多因素耦合的内河限制性航道维护底宽确定方法

航道维护底宽是内河航道养护管理工作的重要指标之一。为探究限制性航道维护底宽的确定方法,基于航海学和可靠性理论,分析计算了满足通航标准、船舶运动特性、航行可靠性的航道底宽,构建了内河限制性航道维护底宽的效益-费用模型。其中效益模型由船舶运输、节能减排、替代公路运输以及防洪等效益构成,费用模型由一次性疏浚及日常维护等费用构成。在此基础上,耦合多因素综合分析计算了京杭运河镇江段的航道维护底宽,结果表明该航段40 m维护底宽较为合理。该限制性航道维护底宽确定方法较好地考虑了内河限制性航道多因素多目标需求,具有较高实用价值。     

内河航道溢油污染扩散漂移特性实验研究

随着我国内河大量水库的修建,航道条件大为改善后船舶密度明显增加,船舶海损事故多发,溢油污染风险日益突出。溢油污染会造成严重的生态破坏和巨大的经济损失,以往研究主要针对海洋溢油开展,内河航道溢油研究较少。内河溢油与海洋溢油的最大差别在于溢油环境不同,包括溢油水域边界和水流条件等方面,且研究多偏重数值模拟,实验研究相对较少。该文首先基于概化水槽溢油扩展静水实验,建立了油膜颜色-厚度关系;基于概化水槽溢油扩展漂移动水实验,建立了溢油油膜平均厚度、面积与时间的定量关系,即随着溢油扩展漂移的进行,溢油油膜的平均厚度与时间为乘幂关系,溢油面积与时间成线性相关,并对关系拟合公式中的相关参数进行分析。该实验结果及分析可为内河航道溢油扩散漂移研究提供一定的基础和依据。     

湖区避风港船舶避风需求预测

湖区避风港作为重要的航运安全保障设施,与港口、航道锚地的功能存在本质区别.为合理设置湖区避风港,科学确定其建设规模,在全面分析避风港规模和设置影响因素的基础上,提出了基于航线货运量和断面船舶通过量的船舶避风需求预测方法.以避风船舶需求数量为基础,考虑安全停泊条件等因素确定避风港水域面积,据此合理确定避风港工程建设规模.作为应用实例,具体介绍了苏州太湖避风港工程的船舶避风需求预测和建设规模.     

内河船舶交通流量的时空分布特征

掌握内河船舶的交通流量特征是进行合理的航道和通航设施规划、设计、运营、管理与控制的前提.根据大量的航道(段)船舶交通流资料,提出了两个不均衡系数来反映内河船舶流量的时空分布特征.其中,具有一定保证率的单位流量不均衡系数能够较好地反映内河船舶流量的时间分布特征,拓展了中月运量不均衡系数的内涵;单位流量方向系数则表明船舶单向流量并不一定等于双向流量的一半,研究内河船舶交通问题时,应按船舶航向分别进行讨论.     

内河船舶航行阻力及通航水力指标计算

以山区河流澜沧江为代表,采用实船静水航速试验资料,对原兹万科夫公式进行了修正,提出了适合于澜沧江代表船舶的水流阻力计算式.对比其他山区河流船舶航行阻力的研究成果,讨论了内河船舶的航行阻力计算方法.结合坡降阻力计算,建立了澜沧江急流滩的通航水力指标,并与其他内河航道的通航水力指标进行了比较分析,明确了各典型内河航道通航水力指标与航道条件的关系.     

乌江水上安全预测预警系统研发及应用

航道渠化工程的建设在提升航道通航等级的同时也给船舶航行带来了安全隐患。针对山区内河航道受上游电站无规律下泄非恒定流和流域暴雨汇流等因素导致的下游航道水位骤涨、流速激增、流态复杂等问题,研发了一套水上安全预测预警系统。基于物联网现场实时数据采集和历史水文资料,研究了航道地形和上下游监测站的水文相关关系,并建立了包含水位、流速、流量的水文数学预测模型,实现了准确、及时、有效的水文监测和预测预警。该系统在乌江涪陵段进行了验证和示范应用,结果表明系统监测数据准确、预测结果精度符合要求,对内河水域特别是山区河流的通航管控、防洪度汛和应急处置具有重要意义。     

广西内河航道建设对水生态环境影响及对策

航道工程建设是在水域内施工,在建设过程中,由于水体扰动、水域面积占用等行为,对水质、水生态、水文、河底地形等产生一系列影响,尤其是对水生态环境敏感区的影响。结合多年广西内河航道建设对水生态环境影响的经验,分析航道建设对广西内河常见的水源保护区和鱼类"三场"两类水生态敏感区的环境影响,并提出了有效应对措施,为后期航道建设对水生态环境敏感区的保护提供参考。     

山区河流船舶实航线路影响因素分析

在内河船舶标准化和大型化快速发展的背景下,航道设计规范与通航代表船型不相符导致航道等级与航道通航能力不协调,从而引发船舶碰撞、搁浅、触礁等恶性事件发生。通过收集长江上游复杂航道的水文、地形和船舶航行资料,利用二维水流数模型对研究河段水流进行模拟,明确了长江上游复杂通航河段的地形条件、水动力特征、通航现状及碍航机理。根据航道规范和理论计算,对长江上游航道宽度、水深、弯曲半径和流速-比降组合值对应的船舶上滩指标进行计算、分析和评价,得到了研究河段对应的规范设计尺度。     

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。     

内河航道助航系统智能化技术研究现状与展望

智能化是内河航道助航系统发展方向。首先介绍了航标同步闪控制与遥测遥控、无线电航标、虚拟航标等内河航道航标系统智能化设计与实现的关键技术。其次,分析了内河航道通航环境影响因素,总结了内河航道水位、能见度感知与信息服务以及控制河段交通指挥的关键技术,介绍了长江航道助航系统智能化应用情况。最后,在内河航道地形感知、三维电子航道图、助航综合信息服务、助航设施资产管理等方面展望了内河航道助航智能化的发展。     

南京港锚地疏浚对河势及防洪影响分析

南京港栖霞油轮锚地位于南京河段龙潭水道拐头至兴隆洲之间的浅滩区.随着国民经济的发展,港口运量也不断增长,停泊南京港栖霞油轮锚地的船只数量、吨位不断提高.为了适应大型船舶的停泊需要,须对南京港栖霞油轮锚地进行疏浚.根据多年来的实测资料,对拟疏浚区所在龙潭水道进行了河势演变分析,在河势可行性分析的基础上,结合水文及水流动力条件,分析了南京港栖霞油轮锚地疏浚对长江河势及防洪的影响.研究表明:在加强施工监控措施的条件下,若疏浚的深度严格控制在2 m以内,对岸坡比的影响不大;疏浚对常年河床的冲淤影响不大;疏浚工程的实施不会影响岸坡的稳定,从而不会影响到长江堤防的安全,对长江防洪基本没有影响.     

西江航运干线桂平二线船闸设计关键技术

桂平二线船闸是西江航运干线上首座3 000 t级船闸,建设规模大,技术复杂,其成功建设将为促进西江航运干线扩建为Ⅰ级航道,提升通过能力起到积极推动作用.建成投入营运以来,船舶进出闸顺畅,输水系统消能效果好,一次过闸船舶数基本为一线船闸的2.5倍,过闸效率显著提高.对桂平二线船闸总体布置、改建公路选线、引航道布置、改善口门区水流条件的措施、输水系统、闸室墙结构、降低反向水头对一线船闸影响、保证基坑干地施工等设计关键技术进行了总结,成果可为其他船闸工程建设提供借鉴.     

滑坡涌浪影响下船舶航行限制范围试验研究

三峡库区滑坡时有发生,滑坡产生的涌浪对航道中的船舶航行安全构成巨大威胁。以万州沱口码头河段为原型,设计岩体滑坡涌浪物理模型试验。试验中测得不同工况下首浪高度和沿程涌浪高度,运用回归分析方法得到首浪高度和沿程涌浪衰减的经验计算式,并由此推算得出船舶航行限制范围的计算式。运用船舶模型试验的方法对船舶航行限制范围计算式进行了验证,同时对波流场中如何计算进行说明。船舶航行限制范围的确定可为船舶避险措施研究提供重要依据,对减少滑坡涌浪对船舶损坏及人员伤亡具有重要的现实意义。     

三峡库区滑坡涌浪作用下船舶锚链拉力试验研究

长江是我国最重要的内河航道, 号称“黄金航道”,航道内船舶数量众多,因装卸货物等原因处于锚泊状态的船只十分常见。三峡工程蓄水后,库区滑坡频发,滑坡产生的涌浪很可能使船舶锚链发生断裂,造成巨大的人身伤害和财产损失。目前主要采用理论分析和经验分析的方法对船舶锚链及受力进行研究,物理模型试验的研究分析较少,因而在设计锚链拉力时可能会与实际情况有较大出入。通过岩体滑坡涌浪物理模型试验研究不同工况滑坡体情况下位于滑坡附近河道弯道段和直道段船舶锚链拉力的变化情况,得到涌浪传播过程中船舶首尾锚链拉力的变化规律,分析得到不同波高、周期及水深情况下船舶锚链拉力的变化规律,运用多元回归分析得到最大锚链拉力的经验计算式。研究结果可为三峡库区船舶安全管理提供相应参考。     

青田水利枢纽通航水流条件试验研究

青田水利枢纽虽位于瓯江较为顺直的河段,但受支流、潮汐及下游河道收窄的影响,建成后枢纽通航水流条件较为复杂。基于水工整体物理模型试验,对青田水利枢纽建成后的通航水流条件进行了模拟研究。模型试验研究表明,枢纽及主要通航建筑物布置基本合理,但设计方案在运行中容易出现斜流问题,尤其是在中、小流量情况下,从而影响到船舶安全进出引航道,导致通航保证率得不到保障。试验采取调整导航墙及航线等措施,对原方案进行了优化,最终提出了航道及通航建筑物的推荐布置方案,以及最大通航流量。同时对支流入汇、潮汐影响等问题进行了研究,探讨论证了在推荐布置方案及控制流量下的通航安全性。     

弱环境流速水域内陆核电厂液态流出物排放设计优化研究

理论和实践经验均表明,内陆核电厂采用多孔扩散器有利于加快近排放口区域液态流出物的掺混稀释。基于美国环保署推荐的近区模拟工具——CORMIX专家系统,对低环境流速水文条件下的内陆核电厂的多孔扩散器开展了研究。分析表明:对于近岸布置的多孔扩散器,在低环境流速、相对较强射流以及水深较深条件下,(1)扩散器主管长度Ln与排放口下游断面的最小相对稀释比例H呈正相关,喷口直径D与H呈负相关,喷口水深HD与H呈正相关;在排热量相同的情况下,流量Q与H呈正相关。(2)对于排放口下游1 000 m断面处的最小相对稀释比例H1 000 m,各几何参数灵敏度由高到低排序为,喷口直径D、喷口数量n、主管长度Ln。研究结论可供内陆核电厂液态流出物排放工程的设计及优化参考。     

考虑船舶停靠的码头减淤措施研究

目前,码头淤积和减淤措施的分析计算中,很少考虑船舶停靠的影响。针对金塘水道某码头,建立二维潮流泥沙模型,数值计算得到的潮流、含沙量结果与实测结果吻合。进而分析船舶停靠对潮流水动力和码头冲淤变化的影响。计算结果表明:船舶停靠阻碍了潮流运动,导致流速减小和泥沙淤积,但影响仅为周边区域。在考虑船舶停靠频率不变的前提下,针对目前1#,2#泊位最大月淤积强度接近实测淤积量（＞1.15 m）这一情况,提出了3种减淤方案,并计算了实施方案1后的潮流和冲淤变化,发现导堤长度对减淤效果影响很大。对于重淤区而言,基于综合分析比较,短堤的防淤减淤效果较好,故推荐采用短堤方案。     

覆盖面积和网围结构对水面蒸发抑制率的影响

新疆地处僻远的西北内陆地区,气候干旱少雨,蒸发损失严重,对于水资源短缺的西北内陆地区来说,减少水资源的不必要损失迫在眉睫。为此开展了专项试验研究,研究过程中,以减少水面蒸发、节约水资源为研究目标,选择极性浮球作为防蒸发材料,以探究不同覆盖面积和网围结构对蒸发抑制率的影响。为了便于观察和管理,将浮球分成两组布置在水库库边,每组各设5种不同的覆盖面积,依次为0.28,0.43,0.60,0.79 m~2和1.02 m~2(覆盖面积不包括白色网围),记录试验期内不同风速下浮球的湿润面积,并计算浮球的蒸发抑制率。试验结果表明:蒸发抑制率与覆盖面积和网围结构有关,当采用三角形网围且覆盖面积为1.02 m~2时,蒸发抑制率最优,可达到83.8%;随着覆盖面积的增加,蒸发抑制率逐渐提高,当蒸发抑制率接近91%时,兼顾到结构的稳定性,就需要采用4.48 m~2的三角形网围作为一个覆盖单元来进行局部铺设。