洋山深水港北侧围垦工程潮流泥沙数值模拟研究*

为进一步完善洋山深水港的各项配套功能,港区北侧将通过围垦工程建设具有综合服务功能的物流园区。围垦工程将引起小洋山岛周围海域潮流及泥沙运动发生变化。为解决开发建设的一系列潮流泥沙技术难题,在充分掌握海域潮流泥沙运动特性的基础上,采用Mike21中的FM三角形网格和动边界技术建立平面二维潮流数学模型,模拟研究规划方案建设引起的潮流场变化,计算分析各围垦规划方案引起的潮流变化及泥沙冲淤幅度,论证规划方案的可行性。     

洋山深水港工程建设中堵汊问题的思考

洋山深水港是我国首个海岛型大港,辟建在以小洋山为主体的北岛链上,与其隔水相遥的是以大洋山为主体的南岛链,两岛链合围成一平面上呈漏斗状海域,斗口西张,直对悬沙浓度极高的杭州湾。为了获取足够的港区陆域和顺直岸线,工程封堵了北岛链的3个汊道,陆联诸岛,极大地改变了自然环境。本文根据大量伴随工程进行的水文和地形观测资料,以洋山海域所处特殊环境为基础,从堵汊工程前后进出海域的潮致环流的作用以及港区主通道流场结构的变化等,阐明不同工程期对海域水沙运动和海床冲淤的影响,并据此推断,调整洋山深水港最初建港方案,保存颗珠山汊道的畅通是科学合理的。     

上海国际航运中心洋山深水港工程泥沙问题研究综述

洋山深水港海区水深、流大、含沙量高、水流流态紊乱,泥沙淤积问题是建港中的关键问题。文章总结了1998年以来在洋山深水港泥沙方面的研究工作,介绍了研究中采用的手段和方法,归纳总结了洋山深水港区泥沙研究的科研成果及创新点,并对研究成果的科学性作出评述。研究认为,洋山港海域泥沙运动形态以悬移质为主,潮流对泥沙具有起悬和搬运双重作用,水流强弱是港口建成后水深维护的关键;一、二期工程方案封堵小洋山—镬盖塘—小岩礁汊道,建设顺岸式码头,不宜采用挖入式港池方案;北港区规划方案以汊道方案较为稳妥;远景规划方案可采用单通道的南北双汊道规划方案;并基于平衡含沙量理论,提出了海床冲淤演变预测公式和顺岸式港池淤积预报公式。     

某汊道交汇海域港口平面布置

汊道交汇海域港口工程位置特殊,受两股涨潮流汇合与落潮流分流交汇、周边工程及工程自身填海等影响,工程区水域水流复杂,港口平面布置存在其特殊性。分析汊道交汇海域港口平面布置的主要影响因素,对码头前沿线走向、工程陆域填海进行多方案比选论证,并通过工程潮流整体数学模型试验及泥沙回淤分析研究验证方案的合理性,最终提出与汊道交汇海域建港条件相适应的港口平面布置方案。     

钦州湾老人沙围垦水动力泥沙影响物理模型试验研究

钦州湾老人沙规划围海方案处于口门涨落潮通道的浅滩上,围垦会对钦州湾海域水动力和泥沙环境产生影响。借助于潮流泥沙物理模型试验,模拟整个钦州湾海域潮流情况,对规划方案流态、潮流场变化、港池航道泥沙淤积进行了模型试验研究。模型试验研究表明,在钦州湾涨、落潮通道浅滩处口门围海,虽然利用地形地貌顺水流布置,仍会造成通道内水流重新分配及湾内纳潮量减少,规划方案对钦州湾纳潮量影响均减小4%左右,港池航道平均回淤强度在0.19 m/a内。虽然优化围垦方案南端岸线形状可减少分汇流影响,但在钦州湾口门围垦还应慎重。     

舟山钓梁二期围垦工程潮流泥沙数值分析

通过建立平面二维潮流泥沙数学模型并采用实测资料对模型进行验证,模拟了钓梁二期围垦工程南堤实施前后的潮流场,分析了围垦南堤建设后对螺门码头附近海域潮流的影响及冲淤变化情况。研究结果表明:围垦南堤的实施使得码头群东侧海区流速减小较明显。围垦南堤实施后钓梁湾内海域整体呈现淤积状态,平均淤积强度在0.8 m/a左右,码头前沿海域平均淤积强度约为1.1 m/a。     

洋山深水港区工程设计关键技术

洋山深水港区是上海国际航运中心承担集装箱远洋运输的核心港区,工程依托外海岛礁地形,在高含沙、强潮流的开敞海域通过封堵汊道、填海造陆建设的超大型集装箱港区。工程自然条件复杂,工程量大,工期短,技术难度高,外海施工依托条件差,设计从选址、规划到设计、现场实施,围绕一系列关键技术进行了研究,所取得的技术成果可供开发建设外海深水码头时参考。     

围垦工程对大小鱼山海域潮流的影响

采用MIKE21-HD软件建立了大小鱼山海域潮流数值模型，并利用实测资料对其进行验证。在模型基础上，针对大小鱼山海域岛间的复杂潮流条件，利用潮流数值模拟分析大小鱼山围垦工程对周边水动力条件的影响。模拟结果显示：1）围垦工程的影响范围主要集中于围垦区附近，未对大范围海域水动力条件造成影响，潮平均流速变化基本在0.5 m/s以内。2）在围垦区东西两侧弱流区产生1.5～2 m/a的淤积，其余水域海床冲淤幅度基本在1 m/a以下。因此，该围垦工程实施是可行的。     

上海国际航运中心洋山深水港工程泥沙问题研究综述

洋山深水港海区水深、流大、含沙量高、水流流态紊乱,泥沙淤积问题是建港中的关键问题.文中总结了1998年以来在洋山深水港泥沙方面的研究工作,介绍了研究中采用的手段和方法,归纳总结了洋山深水港区泥沙研究的科研成果及其创新点,并对研究成果的科学性作出评述.研究认为,洋山港海域泥沙运动形态以悬移质为主,潮流对泥沙具有起悬和搬运双重作用,水流强弱是港口建成后维护要求水深的关键;一、二期工程方案封堵小洋山-镬盖塘-小岩礁汉道,建设顺岸式码头,不易采用挖入式港池方案;北港区规划方案以汊道方案较为稳妥;远景规划方案可采用单通道的南北双汊道规划方案;并基于平衡含沙量理论,提出了海床冲淤演变预测公式和顺岸式港池淤积预报公式.     

强潮海湾围垦工程对水动力的影响

近年来,经济需求、土地资源紧缺加上沿海地区大量可供围垦的滩涂,掀起了数次围填海热潮,给附近海域的环境带来不可逆转的影响,潮差越大的海域对围填海响应也越显著。强潮多汊道海湾主要受潮流控制,以一定的自我调节响应围填海带来的岸线变动、滩涂减少等变化,一旦围填海强度超过其自身调节能力,潮汐汊道将有消亡危险。三门湾是一个典型的半封闭式强潮多汊道海湾,湾内多级港汊深嵌内陆并与大面积舌状潮滩相间排列,长期以来的大规模围填海大大减少了三门湾潮容量,改变了湾内的水动力环境。     

环抱式港区建设期泥沙回淤数值模拟研究

在淤泥质海岸建港,泥沙回淤是必须考虑的首要问题。文中应用波流共同作用下的大范围泥沙数学模型,模拟计算了连云港港徐圩港区建设期不同布置方案下的泥沙回淤情况。研究结果表明：徐圩港区在建设期的回淤中,内航道所占比重较大,主要与港区水域面积有关。因此,在环抱式港区的建设过程中,应尽可能早地实施港区内的规划围垦项目,以达到防淤减淤的目的。     

温州浅滩围涂工程对港口航道的影响研究

采用波浪、潮流、泥沙数学模型,对瓯江口温州浅滩围涂工程海区的工程前后的波浪场、潮流场、悬沙场、底床冲淤进行了数值模拟研究,对温州浅滩围涂工程对瓯江口港口航道的影响进行了分析论证。研究结果表明,温州浅滩围涂工程不仅对温州港现有港口航道及未来的状元岙深水港区基本没有负面影响,而且有利于航道水深的维护和稳定,可以改善从瓯江北口到黄大岙水道的船舶航行条件。     

大平岛围垦工程对航道、码头影响研究

基于工程海域条件分析,建立了平面二维潮流泥沙数学模型。在实测资料验证良好的基础上,对大平岛围垦工程前、后的潮流、悬沙场等进行了模拟,就工程对围区附近航道、码头的影响进行了分析研究。研究表明,本工程的实施对周边海域没有大范围的根本性影响,其影响主要集中在西侧水道的局部水域,会使处于围区西侧水道的燕山热电厂煤码头及其航道等产生淤积,建议定期疏浚或采取其它工程措施。     

超软土地基浅层真空预压加固新技术现场试验及应用

对于新近吹填淤泥形成的超软土地基,常规浅层软基处理后表层形成的硬壳层承载力有限,还需吹填80~100 cm的粉砂作为满足后续机械插板施工的持力层。依托天津南港工业区港区航道、港池挖泥结合吹填造陆工程(B03路西侧造陆3区)软基处理工程,通过试验,对比分析3种浅层超软土加固处理新技术方案,并对3种方案进一步优化组合,在满足一定承载力的前提下,达到不吹填或少吹填粉砂的目的。     

长江下游东流水道6m水深工程治理思路及方案设计

东流水道历来是长江下游重点浅险水道之一,水道内汊道众多,滩槽变化剧烈,主支汊转换较为频繁。经过前期不断治理,航道条件逐步改善,但仍难达到6 m水深的规划标准。为给东流水道6 m水深工程提供技术支撑,通过分析东流水道河床演变特点及碍航特性,提出治理思路和方案;建立物理模型,对6 m水深工程方案效果进行分析。研究表明,整治方案实施后,东流水道可实现6.0 m×110 m×1050 m设计航道尺度,在不利水文年份须进行少量维护性疏浚,同时随着工程效果的发挥及河道的自然演变,西港航道条件将进一步改善,为后续进一步提升航道尺度奠定基础。     

小门岛5万吨级煤码头工程潮流泥沙数模研究

使用TK-2D软件对小门岛5万吨级煤码头工程进行了研究,对港池开挖后的流速变化进行了分析,对泥沙回淤强度进行了预报。研究结果表明:(1)大、小门岛围垦工程及5万吨级煤码头港区开挖工程实施后,与现状情况相比,小门水道及开挖区涨、落潮流速普遍增加;(2)在大、小门岛围垦工程基础上5万吨级煤码头港区开挖后,与大、小门岛围垦工程情况相比,小门水道及开挖区涨、落潮流速减小;(3)港区开挖后,泥沙淤积不严重,开挖后水深能够维持住。     

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。     

水网地区航道网技术评价指标与方法研究

在对过去区域航道网技术评价体系进行初步探讨的基础上,结合多个市域航道网规划实践,基于对区域航道网规划特点及技术评价特性分析,借鉴公路的成熟做法,提出区域航道网技术评价指标体系及方法,并以苏州、无锡、常州市航道作为水网地区实例,进行江苏省水网地区规划航道网技术评价与分析比较,进而提出各技术评价指标建议值。     

新开沙—裤子港沙河段近期河床演变及对深水航道工程的影响

长江南京以下12. 5 m深水航道一期工程的实施稳定了通州沙东水道下段至狼山沙东水道12. 5 m深水航道右边界,但深水航道左侧边界(新开沙—裤子港沙河段)因未采取整治措施而仍处于自然演变状态。经对该区域自一期工程实施以来的地形变化进行分析,结果表明:新开沙右侧沙尾向窄长型发展,沙尾淤积下延;裤子港沙滩面冲刷,沙尾淤长南压并进入航道内;新开沙—裤子港沙之间串沟持续发展,并于2015年12月10 m等深线贯通。这些变化都将对深水航道水深维护产生不利影响,建议尽快开展深水航道后续完善工程的相关研究。     

南通港洋口港区总体规划方案潮流数学模型研究

使用TK-2D软件建立了南通港洋口港区所在海区的基于不规则三角形网格的潮流数学模型,在根据现场实测资料对模型进行了充分验证的基础上,对南通港洋口港总体规划方案进行了潮流场模拟研究。根据模拟计算结果,对总体规划方案实施后对附近主要水道(烂沙洋南水道、烂沙洋中水道、烂沙洋北水道、小洋港水道)的影响进行了分析,从潮流动力角度论证了总体规划方案的可行性。研究结果表明:(1)该海区潮流动力强劲,表现为顺深槽的往复流动,潮流动力维持着该海区的滩槽格局;(2)总体规划方案对工程附近海区的各主要水道潮流动力影响很小,各水道会继续维持其存在,总体规划方案是可行的。