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。     

天津港大沽口港区三维潮流数值模拟

建立三维潮流数学模型,采用潮位以及分层流速流向实测资料对模型进行验证,对天津港大沽口港区东、北防波堤延伸方案的潮流分布进行模拟研究。结果表明,港区附近表层与0.6h水深处流速大小较为接近,底层流速明显较小,各层的流向较为一致;港区现状口门布置条件下,口门附近流速和横流相对较大;口门东、北防波堤延伸工程实施后,口门航道附近水流流态明显改善,横流流速也进一步减小;从水流条件考虑,该延伸方案是合适的。     

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。     

温州港深水航道三维潮流数值模拟

根据实测资料对温州港大小门岛港区深水航道海区的三维潮流特征进行了分析.针对工程海区岸线不规则、地形复杂、岛屿众多、存在动边界等特点,使用垂向σ坐标变换技术,建立了基于不规则三角形网格的三维潮流数学模型,提出了三角形网格三维潮流数学模型处理动边界的方法.使用现场资料对模型进行了验证,潮位、不同水层的流速和流向均与实测资料吻合良好.在模型验证的基础上,对温州港深水航道工程实施后的三维流场进行了模拟,对表、中、底层流速流向的变化进行了分析,时航道表层最大横流进行了计算.建立的三维模型非常适合于复杂河口海岸地区的三维潮流场模拟.     

虾峙门航道口门附近水动力特征研究

以2015年5月10—19日(小潮至大潮)在虾峙门航道口门附近水域的定点水文测验资料为支撑,利用调和分析、数理统计及机制分解等方法研究该水域水动力特征及水体输移机制,研究结果表明:虾峙门航道口门附近潮汐性质为中等强度的非正规半日浅海潮;潮波特性近似于典型前进波特性;潮流运动形式处于往复流向旋转流的过渡区,呈顺时针方向旋转;潮流流速垂向分布表现为由表至底减小,最大流速出现在表层或0.2H层;垂线平均流速表现为大潮小潮中潮;该水域涨潮流占主导优势,且小潮至大潮优势流逐渐减小。水体输移动力以欧拉余流为主,同样表现为大潮小潮中潮。     

长江口水流运动特性分析

根据长江口ADCP实测断面水流资料,对长江口断面运动随时间变化情况进行了分析,结果表明,涨落潮流分离,落潮主流偏向右岸(南岸),涨潮主流偏向左岸(北岸),流速存在着明显的差异,低平潮和高平潮前后,在断面上有三个方向环流的产生。     

大型集装箱船落流进蛇口航道的操纵

根据大型集装箱船进蛇口航道的操纵经验,分析了特定情况下船舶产生水动力矩对船舶操纵的影响,从引航员的角度提出了对这种偏转的抑制手段和方法。一、蛇口航道的概况如图1所示,蛇口航道位于珠江口东侧,以潮流影响为主.潮流是不规则半日混合潮流,并具有一般河口的往复流特征,涨潮流向320°~355°,落潮流向130°~165°,流速一般在1~3 kn,并与潮差成正比。在丰水期流速偏大,有记录的最大流速超过6kn。在蛇口航道1号浮到3号浮之间蛇口航道走向是037°,而落水流向是130°~165°,流向与航道走向接近于垂直。船舶进入蛇口航道,为了抵御水流的影响,在船舶操纵进港时就需要加上一定的流压差。流压差与船速、流速的关系如表1所示(为简化问题,认为水流流向与航道走向垂直)。     

连云港港口的潮流与大型船舶操纵

连云港港口的拦海大坝—西大堤的合拢,改变了连云港港内的流向和流速,对大型船舶的安全操纵带来了一定的潜在危险,到目前为止,还没有实测关于内航道的不同地段不同潮时的流向流速情况,本文结合实践,摸索和总结了港口潮流对大型船舶操纵的影响。     

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。     

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.     

连云港近岸海域余流特征及其季节变化

根据连云港近岸海域夏冬季多站同步连续实测潮流资料,分析了不同季节、不同潮周期余流变化特征。结果表明,余流大小由北向南呈逐渐增大趋势,余流方向在海州湾海域主要为西南向,港口南部海域余流的方向受地形和径流影响,规律性较差。余流垂向大小变化表现为4种形式,方向变化表现为2种形式。夏季上层余流大小、方向与近底层存在明显的差别,冬季余流在垂向上分布相对均匀。     

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。     

潮段平均流速计算方法研究

在海岸、河口、海湾等地区,潮流是最基本海水运动和主要的水动力因素之一,受海底地形、岸线和岛屿的影响,潮流运动基本呈现为往复运动,即涨潮流速和落潮流速方向相反,相差180°左右。描述往复运动潮流动力强弱的重要指标之一是潮段平均流速和潮平均流速。结合实际海区的实测潮过程,文中对潮段平均流速的3种计算方法和对水文全潮的潮平均流速的3种计算方法进行了对比研究。研究结果表明,不同的计算方法其结果存在着误差,建议潮段平均流速采用积分平均方法,潮平均流速计算采用加权平均法。     

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。     

珠海中燃桂山油库多点系泊码头技术改造潮流数学模型研究

利用TK-2D软件,建立了伶仃洋内外整体二维潮流数学模型和桂山岛附近工程区局部二维潮流数学模型,采用最新的水文资料对整体模型和局部模型都进行了验证,在验证的基础上,对珠海中燃桂山油库多点系泊码头技术改造项目的3个平面方案的潮流场进行了模拟,对泥沙回淤和骤淤进行了计算和分析。研究结果表明:工程方案实施后,3个方案的航道涨落潮平均流速变化仅为0.01 m/s,涨落潮平均流向不变。港池(调头地和泊位)开挖后涨落潮流速减小,不需开挖的(方案2的港池和方案3的调头地)则涨落潮流速不变;3个方案港池(泊位、调头地)和航道的平均淤强分别为0.06 m/a、0.02 m/a和0.02 m/a,淤积量分别为4.7万m3/a、1.2万m3/a和1.4万m3/a;工程骤淤问题很小,不致形成骤淤;从潮流场和泥沙淤积角度考虑,以方案2为最优,但考虑到3个方案淤强和淤积量值都不大,因此3个方案都是可行的。     

引桥桥墩间距对港域流场影响的试验研究

为了改善工程区的流场分布,根据烟台西港区一期工程潮流数学模型试验的研究成果,针对引桥为透空和实体的结构形式,分析了工程建设对流场的影响,以及桥墩不同间距直至实体时工程海域流场的变化情况和对通航条件的影响,并对回转水域和停泊区的流速流向变化进行了对比分析。结果表明：桥墩间距在5～15m时,可以兼顾透流效果和掩护条件,满足工程要求。     

赤湾突堤延长工程潮流数学模型研究

使用TK-2D软件建立了基于不规则三角形网格的伶仃洋整体二维潮流数学模型和赤湾附近局部二维潮流数学模型,根据现场实测资料对模型进行了验证。在验证的基础上,对赤湾突堤延长工程实施后造成的流场变化进行了模拟研究。研究结果表明:赤湾突堤延长工程实施后,流场变化仅限于工程附近;9#～13#泊位的涨落潮流速和流向基本不变;延长段堤头东南侧涨落潮流速呈减小趋势,延长段堤头西南侧涨落潮流速呈增加趋势;赤湾内涨落潮潮量不会变化;从对周围潮流场的影响角度考虑,赤湾突堤延长工程是可行的。     

南汇东滩及浦东国际机场外沿围海造地工程潮流数学模型研究

通过建立长江口、杭州湾大范围平面二维潮流数学模型,综合考虑长江口、杭州湾两大潮波系统,探讨南汇东滩及浦东国际机场外沿圈围工程对附近各关心水域的水动力条件的影响范围及程度。研究结果表明:南汇东滩及浦东国际机场外沿圈围工程后,长江口侧的涨、落潮潮量略有减小,而杭州湾则略有增大。相应的,工程附近海域的潮流流速和潮差也受到工程不同程度的影响。就流速变化而言,涨潮时,南槽主槽流速略有下降,北槽则略有增加,落潮时,南槽主槽流速主要呈现略有增加的趋势,而北槽则基本不变;在杭州湾侧海域,涨、落潮水流流速均略有增加。而潮差方面,在长江口一侧,高桥处潮差略有减小,且呈现出越接近工程区,潮差变率越大的趋势;而在杭州湾一侧水域,潮差整体呈略有增加趋势,但是变率基本都在1%以内。     

广州港出海航道三期工程潮流数学模型研究

用TK-2D软件建立了广州港深水航道所在海区的基于不规则三角形网格的潮流数学模型,在采用现场实测资料对模型进行充分验证的基础上,对伶仃洋深水航道进行了潮流数值模拟研究,从潮流场角度分析了深水航道开发的可行性。研究结果表明,深水航道方案实施后,整个伶仃洋流场基本不变,只是沿伶仃航道轴线附近,由于受航道开挖的影响,局部区域流速和流向略有变化,从潮流动力角度讲,伶仃航道是可以继续开挖的,广州港南沙港区深水航道三期工程是可行的。