龙口港航道扩建工程疏浚土输移研究

采用目前国际上广为应用的DELFT3D软件技术,建立潮流、风浪和泥沙即时耦合计算的二维数学模型,研究龙口港航道扩建工程疏浚土扩散问题。模型建成后,通过实测潮流、潮位和长时段地形变化资料,对模型进行有关参数的率定。在计算成果与实测资料达到相似要求后,首先对疏浚土形成的漂浮水质点运动进行分析,得出了漂浮水质点运移轨迹及影响范围,然后对疏浚土形成的悬移泥沙进行模拟,分析了疏浚土随潮流运动扩散输移而引起的悬浮泥沙的可能分布及影响范围。研究结果表明,抛泥区距港区和航道较远,不会对港区、航道造成影响。     

港池疏浚过程悬浮物影响预测研究及应用

港池疏浚产生的高浓度悬浮泥沙,对海域环境的影响不能忽视。在建立近海悬浮物二维输移扩散数值模型的基础上,采用有限元分步杂交方法求解,对两种不同施工方案下悬浮物的输移扩散进行预测模拟。根据预测结果,对比分析两种施工方法可能对附近海域水质环境造成影响的程度,为施工方案的选择提供科学依据。     

神华黄骅港外航道泥沙淤积问题总结与探讨

对黄骅港海区的水动力泥沙环境等自然条件进行分析,基于黄骅港航道十多年的现场观测资料和近几年的研究成果,对外航道泥沙运移形态、回淤机理和回淤泥沙来源等问题进行论述和探讨。提出了黄骅港航道回淤的3种泥沙来源,即近岸浅滩中转泥沙、航道两侧滩面泥沙、疏浚废弃泥沙,并分析了在回淤中所占的比例及其变化。     

海阳港码头扩建工程悬浮物对海洋环境影响预测研究

利用ECOMSED三维水动力模型,对海阳港码头海域潮流进行数值模拟,在潮流模拟验证正确的基础上,建立了悬浮物输移、扩散预测模型,预测了在工程基槽开挖、航道和港池疏浚吹填施工过程中引起的悬浮物浓度,给出了悬浮物超标的面积等,从而分析了该扩建工程对海洋水质环境的影响。     

基于物联网和GIS技术的智慧航道系统实现

针对目前港口航道管理的信息化建设方面的不足,提出了基于物联网和GIS智慧航道系统解决方案。系统重点用于解决港口运输船舶的管理、疏浚工程/航道养护管理、港作船舶管理、航保信息管理、水文泥沙信息发布等具体问题,并结合水运工程专业知识挖掘各类信息,从而指导港口航道的运营。     

连云港港30万吨级航道工程抛泥悬浮物扩散观测研究

依托连云港港30万吨级航道工程,分析了ADCP走航式测沙技术应用于含沙量较低的连云港淤泥质海岸的可行性,重点研究主航道疏浚土在抛泥作业过程中产生的悬浮物扩散运动规律及其对连云港徐圩港区航道回淤的影响。研究成果可为连云港港30万吨级航道抛泥作业的改进提供参考。     

连云港港15万吨级航道疏浚施工回淤分析与风险识别

本文基于连云港港15万吨级航道2005年11月至2008年9月疏浚施工过程中的大量现场观测资料,进行了施工期泥沙回淤特征分析以及施工期泥沙回淤风险识别。研究表明,连云港航道施工期回淤与自然回淤特征基本一致,但是施工期回淤受大风影响更为显著,大风与设计分摊不足是连云港航道疏浚施工回淤的主要风险因子。     

滨州港规划方案水动力数值模拟研究及其对黄骅港的影响

在滨州港海域水沙环境分析的基础上,采用数学模型对滨州港规划方案水动力变化、泥沙淤积等进行研究,分析滨州港规划方案对黄骅港海洋动力和泥沙环境的影响。研究结果表明：规划方案的实施未改变大范围海域潮流运动规律,外海涨落潮潮流主向仍为东西向,至近岸转为与等深线基本垂直;滨州港规划方案使得黄骅港外航道内和以北、以及黄骅港和滨州港两港之间区域,涨、落潮时段潮流矢量普遍发生逆时针偏转,潮流向与黄骅港航道轴线方向夹角减小,涨、落急时刻黄骅港航道流速变化很小,对航道基本没有影响;工程后,该海域的波浪场仅在滨州港港岛周围发生了变化,对黄骅港航道及其周围的波浪场没有影响;滨州港规划方案引起滨州港港岛周围含沙量场发生变化,对黄骅港航道含沙量场没有产生影响;黄骅港、滨州港海区泥沙的净输移方向应该是由南向北、由近岸向外海输移方向,滨州港的规划方案遏制了部分泥沙来源,对减少黄骅港外航道泥沙淤积有利。综合分析认为：滨州港规划方案对黄骅港海洋动力和泥沙环境无不利影响。     

基于MIKE 3模型计算航道工程装舱溢流施工流失量

装舱溢流施工后输挖泥沙工程量统计时会包含沉落到航道范围内的泥沙，而落到航道范围外的泥沙无法确定，因此项目验收时根据航道体积计算的输挖工程量会远小于挖泥船实际作业时的工程量。依托盘锦港荣兴港区10万吨级航道工程，采用MIKE 3水动力数值模拟软件，搭建工程区潮流泥沙模型，计算出落到航道范围外的溢流泥沙流失量。结果表明，本方法能计算出整个施工期的装舱溢流施工流失量，对施工方统计实际施工量有重要意义。     

三峡水库变动回水区三角碛河段消落期维护疏浚方案

三峡水库175 m试验性蓄水以来,变动回水区典型河段出现了卵砾石淤积碍航的问题,其中又以三角碛河段表现尤为明显。三角碛河段位于重庆港区九龙坡港前沿,属于典型宽谷分汊浅滩,主航道弯、窄、浅、险。由于三峡水库蓄水引起泥沙冲淤规律变化,航道演变也出现新的特点,主航道泥沙淤积量不大,但对航道条件影响较大,消落期多次出现船舶搁浅事故。为改善三角碛河段消落期航道条件,对其实施维护性疏浚是很有必要的。通过实测资料分析,对三角碛河段泥沙冲淤变化特点进行研究,探讨疏浚设计方案,并分析疏浚效果。     

洋山港及邻近海域悬沙输运特征研究*

基于SWEM2D数值模型,建立了一个范围包括洋山港、长江口及杭州湾的二维水流泥沙数学模型。根据2004年5月洋山港实测水文泥沙资料,认为洋山港区域悬沙垂向切变输运较小,可忽略该项对悬沙输运的影响,采用二维泥沙数学模型能基本反映出该区域悬沙输运特点。利用2004年5月洋山港及邻近海域实测水文泥沙资料对模型计算结果进行验证,验证结果表明模型计算结果与实际情况吻合良好。在此基础上,根据模型计算结果计算了洋山港及邻近海域大、中、小潮期间悬沙输运速度。结果表明,洋山港区域悬沙主要以欧拉输运为主,斯托克斯漂移、潮泵输运为辅。该区域西口门高含沙量主要是受到长江口及杭州湾悬沙输运富集的影响。其邻近海域主要的悬沙输运在近南汇边滩以东区域分成两股,一股向北,一股沿着南汇南岸的水下泥沙通道,径直流向杭州湾,并在杭州湾的悬沙输运的带动下,向洋山港流去。     

多岛屿、多汊道环境下大型深水港建设中的水沙问题

洋山港海域多岛屿、多汊道,是由大、小洋山两条岛链围成的喇叭口型的海域,潮汐水道以落潮流为主、高含沙量、强潮流,泥沙运动主要以悬沙为主。通道内潮流基本为东南-西北向往复流,潮流平均流速在1.0 m/s,最大流速都在2.0 m/s以上,含沙量在1.0 kg/m3以上。根据其海域边界特点,利用任意三角形网格建立了能较好拟合洋山港海域边界的二维潮流泥沙及地形冲淤变化数学模型。应用2006年4月实测水文泥沙及地形冲淤资料进行了验证,验证结果表明,该海域潮位及定点同步垂线流速、流向、含沙量过程的计算值与实测值吻合良好,洋山港海域通道内地形冲淤变化情况和实测值接近,较好地复演了洋山港一、二期工程建设后海域流场、含沙量场和地形变化。     

洋山港区域挟沙力公式研究*

利用基于能量平衡观点推导的挟沙力公式,考虑到洋山港海域涨落潮期间悬沙浓度存在一定差异,分别建立了 该区域涨潮时期及落潮时期挟沙力公式。利用计算底部通量切引力公式与挟沙力公式相等方法,估算了实测期间水体挟沙 力值,并以洋山港2003年10月实测的水沙资料进行率定。最后,采用洋山港2005年7月实测含沙量资料对公式计算结果进行 验证。验证结果表明,所建立的挟沙力公式具有较高精度,其计算的含沙量变化与洋山港实际情况较为符合。     

港池和航道疏浚过程中悬浮泥沙扩散输移的数值模拟

建立了平面2D潮流和悬沙增量输移扩散的数学模型,通过有限单元法离散求解此模型,应用该模型对苍南电厂港池和航道疏浚过程中的悬沙扩散输移进行模拟,挖泥过程中的悬沙增量采用恒定源强,再现了疏浚过程中增量悬沙的输移扩散机理。     

A numerical transport model for predicting the distributions of Cd, Cu, Ni, Pb and Zn in the southern North Sea: the sensitivity of model results to the uncertainties in the magnitudes of metal inputs

A new transport model for metals (named NOSTRADAMUS) has been developed to predict concentrations and distributions of Cd, Cu, Ni, Pb and Zn in the southern North Sea. NOSTRADAMUS is comprised of components for water, inorganic and organic suspended particulate matter transport; a primary production module contributes to the latter component. Metal exchange between dissolved (water) and total suspended particulate matter (inorganic + organic) phases is driven by distribution coefficients. Transport is based on an existent 2-D vertically integrated model, incorporating a 35 × 35 km grid. NOSTRADAMUS is largely driven by data obtained during the Natural Environment Research Council North Sea Project (NERC NSP). The sensitivity of model predictions to uncertainties in the magnitudes of metal inputs has been tested. Results are reported for a winter period (January 1989) when plankton production was low. Simulated ranges in concentrations in regions influenced by the largest inflows, i.e. the NE English coast and the Southern Bight, are similar to the ranges in the errors of the concentrations estimated at the northern and southern open sea boundaries of the model. Inclusion of uncertainties with respect to atmospheric (up to ± 54%) and riverine (± 30%) inputs makes little difference to the calculated concentrations of both dissolved and particulate fractions within the southern North Sea. When all the errors associated with the inputs are included there is good agreement between computed and observed concentrations, and that for dissolved and particulate Cd, Cu and Zn, and dissolved Ni and Pb, many of the observations fall within, or are close to, the range of values generated by the model. For particulate Pb, model simulations predict concentrations of the right order, but do not reproduce the large scatter in actual concentrations, with simulated concentrations showing a bias towards lower values compared to those observed. A factor which could have contributed to observed concentrations, and which is not included in the model, is considered to be a substantial benthic input of dissolved lead during this winter period, coupled to a rapid and extensive scavenging of the dissolved lead to particles. Significant reductions in riverine and aeolian inputs of total Cd and Cu of 70% and 50%, respectively, consistent with aims of North Sea Conferences, are predicted to lead to minor decreases (~ 10%) in water column concentrations of dissolved and particulate Cd and Cu, except near river sources, where maximum reductions of ~ 30–40% may occur.     

河口垂向二维悬沙输移数学模型

针对窄深的潮汐河口建立了沿宽度方向积分平均的垂向二维悬沙输移数学模型,潮流场的模拟采用三维MOHID模型,悬沙对流扩散方程采用Galerkin有限元法进行求解。利用该模型模拟了长江口北槽段潮流输沙过程,计算结果与实测资料较好吻合,表明了该模型能够模拟窄深的潮汐型河口地区悬沙输移过程。     

连云港港赣榆港区起步工程泥沙问题研究

泥沙问题是连云港港北翼的赣榆港区和航道建设的关键问题之一。文中在进行自然条件分析的基础上,利用MOHID二、三维潮流泥沙数学模型对该港区实施后的潮流场及港池、航道泥沙回淤进行了计算模拟,对不同工况潮流流态、航道横流及对周围海区影响范围进行了分析,不仅给出不同工况下港池和航道的年回淤值,还对9711号台风作用下港池和航道的骤淤情况进行了计算预报。综合以上研究成果,提出推荐方案。     

海南东水港水动力泥沙特征研究

东水港位于海南澄迈湾东水泻湖内。针对东水深水港的开发建设,采用自然条件分析、岸滩演变分析、悬沙运动及岸线变化卫星遥感分析、潮流泥沙数模计算等手段,对海南澄迈湾及东水港的水动力泥沙特征进行了分析研究。结果表明,从水动力泥沙条件考虑,澄迈湾东水港具备开发建设成深水大港的良好条件。     

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。