新达成铁路桥左岸80 m通航孔内,占用部分通航净宽,恶化了桥区水流条件,使桥区无法满足V级航道标准。采用二维水流数学模型和船舶操纵模拟试验对4个不同疏浚方案的整治效果进行分析。结果表明：选用方案4,在左岸湿地公园实施大范围疏浚,且对上游老达成铁路进行拆除后,桥区最大流速减少0.46 m/s,减少幅度为21.88%;最大横向流速减少0.33 m/s至0.65 m/s,减少幅度为33.67%,有效改善了桥区航道的通航水流条件,保证了过桥船舶的通航安全。     

岷江下游中枯水碍航浅急滩段航道整治方案

山区冲积性河流滩槽明显,连续弯道间易形成中枯水期碍航的浅、急滩。针对此类滩段整治中简单疏浚可能引起水流归槽而恶化的问题,以岷江新开河滩段Ⅲ级航道工程为例,建立全长约10 km的河工定床模型,对研究河段的河床演变规律与碍航特征、工程前水流特性和航道整治设计方案及优化措施的效果等进行分析,归纳总结出中枯水碍航浅急滩的整治思路和方案。结果表明,方案实施后航道纵向流速在3.5 m/s以下、水面比降小于2.45‰,满足航道治理要求。