黄骅港航道风后骤淤快速预测方法及应用研究

黄骅港航道维护常年受大风淤积困扰,由于风后淤积情况不明,难以快速有效地开展应急维护疏浚工作。基于黄骅港航道骤淤与大风过程之间的强相关性,提出预测黄骅港航道大风淤积分布及淤积量的快速预测方法,采用大量实测数据结合数值模拟构建拟合数据集,从而建立大风淤积快速预报模型及预报系统。以两次实测大风过程及其淤积数据为例,对提出的预测方法进行了验证。结果表明预测结果精度较高,可为黄骅港航道风后应急疏浚提供参考。     

滨州港外航道大风天泥沙骤淤沿程分布预报

根据波浪预报理论、能量传递理论和能量平衡原理,将风生浪—浪掀沙—潮输沙—航道淤积这一复杂的海洋动力转化过程简化;抓住开敞式航道泥沙骤淤的源头因素,建立航道泥沙骤淤与大风天有效风能的关系,根据实测资料进一步建立骤淤淤强沿程分布计算关系式。滨州港外航道大风天泥沙骤淤沿程分布预报主要采用类比分析方法;依据相邻港口黄骅港的实测资料拟合淤积率相关系数,通过对不同口门位置不同航道等级不同大风重现期等多方案组合的计算分析,为滨州港外航道平面布置方案的比选提供了技术支撑。     

粉沙质海岸航道骤淤重现期的确定方法

粉沙质海岸港口外航道骤淤通常是由风浪造成的,在众多影响因素中,只有波浪和波浪引起的泥沙运动具有随机性。文章提出了"有效风能"概念,从理论上推导了粉沙质海岸由风况计算骤淤积量的概化模型,应用黄骅港实测资料进行了率定和验证,指出骤淤量与风能存在线性关系,利用率定后的关系公式计算了黄骅港不同大风的淤积量,建立了黄骅港航道淤积量的概率分布曲线,并指出大风骤淤量的概率分布服从P-Ⅲ分布和对数-正态分布。     

黄骅港航道大风淤积应急预报系统的应用研究

黄骅港航道受大风骤淤影响严重,目前的主要解决措施是在风后进行应急疏浚,但仍面临难题:常规的风后测图和数值模拟均需要较长的时间,无法立即得知航道骤淤情况,因此风后的应急疏浚具有一定的盲目性。文章根据黄骅港航道多年回淤研究成果,实现大风骤淤的准同步预报,结合风前航道水深测图,推算风后航道沿程维护方量,对黄骅港航道风后应急疏浚具有重要指导意义。     

黄骅港外航道整治工程后沿堤流分析

黄骅港整治工程后沿堤流的发展对评价该工程的合理性及指导下一步整治工作至关重要.依据黄骅港现场实测资料,遥感卫片和二、三维水动力数值模拟等结果,阐述黄骅港外航道延堤工程后沿堤流的发展.结果表明:在北偏西风作用下黄骅港防波堤外侧落潮期出现较大沿堤向外水流,其它条件下沿堤流发展不明显;沿堤流不是造成黄骅港外航道淤积的主要原因,黄骅港整治工程后影响航道回淤的决定性因素仍是波浪.     

滨州港外航道骤淤研究及可挖性分析

根据滨州港区水深、水文泥沙等现场观测资料,分析港区水动力变化规律和工程海域海床冲淤态势,论述外航道骤淤及可挖性。结果显示:大风淤积将成为滨州港建港后的重点和难点;在航道尺度和走向与黄骅港基本相同的情况下,滨州港建成后外航道淤积严重程度将超过黄骅港;滨州港外航道挖泥具有一定难度,且恶劣天气情况出现后,-6 m等深线外一定范围出现"铁板砂"现象的可能性极大。根据预判,滨州港回淤物粒径粗于黄骅港,且黏土含量小于黄骅港,可预计外航道的开挖(或清淤)难度较黄骅港大。     

黄骅港外航道泥沙问题的治理及其效果

黄骅港航道泥沙骤淤问题是港口发展的主要障碍,在现场观测资料、动力条件、泥沙环境和淤积成因分析的基础上,介绍了黄骅港航道泥沙问题治理的研究方法、整治工程后的淤积情况和实际效果。结合几年来参与黄骅港泥沙研究工作,介绍了研究过程中的经验和体会,包括关于海岸的性质划分、粉沙质海岸航道骤淤的条件和泥沙运动形式、粉沙质海岸泥沙研究的特点和粉沙质海岸航道泥沙骤淤的治理。     

长江口深水航道大风骤淤量的统计与分析

搜集整理了长江口2008—2013年对长江口影响较大的台风资料以及航道的回淤资料。目前,没有长江口深水航道大风骤淤量的现场实测资料,也没有比较科学合理的航道骤淤统计方法,为此,提出基于目前实测资料基础上的航道大风骤淤量的统计方法。利用此方法对长江口深水航道2008—2013年的大风骤淤量进行统计分析。     

黄骅港外航道寒潮风暴潮及大浪作用下泥沙骤淤数值模拟

建立了多重嵌套网格的渤海湾风暴潮一波浪一泥沙运动数值模式,模拟了渤海湾2003年10月的一次强寒潮风暴潮.以黄骅港航道整治工程为例,模拟研究了航道整治工程前后的流场和泥沙场.研究发现,寒潮风暴潮期间,风暴潮引起的沿岸流使得黄骅港外航道跨越航道横流明显增强,为输沙提供了动力条件;黄骅港二期外航道在此次风暴中骤淤严重,口门外3-19 km段泥沙回淤在2.0 m以上;采用三期拦沙堤防护工程可以规避近岸破波区高含沙水流,外航道最大淤积区向外移,可以起到明显的防淤减淤作用.     

黄骅港外航道骤淤量重现值的区间估计*

黄骅港外航道经常遭受大风骤淤的影响,对骤淤量重现值的研究有助于泥沙淤积整治标准的确定。重现值的点估计往往因方法的不同而产生较大差异。区间估计方法可以给出一定置信水平下设计重现值的参考区间,从而为设计和施工人员提供相应的指导。基于黄骅港年最大骤淤量的预测值序列,分别采用对数正态分布和最大熵分布函数对其进行拟合,并利用极大似然法对骤淤量重现值进行区间估计。骤淤量重现值的置信区间长度随重现期的增加而增大,最大熵分布计算结果精度较高,可为泥沙淤积的整治提供参考。     

海湾电厂三维斜压水流和温排水数值模拟

考虑海湾地区水体密度分布不均所引起的密度梯度和斜压效应,建立正交曲线坐标下基于σ坐标的三维斜压水流和温排水数学模型。将该模型应用于象山湾内某电厂的温排水运动特性研究,计算所得的潮位和流速与原体观测资料吻合良好,所得温排水的温升范围以排水口为中心,随湾内涨、落潮呈带状分布,排水口近区热分层现象明显,温升分布计算结果与物理模型试验结果趋势一致。     

近岸波浪数学模型的发展

概要地介绍了国内外平面二维、垂向二维和三维波浪数学模型的研究进展及其应用情况,探讨了波浪数学模型的发展方向。     

枢纽船闸引航道口门区三维水流数值模拟应用研究*

基于平面曲线坐标系、垂向σ坐标系建立了三维水流数学模型。采用控制体积法离散基本方程、交错网格以避免压力的振荡、动水压力校正法进行数值求解。分别采用经典急弯河段水槽试验资料、土谷塘物理模型试验资料对模型进行了验证。验证结果表明,模型能较好地反映弯曲河段三维水流结构特征和船闸引航道口门区的通航水流条件,可为枢纽船闸工程的平面布置方案论证提供技术支撑。     

规则波作用下近岸透空式结构物的波浪上托力研究

基于对透空码头结构物波浪上托力研究现状的分析,运用垂向二维CFD数值波浪水槽建立模拟规则波作用下水平板波浪上托力的数值模型.通过物理模型和数值模型所获波浪压力结果的对比分析,总结平板底部流场和测点压强的分布特点,探讨不同周期波浪的最大冲击压强随波浪相对超高变化的规律.试验结果表明,规则波作用下波浪上托力的数值模拟结果与...     

直立圆柱体内孤立波载荷特性数值模拟

以三类内孤立波理论(KdV、eKdV和MCC)的适用性条件为依据,将内孤立波诱导上下层深度平均水平速度作为入口条件,采用Navier-Stokes方程为流场控制方程,建立了两层流体中内孤立波对直立圆柱体强非线性作用的数值模拟方法.结果表明,数值模拟所得内孤立波波形及其振幅与相应理论和实验结果一致,并且直立圆柱体内孤立波水平力、垂向力及其力矩数值模拟结果与实验结果吻合.直立圆柱体内孤立波载荷由波浪压差力、粘性压差力和摩擦力构成,其中摩擦力很小,可以忽略;对于水平力,其波浪压差力与粘性压差力量级相当,流体粘性的影响显著;对于垂向力,粘性压差力很小,流体粘性影响可以忽略.此外,直立圆柱体对内孤立波的波形及其诱导流场的影响很小,因此采用Morison公式和傅汝德—克雷洛夫力分别计算其内孤立波水平力和垂向力是可行的.     

快速船在随浪中的航向保持能力的评估

本文用半约束模型试验技术、半经验数值模型和数值模拟实用方法分析了一艘巡逻艇在随浪中的航向保持能力.并给出了以稳性界限形式表示的评估结果,它可适用于不同设计概念的比较研究以及工作指南的开发.     

平推式造波板运动的数值模拟

平推式推板造波机是近岸及海洋工程波浪物理模型试验中非常重要的试验设备.文章通过垂向二维数学模型,利用线性造波理论来模拟造波板运动,分析了造波板前后水体动力过程,以及当造波板后不设消波设施时,造波板至后墙距离对水体动力过程的影响.该数学模型以包含水气二相流系统的Navier-Stokes方程为基本控制方程,应用粒子Lev...     

潜式双层水平板型防波堤的数值研究

基于VOF方法建立了波浪与潜式双层水平板型防波堤相互作用的数值模型。数值研究了潜式双层水平板型防波堤的透射系数和波浪力。综合考虑了相对板宽B/L、相对波高H/D、波陡H/L、相对板间距S/D和相对潜深d/D等影响因素,给出了透射系数和波浪力荷载随这些影响因素的变化规律。为了方便工程实际应用,拟合出了透射系数和总竖向波浪力的计算公式。公式计算结果与试验结果进行了对比,二者吻合良好。     

深槽水域垂向二维水沙运动数值模拟

采用网格堵塞技术实现实际地形的模拟,采用有限体积法离散方程,采用SIMPLER算法求解耦合的速度场和压力场,并建立了沿宽度积分的垂向二维水流泥沙数学模型。将计算结果和试验资料进行对比,结果吻合良好。     

挟沙水流引起底床冲淤变化的数值模拟

本模型为垂向二维数学模型,以修正的NS方程为基础,采用粒子Level Set方法和对流扩散方程分别模拟自由水面和悬沙运动,根据底床物质质量平衡的原则计算底床变形,可模拟水流引起的底床冲淤变化.该模型将水流模型扩展到泥沙运动领域,以二相流概念简化自由水面边界条件,模拟悬沙、底沙和底床变形;采用固定的笛卡尔坐标,不需重新划...