单波束与多波束系统在浅区测量时的综合应用分析

本文针对长江航道浅区测量问题,对比单波束与多波束测量在长江航道浅区测量的区别,分析两者的优势和存在的问题,分别用两种测量方法进行了外业数据采集,得到浅区测量数据,综合两者数据并进行统一分析,找准浅包位置,为航道布设和航道疏浚提供数据服务。     

长江中游戴家洲河段航道整治二期工程方案研究

戴家洲河段为长江中游著名的浅险水道之一,航道走右汊,经过前期不断治理,航道条件逐步改善,但航道尺度仍难达到规划标准。针对戴家洲河段的河床演变特点及碍航特性,建立平面二维水沙数学模型,在计算分析河床演变趋势的基础上,对航道整治二期工程方案进行系统研究,提出推荐方案。数值模拟成果表明,整治方案的实施将有效增加直水道上浅区的流速,有利于汛后冲槽,从而改善该浅区的航道条件。     

黄沙洋水道末梢浅水槽建港工程潮流数值模拟与泥沙淤积计算

为研究有关潮汐通道浅水槽建港问题,以辐射沙脊群黄沙洋水道末端的条渔港为例,首先,进行了自然条件分析;其次,构建二维水动力数学模型,根据实测资料对水动力模型进行验证,并对工程前后整体海区的潮流流态、特征点横流大小进行了分析;最后,应用泥沙经验公式计算条渔港区港池及航道的年回淤量。以上数据可为港区方案设计提供科学依据。     

长江上游叉鱼碛滩段水流特性数值模拟

长江上游叉鱼碛滩段为汊道出口处的枯水期过渡段急浅滩，船舶上行困难，且每年进行维护性疏浚才能保持畅通。针对叉鱼碛滩段卡口处急流、过渡段出浅的特性，应用平面二维水流数学模型进行水流特性研究，并提出相应的整治措施。结果表明，拆除已建的叉鱼碛顺坝，同时增强过渡段浅区冲刷历时的整治措施才能有效缓解碍航；整治方案实施后急滩特征消失，且在多年平均流量附近航槽内过渡段平均流速均有增加，有利于减小过渡段浅区的淤积，航道尺度满足规划要求。     

浅狭航道中船舶操纵性能的预报仿真

利用深水平面MMG船舶操纵运动数学模型,通过浅水修正和岸壁效应近似建立了船舶在浅狭航道中操纵运动数学模型,针对M ariner船开展了浅狭航道中的操纵运动预报,探讨了直航状态下浅水及岸壁效应对船舶运动轨迹和航向的影响,仿真结果能够为船舶在浅狭航道中的操纵与控制提供参考。     

象山湾港区规划方案泥沙淤积分析

采用平面二维潮流数学模型,对象山湾港区规划方案实施前后的流场进行了数值模拟,并在此基础上运用泥沙数学模型模拟该区域含沙量场的分布,进而对规划方案泥沙淤积情况进行分析。根据数值模拟和分析的结果对规划方案进行了评价并提出建议。研究结果表明,象山港所在海区泥沙运动以悬沙为主,规划方案实施后对该港区的泥沙运移不会产生大的影响;从潮流和泥沙角度分析,该港区规划方案各码头泊位布局合理。根据研究结果建议象山湾的港区码头宜顺岸布置并坚持深水深用、浅水浅用的原则。     

和畅洲汊道限流潜堤施工顺序研究

和畅洲水道拟通过在北汊修建潜堤以改善南汊航道条件。拟建潜堤横跨河道深槽,水深流急导致深水区施工难度大。针对上游单条潜堤"先深后浅""先浅后深"以及"逐步抬高"3种不同施工顺序方案的推进过程,通过三维水动力数学模型,计算分析各方案在不同阶段施工河段水流结构的变化情况。结果表明,在不明显提高施工区尤其是深水区施工难度的前提下,逐步抬高方案对周围尤其是近岸水动力环境的不利影响最小,可作为推荐方案。成果可为施工抛石等工序的质量控制提供参考。     

长江上游观音背滩航道整治方案

针对长江上游观音背河段暗碛浅区得不到有效冲刷而易出浅碍航的问题,提出了2种不同的整治方案,并采用数值模拟方法建立该河段的平面二维数学模型,对2种方案实施后的整治效果进行研究。结果表明,方案实施后浅区部位水深均在3.5 m以上,达到了预期整治目标。局部水流流态明显改善,设计流量下2种方案的最大流速增幅分别为0.798、0.995 m/s。方案2较方案1对河道边界条件影响更大,局部消滩判数超过临界值3.92,不利船舶通行,因此选择方案1作为推荐方案。研究结果可为该河段后续整治方案的确定提供支撑。     

2020年张家洲水道上浅区航道条件变化及维护对策

2020年水情极为特殊，高水位、高流量持续时间远超往年，汛期泥沙淤积造成航道出浅，给航道保畅带来影响。在分析2020年水情的基础上，以张家洲水道南港上浅区为例，研究特大洪水年对南港上浅区航道条件的影响，分析浅区航道条件恶化的原因，并给出相应航道维护对策，提出应急疏浚的必要性和疏浚方案。成果表明：南港上浅区年内遵循洪淤枯冲的规律，航道条件取决于洪季淤积与汛后退水冲刷的对比情况。2020年洪水持续时间长，汛后退水时间相对不足，上浅区得不到充分冲刷，导致浅区碍航，因此须应急疏浚以维护航道条件。鉴于河床变形的滞后性，建议未来几年内继续关注南港上浅区航道变化和当年水情，制定相应的航道维护对策。     

通州沙滩面串沟封堵高程数学模型研究*

通州沙与狼山沙之间存在的串沟与通州沙东水道下段浅区存在一定的关联关系,串沟的存在不仅不利于滩体的守护,也会对主流起到一定分散或冲散作用。因此在长江南京以下12.5 m深水航道建设工程一期工程通州沙段航道整治中,在考虑增强浅区水流动力的同时,必须考虑限制串沟的过流来巩固护滩效果。采用二维潮流数学模型对现状滩面串沟分流能力进行分析,通过多方案比选,综合考虑护滩效果、限流导流作用以及投资效率,提出可兼顾固滩稳槽与导流增深双重作用的滩面串沟整治思路,本研究为其它类似滩面串沟封堵及分流河段的整治工程方案探讨提供了参考。     

基于CFD的内河船深浅水中操纵性预报

由于岸壁效应和浅水效应,内河船舶在限制水域作操纵运动时通常受到比在开阔水域中更大的水动力.这些水动力对船舶操纵性具有不利影响,有可能导致船舶碰撞或触底等海上事故.因此,为了在船舶设计阶段预报其操纵性能,考虑浅水效应和岸壁效应以准确计算内河船舶操纵运动水动力非常重要.本文基于CFD方法,通过对粘性绕流进行数值模拟,对长江中营运的三艘内河船舶的操纵运动水动力进行计算.首先,为了验证数值方法的可靠性,对标模KVLCC2纯横荡和纯首摇试验的水动力进行计算,并将计算结果与现有的试验数据进行对比.然后,对三艘内河船舶在不同水深下的静舵试验、纯横荡和纯首摇试验进行数值模拟,计算得到水动力及相应的线性水动力导数.最后,基于计算得到的水动力导数,获得Nomoto模型中的操纵性参数,对比分析三艘内河船舶在深浅水中的操纵性能.结果表明,本文方法可以揭示不同水深下三艘内河船舶的操纵性变化趋势.该方法可为船舶设计阶段内河船舶深浅水中的操纵性预报提供一种实用的工具.     

瓯江口航道二期治理潜堤工程三维潮流数值模拟

基于MIKE3技术平台,建立了瓯江口工程海域三维潮流数学模型.模型水平采用无结构的三角形网格系统,垂向采用(σ)坐标,较好地拟合了工程海域复杂的岛屿岸线和地形特征.采用现场实测水文资料,对瓯江口航道二期治理潜堤工程实施后的三维流场进行了模拟,并分析了工程实施后的影响.工程实施后,瓯江北口航道、沙头水道、小门水道、大门岛...     

分布式互相关被动定位模型与实验

研究长基线分布式阵元的互相关被动定位问题,提出了常规双曲面交汇定位模型和双曲面迭代搜索定位模型。浅海实验证实了窄带信号的空间相关半径至少可达3 000～4 000 m,信道建模仿真表明,分布式互相关可能因冲激响应各异而发生相关峰分裂并导致相关损失,但浅海实验的测试情况较为理想。给出了目标机动与积分时间容限的理论公式。浅海低速目标实验表明,上述2种定位模型均能稳健实现航迹跟踪。     

浅水超临界航速舰船水压场数值计算

文章基于浅水波动势流理论和薄船假定,建立了浅水超临界航速舰船水压场理论模型。采用有限差分方法,对不同宽度航道下浅水超临界航速舰船水压场进行了数值计算。分析了航道岸壁、水深佛鲁德数、色散效应对舰船水压场的影响。通过与傅里叶积分变换法以及实验结果进行比对,表明了所建立的舰船水压场理论模型与计算方法吻合得较好。     

翼身融合水下滑翔机运动仿真分析

针对回转体形状的水下滑翔机浅海水域滑翔能力弱的问题,以翼身融合水下滑翔机为研究对象,对其进行垂直面动力学模型的建立,并采用MATLAB/Simulink搭建运动模型仿真系统进行开环运动响应研究,分析执行机构的调节速度、浮力调节机构布局方式对水下滑翔机运动性能的影响,得到有利于浅海水域滑翔作业的解决方案;研究水下滑翔机系统输入对运动响应参数的影响程度和定量关系,分析水下滑翔机翼身融合水下滑翔机滑翔比与运动角度关系,得到小角度滑翔可充分利用大滑翔比优势适应浅海水域滑翔作业的结论。     

潍坊港潮流分析及航道回淤预测

潍坊港处于莱州湾的中部,岸滩水深较浅且变化平缓,泥沙运动较为活跃,泥沙淤积对航道的运营维护影响较大。通过建立潮流模型和泥沙输移数学模型进行计算,所得结果与现有的实测数据进行对比验证;再进一步模拟航道的冲淤情况,预测航道回淤分布规律以及航道沿程的淤强分布情况。结果表明,潮流模型和泥沙输移模型计算结果与实测数据吻合度均较高,预测航道年淤积量约为391.3万m3。     

大型船舶在浅水域操纵性能的探讨

船舶在浅水中航行,会产生浅水效应,出现兴波增大、阻力增加、船速下降、船体下沉等现象,船舶操纵性能变差。为了减小浅水效应对船舶的影响,笔者就实际操纵中应注意的要点和相关的预防措施作了阐述。     

连云港港徐圩港区30万t级原油码头港内水域泥沙回淤及减淤措施研究

针对连云港港徐圩港区30万t级原油码头港内回旋水域及停泊水域的泥沙回淤问题,利用潮流泥沙数学模拟手段,根据预测的常年港内水域的回淤强度,进行了港内水域回淤环境的综合分析。根据回淤研究成果,并考虑工程实际情况,提出了具有可实施性、有针对性的减淤措施—积淤槽,并采用潮流泥沙数模对减淤效果进行了研究分析。通过技术和经济综合评价,研究了积淤槽减淤的经济效益和社会效益,为港内水域减淤措施的进一步研究提供了理论依据。     

浮标系泊结构的参数优化匹配方法研究

针对浅海浮标系泊结构姿态控制问题,进行系统参数优化匹配计算方法研究.首先进行系泊结构力学分析,建立系统的力和力矩平衡方程,推导出系泊系统状态的描述方程;采用系泊系统起锚角和检测设备舱的倾斜角度为约束条件,取锚链型号和重物球质量作为设计变量,建立锚链的垂直高度相对误差最小为目标的系统参数优化匹配的数学模型;用最小二乘法求解非线性方程组,进行分层变量优化计算.所提出的系泊系统结构参数优化计算方法可为浮标系泊系统结构设计提供理论依据.     

一种两维区域三角剖分算法的改进及其应用

经过对文献[1]S.H.LO方法的改进,考虑到海岸河口海区、河道等水域的特点,提出了一个在水动力数学模型中十分适用的三角形网格的自动生成方法,编制了三角形网格自动生成通用程序。该方法通过引入区域内节点间距函数,人为给定某一定值或渐变数值可在任一局部水域进行网格加密。应用该方法成功对胜利油田海域的数学模型计算域进行了三角自动剖分。