海湾型潮汐通道中大型深水港开发的水沙问题研究

正在建设中的我国钢铁基地曹妃甸的前沿深槽属于典型的海湾型潮汐通道,潮流在深槽内基本为东西向的往复流,是维持深槽水深的主要动力;其泥沙的运动受波浪与潮流共同作用,风浪掀沙作用对含沙量场影响明显。针对这类海湾型潮汐通道的波浪、潮流、泥沙及海床演变的特点,建立了波流共同作用下的二维泥沙数学模型,并进行了2006年冬、夏季大小潮潮流、泥沙的验证。验证结果表明,本海域潮位及15条同步垂线流速、流向、含沙量过程的计算值与实测值吻合良好,矿石码头港池前沿计算的冲淤厚度及其分布趋势与实测值接近。在此基础上,研究了曹妃甸深水港开发引起甸头以南深槽、老龙沟深槽、各港池的流速变化及港池航道内的回淤和台风暴潮引起的骤淤等问题,为论证沿海潮汐通道的保护利用以及港口工业的发展等提供依据。     

黄骅港海域三维流场数值模拟

利用三维潮流数学模型模拟黄骅港附近海域的流场,分析了黄骅港建港前后海域潮流场的主要变化,以及建筑物引起的沿堤流和口门横流及其对泥沙运动的作用.在NE向8级风作用下,黄骅港附近海域水流的垂向流速变化非常显著,对泥沙输移起重要作用.     

曹妃甸深水大港滩槽稳定及工程效应研究

曹妃甸是渤海唯一不需要开挖航道和港池即可建设30万t级大型泊位的天然港址.该深水大港滩槽及潮沟为一个整体,自然条件下能否长期稳定是关注的焦点,只有稳定才能建港.本文简述了曹妃甸近岸海区地貌及水沙运动特征,从海岸体系的形成发育过程出发,分析了滩槽长期稳定性的变化趋势.近期接岸大堤、港区围填与码头建设等工程效应的分析表明,甸头前沿深槽以冲刷为主,规划方案实施两至三年后工程引起的甸头前沿海床冲淤基本达到平衡状态.     

电厂取水对港池回淤影响的试验研究

通过模型试验,研究了从港池取水对港池水动力条件和港池冲淤变化的影响。港池工程的修建使附近海域的流场发生了变化,电厂取水使得港池附近外海海域及港池内部流速增加。潮汐条件下半封闭港池内泥沙回淤主要是涨潮及取水水流将泥沙带入港池内,引起港池淤积。在不取水时,港池内泥沙淤积较少,然后随着取水流量的增加,港池内淤积增多,在4台机取水时港池内淤积最大,而后随着取水流量的增大,港池内不淤或少淤范围增加,淤积量又随着取水流量的增加有所减小,并且在港池的主流区泥沙基本不发生淤积。     

围海工程带来的潮流变化

本文运用数值模拟方法对围填海工程造成的潮流变化进行研究与探讨,所使用的数学模型为具有自主知识产权的天津大学水流泥沙数学模型软件。文中以天津港与曹妃甸港的中间海区为例,分析了目标海域和其它海域的潮流特征变化,着重研究围填海工程对渤海湾造成的联合影响。最后得出几点结论:1围海工程使得渤海湾沿岸海区的潮流运动呈现出不规则的变化;2围海工程对渤海湾近岸海区的影响表现为流速的增大和潮流动力的增强,对离岸海区的影响则相反;3单项填海工程对海湾内整体潮流场的影响不大。     

梅山水道避风锚地潮流泥沙数值计算

在地形及水文测验资料收集整理的基础上,建立了梅山水道附近海域平面二维潮流泥沙数学模型,模型经水流泥沙运动相似验证后在典型大、小潮水文条件下进行了工程方案计算,分析研究了梅山水道潮汐通道封闭后其附近海域潮流动力及泥沙冲淤变化情况。研究结果表明,梅山水道潮汐通道涨、落潮量占周边其他水道比例较小,工程的实施未改变周边海域整体潮流场结构及海床冲淤基本平衡的格局,工程后拟建南、北两堤近堤附近海域海床因流速减小形成缓流、回流区,从而使泥沙产生累积性淤积,附近水利设施的运行将受到不同程度影响。     

盘锦新港区二维潮流泥沙数学模型研究

针对盘锦港新港区规划建设方案,在分析该海域自然条件和岸滩演变的基础上,建立了工程海域平面二维潮流泥沙数学模型,且计算潮位、流速、流向和含沙量数据与实测资料验证良好。研究了起步和整体工程实施后对周边水动力场的影响,分别预报了港池和航道在正常天气以及大风天气(大浪作用1d)后的回淤情况。研究结果表明:工程海域岸滩基本稳定,工程实施后对周边水动力影响较小,整体工程实施后泥沙回淤厚度小于起步工程,正常年份整体工程实施后泥沙回淤量为187.14万m3。     

江苏条子泥匡围工程对邻近水道流场影响分析

为了预测江苏条子泥匡围工程对周围海域动力环境的影响,利用Mike21软件建立了二维潮流数学模型,对比分析工程实施前后,主要潮汐水道（如西洋、条鱼港、外王家槽）的流场、潮通量变化。结果表明,工程实施后,3条水道涨、落潮流速减小,其中西洋水道变化最明显;围堤前产生横向水流,南北两股潮流在条子泥围堤东侧附近水域辐聚和辐散。西洋水道和条鱼港水道受工程影响较大,潮通量明显减少。匡围区东侧海域的动力环境变化较明显,易引起地形冲淤调整。     

湛江湾海砂开采对周边海域水动力特征的影响

基于MIKE21 FM水动力模型建立了湛江湾海域近海潮汐潮流数值模型,对湛江湾海砂开采前后的潮汐潮流进行了模拟计算。从高低潮位、潮流场和断面潮通量3个方面探讨了湛江湾海砂开采对周边水动力特征的影响。结果表明:海砂开采对水动力特征的影响局限于采砂区附近水域。采砂工程实施后,海域高低潮位略有变化,变幅不超过1 cm;由于采砂后地形变化较大,采砂工程对采砂区附近海域影响较大,采砂区内及采砂区南北侧(主流向两侧)潮流流速减小,采砂区东西侧(主流向的前后侧)潮流流速则增大;进入和流出湛江湾的断面潮通量基本不受影响。     

排、袋连体施工工艺在海围堰工程中的应用

一、工程概况（主要针对软体排及底层沙袋部分） 曹妃甸位于河北省唐山市南部,工程海域为不规则半日潮性质,相邻两潮潮高不等,曹妃甸站平均潮差1．7m,最大潮差3．54m,曹妃甸受西伯利亚南下冷空气影响,每年冬季都会有不同程度的结冰现象。曹妃甸港区附近海域潮流呈往复流形式,涨潮西流,落潮东流,潮波呈驻波特点,     

海河泵站工程二维潮流数值模拟研究

为探讨海河泵站工程建设后海域水动力情况,基于DHI Mike21软件建立了海河泵站工程海域二维潮流数学模型,并在模型验证的基础上,对泵站建设进行了水流条件数值模拟研究。结果表明:模型计算值与实测值吻合程度较好,所建模型能较好地反映工程附近水域的潮流特征。海河泵站建设开工后,流场变化仅局限于泵站工程附近小范围海域;泵站运行期间,上下游航道通航水流条件较好,不影响船舶安全通航;在泄洪期,工程下游靠近海河泄洪口的码头前沿流速和横流均较大,会对船舶靠离泊作业和停泊系缆产生影响,此阶段应采取相应措施保障船舶安全。     

海南海花岛内海围堤工程及其影响数值模拟研究

采用潮流泥沙数学模型的方法,对海花岛围堤工程实施后周围海域动力变化、地形变化及其影响进行了研究。结果显示:流速、流向、潮位过程及含沙量过程与实测数据符合良好,模型能够较好地复演了工程建设后海域流场、含沙量场变化;围堤工程实施后,海花岛内海水域呈弱流形势,各个方案流速分布差异不大;围堤工程对附近海域流速影响仅局限于海花岛周围局部区域,对洋浦深槽和洋浦港水域基本没有影响;内海水域呈现为弱淤积状态,正常天气下,内海水域年淤积厚度在0.05 m~0.15 m。     

ENE向大风对黄骅港海域三维流场影响的模拟分析

使用DELF3D-FLOW模型模拟了ENE向8级大风作用下黄骅港海域的三维潮流场，并和无风作用时的潮流场进行比较分析。结果表明：大风作用时黄骅港近海海域出现明显的增水现象；大风对黄骅港行道附近涨潮流的增大作用并不明显，而对落潮流的减小作用很显著，潮流动力失衡可能导致黄骅港近岸泥沙含量较高；沿堤流及沿岸流作用加强。这些现象的综合作用，可能是港口及航道产生骤淤的原因。     

东营市滨海防潮堤潮流泥沙模型试验研究

本文通过分析拟建东营市滨海生态城防潮堤工程附近水域的自然条件,掌握了工程海域水动力及泥沙运动特点和海床冲淤演变特征,在此基础上使用二维潮流泥沙数学模型对工程实施前后的潮流场、泥沙场、地形冲淤变化开展了数值模拟工作,计算了工程区域泥沙年冲淤情况,为防潮堤建设设计方案的确定提供参考依据。     

近海人工岛及沙坝工程与潮流的响应特征研究

北戴河新区位于最具发展潜力的环渤海经济圈中心地带,为满足旅游业发展需要而建的人工岛和保护旅游海滩而建的人工沙坝对近海潮流动力有不同程度的影响。该文基于MIKE21 FM模块通过大、中、小模型三层嵌套的方式建立洋河-葡萄岛近岸海域潮流数学模型,研究分析人工岛及沙坝工程建设前后的潮流动力变化特征,得到下列主要结论:工程建设后研究区域的主体潮流特征仍为顺岸往复流,流速变化量涨潮大于落潮;人工岛工程对流速场的影响范围和程度均明显大于沙坝工程,其中人工岛工程引起的流速变化量是沙坝工程的4倍;人工岛的建设使其内部形成一个相对封闭的水域,流速近乎为零,而养滩工程区在两侧水工建筑物和水下人工沙坝的掩护作用下流速基本减小至0.10 m/s以下。     

人工沙滩亲水段泥沙淤积试验研究

利用潮流泥沙物理模型方法,依据工程区域的水文泥沙等有关资料,对人工沙滩在潮汐作用下的泥沙淤积特征进行了试验研究.①研究工程实施前后的港区水域流场运动规律;②研究工程实施后的防波堤内、外侧水域的流场分布变化情况;③研究工程实施后,港池、航道、人工沙滩等各地段的涨、落潮流速、流向情况;④研究游艇港港池的淤积强度,数量及分布特征;⑤研究人工沙滩及其周围水域的淤积强度.其成果为工程的设计提供科学依据.     

连云港港主体港区口门浅滩深水航道三维横流特性研究

应用基于有限体积法的FVCOM建立了连云港海域的三维潮流数学模型,利用详细的实测水文资料进行了验证,结果较为满意。研究了连云港港主体港区旗台防波堤口门区域的三维潮流特征和浅滩深水航道的三维横流特性。结果表明,受北防波堤挑流影响,口门段航道最大横流出现在北防波堤堤头附近的航道横断面内,其中涨潮最大横流发生在中潮位前后1 h内,落潮最大横流发生在高潮位后1~2 h内。航道内表层和中层的横流数值较为接近,但由于航道内深层水流受航道约束更大,底层横流数值减小迅速。     

长江口枸杞岛附近海域溢油风险数值模拟

为制订长江口枸杞岛附近海域突发溢油事故的应急处理方案,利用实测地形数据建立了枸杞岛附近海域二维潮流数学模型,并根据实测资料对该潮流模型模拟的潮位、流速、流向进行了验证。验证结果表明,该潮流数学模型能较好地反映枸杞岛附近海域的潮流运动情况,可以作为MIKE21 SA溢油模块的水动力基础数据。基于欧拉-拉格朗日"油粒子"理论,综合考虑油膜扩散、漂移、风化等过程,应用MIKE21 SA模块建立了枸杞岛附近海域二维溢油扩散模型,并模拟了8种不同工况组合下的溢油油膜漂移路径和扫海面积。结果分析表明,潮流场、风场、溢油时刻对油膜的漂移轨迹和扫海面积都有影响,其中溢油时刻对油膜的漂移路径影响最大。     

游艇码头水质保障数值模拟

利用三维物质扩散数学模型,对宁波市游艇码头开挖式港池的污染物输移扩散进行模拟计算,模型网格空间步长最小为0.10 m。计算结果表明,在港池边壁水体输入的驱动下,内港池水体循环4 d后,内港池大部分区域的污染物质已基本排输干净,仅港池西侧浮码头区域由于浮码头的阻挡作用污染物质浓度较高。随着外界水体的输入,港池内污染物的浓度和范围不断减小。10 d以后,内港池全部及外部弯道的大部分区域污染物质排输干净,仅在出口弯道北侧岸壁附近窄长条小区域污染物浓度超过10%。     

浙江苍南淤泥质潮滩开挖港池和航道的回淤分析

应用半经验公式对浙江苍南淤泥质海域开挖式港池和外航道进行回淤计算,计算显示,港池和外航道的年回淤量约占疏浚开挖量的13.5%,1次台风的骤淤厚度均在50 cm之内,台风过后3.5万t级船舶可以正常出入,表明苍南海域具备建港条件。