港口泥沙计算实例Word版

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港口及人工港口清淤方案

港口及人工港口清淤方案

港口及人工港口清淤方案
背景
随着时间的推移,港口及人工港口往往会因为泥沙淤积而降低
其运营效率。

为了确保港口的正常运作,我们需要制定一份清淤方案,以清除堵塞港口的泥沙。

目标
本方案的目标是有效移除港口及人工港口中的淤积泥沙,恢复
港口的正常运作,提高运营效率,并确保航道的畅通。

方案
1. 调查和评估
1.1 首先,需要进行一次全面的港口调查,以确定淤积的程度
和位置。

这可以通过测量水深和获取泥沙样本来完成。

1.2 基于调查结果,对港口进行评估,识别最需要清淤的区域。

2. 泥沙清除
2.1 选择合适的清淤方法,如机械清淤、水下疏浚或爆破疏浚等。

根据具体情况,可能需要结合多种方法。

2.2 确保清淤工作符合环境保护法规,避免对生态环境造成负
面影响。

3. 处理和处置
3.1 清淤完成后,需将清除的泥沙进行处理和处置。

这可以包
括分离可回收物质、沉淀和排放可回收和不可回收的废物。

3.2 废物的处理和处置应符合相关法规和环保要求。

时间和预算
在制定港口及人工港口清淤方案时,需要考虑时间和预算限制,以确保方案的实施是可行和可持续的。

总结
港口及人工港口清淤方案的制定是为了保证港口正常运作和提
高运营效率。

通过调查、评估、清除和处理泥沙,我们可以恢复港
口的功能并确保航道畅通。

在实施方案时,需要遵循相关法规和环
保要求,并考虑时间和预算限制。

港口航道淤泥输运与泥沙沉积模型研究

港口航道淤泥输运与泥沙沉积模型研究

港口航道淤泥输运与泥沙沉积模型研究港口航道是连接港口和大海的重要通道,大量的船只和货物在这里往返穿梭。

然而,由于海流的作用以及其他因素的影响,港口航道中很容易出现淤泥的问题。

淤泥的积聚不仅会影响船只的通行,还可能导致港口的淤积和水域的污染。

因此,研究港口航道淤泥输运和泥沙沉积模型,对于保持航道的畅通和港口的可持续发展至关重要。

港口航道淤泥输运是指淤泥在水体中的输运过程。

淤泥主要来自于海床的沉积物和悬浮物,它们会随着水流的冲刷和携带在航道中逐渐沉积。

当淤泥积聚到一定程度时,会严重阻碍船只的通行,并形成浅滩。

因此,了解和研究淤泥的输运规律,对于预测和解决航道淤泥问题至关重要。

泥沙沉积模型则是用于模拟和预测淤泥在航道中的沉积过程的数学模型。

这些模型基于流体动力学原理和输沙规律,考虑水流作用、泥沙颗粒间的相互作用力等因素,能够模拟和预测淤泥的沉积分布和变化。

通过对泥沙沉积模型的研究,可以帮助港口管理者制定科学的清淤方案,以及预测航道淤沙的演变趋势。

在港口航道淤泥输运和泥沙沉积模型的研究中,有几个关键问题需要解决。

首先是淤泥的输运规律,即淤泥在流体中的悬浮和沉积特性。

淤泥颗粒的大小、密度和形状等因素将直接影响其输运过程。

通过实验和数值模拟的方法,可以研究不同条件下淤泥的输运规律,为建立泥沙沉积模型提供基础数据。

其次是水流对淤泥输运的影响,即水流的流速和流向对淤泥的冲刷和携带作用。

水流的流速越大,对淤泥的冲刷和携带作用就越强,淤泥的输运速度和距离也就越远。

因此,研究水流对淤泥输运的影响是建立泥沙沉积模型的关键环节。

最后是港口航道的地形和水深对淤泥沉积的影响。

港口航道中的地形和水深不规则性较大,会形成水流的聚集和分散现象,影响淤泥的沉积分布。

因此,在建立泥沙沉积模型时,需要考虑地形和水深的影响,以准确预测航道中淤泥的积聚位置。

综上所述,港口航道淤泥输运与泥沙沉积模型研究是一项重要而复杂的课题。

通过研究淤泥的输运规律、水流的作用和港口的地形水深等因素,可以建立科学的泥沙沉积模型,预测航道的淤泥问题,保持航道的畅通和港口的可持续发展。

港口工程土石方平衡及计算方法

港口工程土石方平衡及计算方法

港口工程土石方平衡及计算方法一、土石方平衡是啥呢?在港口工程里呀,土石方平衡就像是一场大型的“土块石头大挪移”游戏。

你想啊,港口要建起来,这儿挖挖那儿填填是少不了的。

有的地方需要把土和石头挖走,有的地方又得把它们填进来。

土石方平衡呢,就是要让挖出来的土和石头,在数量上和用途上都能合理安排,就像我们玩拼图一样,一块不多一块不少,刚刚好能拼成一幅完整的画面。

这可不是一件简单的事儿,要是没平衡好,要么土和石头多得没地方放,堆得到处都是,像小山包似的,影响美观还占地方;要么就是不够用,还得从别的地方费劲巴拉地运过来,这可就耽误工期又多花钱啦。

二、为啥要搞清楚计算方法呢?这计算方法啊,就像是我们做游戏的规则。

要是不知道规则,那这个土石方平衡的游戏就没法玩啦。

比如说,我们得知道这个港口工程的建设范围有多大,哪些地方要深挖,哪些地方只要浅浅地挖一点。

还有啊,不同的土质和石头类型也很重要呢。

像那种松软的土,挖起来可能比较容易,但是运的时候可能就容易洒,这就影响计算它的量了。

而坚硬的石头呢,开采的难度大,计算的时候也要考虑开采的成本和效率。

如果计算方法不对,那我们对土石方的量就会估计错误,这样整个工程的规划都会乱套的。

三、土石方平衡的一些关键要素。

1. 工程设计。

工程设计就像是港口工程的蓝图。

在这个蓝图里,明确地画出了哪里是码头,哪里是仓库,哪里是道路等等。

根据这个设计,我们就能大概知道哪些地方需要挖土或者填土。

比如说,码头的基础可能需要深挖,然后再填充一些结实的土石来保证码头的稳固。

仓库周围可能需要平整土地,那就得把高的地方的土挖掉填到低的地方去。

所以啊,工程设计是土石方平衡的一个重要依据呢。

2. 地质勘察。

地质勘察就像是给土地和石头做一次全面的“体检”。

我们得知道地下的土是啥样的土质,是黏土呢还是砂土,石头是花岗岩还是石灰岩。

不同的地质情况,挖的时候难易程度不一样,土石的量也会有变化。

就像你去挖沙子和挖黏土,感觉肯定不一样对吧?沙子可能一铲子就起来了,黏土可能还得费点劲。

潮流泥沙数学模型计费定额计算实例

潮流泥沙数学模型计费定额计算实例

潮流泥沙数学模型计费定额计算实例(最新版)目录一、引言1.1 背景介绍1.2 目的和意义二、潮流泥沙数学模型概述2.1 定义和分类2.2 模型建立与应用三、计费定额计算实例3.1 计算方法3.2 实例分析四、结论4.1 模型优点4.2 存在问题与展望正文一、引言1.1 背景介绍随着我国经济的快速发展,水利工程建设在国民经济中的地位日益突出。

其中,河流治理、港口航道等项目的泥沙运动问题成为研究的热点。

潮流泥沙数学模型作为泥沙运动研究的重要手段,可以为治理工程提供科学依据。

1.2 目的和意义本文旨在通过实例分析,探讨潮流泥沙数学模型在计费定额计算中的应用,为实际工程项目提供参考。

二、潮流泥沙数学模型概述2.1 定义和分类潮流泥沙数学模型是研究河流泥沙运动的一种理论方法,主要通过建立数学方程组来描述泥沙的搬运和沉积过程。

根据泥沙运动特性,模型可分为悬移质模型、床沙质模型和混合质模型等。

2.2 模型建立与应用在建立潮流泥沙数学模型时,需要对河流的基本特征、泥沙来源和运动过程进行综合分析。

模型应用于河流治理、港口航道、水利枢纽等工程项目的设计、论证和评估。

三、计费定额计算实例3.1 计算方法计费定额是依据工程项目的具体情况,按照一定标准和方法计算出的工程造价。

在潮流泥沙数学模型中,可以通过以下几个步骤进行计费定额计算:(1)确定工程项目的基本特征,如河流宽度、水深、流速等;(2)分析泥沙来源和运动过程,确定泥沙粒径分布;(3)建立潮流泥沙数学模型,并根据实测数据进行模型参数优化;(4)运用模型预测工程项目的泥沙运动情况,计算工程量;(5)根据工程量和工程项目的具体情况,计算计费定额。

3.2 实例分析本文以某河流治理项目为例,采用潮流泥沙数学模型进行计费定额计算。

首先,根据实测数据和项目资料,确定项目的基本特征。

然后,通过分析泥沙来源和运动过程,建立潮流泥沙数学模型。

最后,运用模型预测工程项目的泥沙运动情况,计算工程量,并根据工程量和项目具体情况,计算计费定额。

挖泥船数量计算例题

挖泥船数量计算例题

挖泥船数量计算例题某工程项目需要进行水下挖泥作业,为了高效完成任务,需要计算所需的挖泥船数量。

下面通过一个实际例题,介绍如何进行挖泥船数量的计算。

例题描述:某港口需要清淤,总计划挖泥量为100,000立方米。

挖泥的工期为30天,挖泥船每天可挖泥量为2,000立方米。

现有挖泥船5艘,每艘的日出勤时间为8小时。

解题步骤:1. 计算单只挖泥船的日挖泥量。

挖泥船每天可挖泥量为2,000立方米,工作时间为8小时。

因此,单只挖泥船的日挖泥量为2,000立方米/8小时=250立方米/小时。

2. 计算单只挖泥船的效率。

假设船只在挖泥过程中没有空闲时间,即船只全天都在进行挖泥作业。

由于每只船的日挖泥量为250立方米/小时,工作时间为8小时,所以单只挖泥船每天的挖泥总效率为250立方米/小时 × 8小时 = 2000立方米。

3. 计算所有挖泥船的总挖泥效率。

假设所有挖泥船都在同一时间开始工作,每天挖泥30天。

由于每只挖泥船每天的挖泥总效率为2000立方米,总工作天数为30天,所以所有挖泥船的总挖泥效率为2000立方米/天×30天= 60,000立方米。

4. 计算所需挖泥船的数量。

总挖泥量为100,000立方米,总挖泥效率为60,000立方米。

因此,所需挖泥船的数量为100,000立方米 / 60,000立方米/艘 = 1.67艘。

由于挖泥船数量应为整数,故需向上取整,即所需挖泥船的数量为2艘。

综上所述,根据所给的挖泥船数量计算例题,为了完成总挖泥量为100,000立方米的工程项目,在30天内,需要至少2艘挖泥船进行挖泥作业。

泥沙淤积计算范文

泥沙淤积计算范文

泥沙淤积计算范文一、泥沙淤积计算的基本原理泥沙淤积是指水流中悬浮的固体颗粒物沉降到水底形成堆积。

淤积的过程主要受到水流速度、泥沙浓度、水深和底床粗糙度等因素的影响。

根据分析泥沙淤积的基本原理,可以得到以下几个关键参数:1.水流速度:水流速度越大,悬浮固体颗粒物沉降的速度越快。

2.泥沙浓度:泥沙浓度越大,水中的固体颗粒物越多,淤积速度越快。

3.水深:水深越大,水流阻力越小,对泥沙的携带和沉降影响越小。

4.底床粗糙度:底床的粗糙度越大,对泥沙的携带和沉降影响越小。

根据以上参数,可以通过数学模型来计算泥沙淤积的情况。

常用的数学模型包括固体颗粒物输运方程、沉积方程和淤积速率方程等,通过建立方程组来求解泥沙淤积的情况。

二、泥沙淤积计算的方法1.实测法:实测法是指通过实地调查和观测来获取泥沙淤积的数据。

该方法可以直接测量水体中泥沙的体积、重量和粒径等指标,以及底床上的泥沙厚度等信息。

常用的实测工具包括水下测量仪器、沉积物采样器和探针等。

通过实测法可以获得准确的泥沙淤积数据,但是需要消耗大量的时间和成本。

2.理论计算法:理论计算法是指根据水流力学和泥沙输运原理,通过数学模型和计算方法来推算泥沙淤积的情况。

常用的计算方法包括泥沙输移模型、流场数学模型和近似计算方法。

根据实际情况选择适合的计算方法进行计算,可以获得快速和经济的计算结果。

三、泥沙淤积计算的实例分析以水库为例,水库是泥沙淤积的重要场所。

根据水库的实际情况和需要,可以采用不同的计算方法进行泥沙淤积的预测和计算。

假设水库的入库泥沙含量为100mg/L,出库泥沙含量为20mg/L,入库流量为1000m3/s,出库流量为500m3/s。

根据给定的数据,可以采用质量平衡法来计算泥沙淤积量。

通过以上实例分析,可以看出泥沙淤积计算的方法和步骤,以及计算结果的意义和应用。

综上所述,泥沙淤积计算是水利工程中的一个重要任务,它可以为工程设计和管理提供科学依据。

泥沙淤积计算的方法主要包括实测法和理论计算法,根据实际情况选择合适的计算方法进行计算。

港池回淤经验公式

港池回淤经验公式

4.5.2 经验公式估算限于基础资料的不充分,本研究又采用半理论半经验公式对港池回淤进行估算,作为泥沙数学模型的补充印证。

主要采用的公式有:(1)公式一:港池内有浅滩采用《海港水文规范》(JTJ311-97)中推荐的刘家驹公式进行计算[16] [17]:⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=3/10321001021exp 1A A d d t s K P γω 式中:P 为时间t 0内港池底面的淤积强度,当t 0为一年时,称年淤积强度(m/a );K 0为淤积常数,取值0.14~0.17;ω为海水中悬浮泥沙的絮凝沉降速度(m/s );s 1为进入港池的港外浑水平均含沙量(kg/m 3); t 0为淤积时间;0γ为淤积物干容重(kg/m 3);d 1为港池外一定范围水域的平均水深(m ); d 2为港池开挖后的平均水深(m );A 为港池水下浅滩的水域面积(m 2),港池内无浅滩时令A=0; A 0为港池内总水域面积,包括港池及港内的水下浅滩(m 2); (2)公式二:采用南京水利科学研究院罗肇森公式 [19],θγαωn h h V V T S P cos 112121201*⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= 式中:1*S 为工程前水流挟沙力,以半潮平均计,按窦国仁公式计算; V 、h 分别为垂线平均流速(m/s )与相应水深(m ),V 1、V 2由数模计算流场提供;下标1,2分别代表工程前后;T 为淤积历时(s );α为泥沙淤积沉降机率;ϑ为水流与挖槽轴线所交之锐角(°),n 为转数。

(3)公式三:采用交通部天津水运工程科学研究所曹祖德公式[23]:t Bq P h sy210ηηγα=式中:sy q 为单宽输沙率(kg/s·m ),θsin 11S H V q sy =;1V 为开挖前流速(m/s );1H 为开挖前中潮位下水深(m );S 为年平均含沙量(kg/m 3); h α为水深折减系数,1204.021h h h H H ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=α;2H 为开挖后中潮位下水深(m );B 为航槽宽度;1η由挟沙力控制的系数,⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2121211h h V V η; 2V 为开挖后流速(m/s );2η为沿程沉降系数,)sin ex p(1112θωααηH V Bh --=。

淤泥质海岸港池回淤计算方法

淤泥质海岸港池回淤计算方法

淤泥质海岸港池回淤计算方法港池回淤计算方法淤泥质海岸港池回淤计算方法对于单港池的环抱式港口,口门处、港池、回旋区域的平均淤积可以由下式进行计算:P (1 )K0(1 ) S1t d13 11/3 1 ()exp() A0 0d2 2其中:为推移质淤积厚度与悬移质淤积厚度的比值,对于淤泥质海岸,取为0;K0为经验系数,缺少资料的情况下,可取值0.14~0.17;为泥沙的絮凝沉降速度,连云港约为0.4~0.5mm/s;S1为波浪潮流综合作用下浅滩水体的平均含沙量(kg/m3),缺少现场观测资料时,可按下式子计算:(1 2)2S1 0.045 s gd1 sV1 VT VU;V2 0.2HCd10.183,淤泥质海岸一般取为t为淤积历时(s); 0为淤积物的干容重(kg/m3), 0 1750D50600~900 kg/m3;d1为港池口门外半径为R范围内的平均水深,半径R的计算公式为:平均流速(m/s)*涨潮历时(s);d2为港池开挖后的水深;A为港池内水下浅滩的面积(m2);A0为港池内的总水域面积(m2);对于港池水域较大、泊位较多的大型港池,港池淤积计算应分区进行。

分区回淤计算公式相同,主要是分区递进,推算关心区域的含沙量,分区计算公式如下:K0(1 ) Sit d13 1A(i)1/3 P (1 )1 ()exp() A0(i) 0d2 2(i) Si 1 Si (A0(i) Ai)Pi 0(A0 A0i) H Ni 1n其中: H为平均潮差;N为一年的潮数;S1为进港的含沙量;对于环抱式港池纳潮量很大,口门区流速较大,口门区淤积也会减少,则淤积计算公式变为:P (1 )V1(i)2d1 K0(1 ) Sit 1A 1 ()() exp ((i))1/3 A0(i) 0V1d2(i) 2。

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THYBORØN港口—波浪扰动和泥沙淤积研究Sanne L. Niemann11 (sln@), Peter Sloth1(prs@), Jørgen Buhl2(jb@thyboronport.dk), Rolf Deigaard1(rd@) and Ida Brøker1(ibh@)Thyborøn港口是丹麦最繁忙的渔港之一,该港口近年来经常遭受高波浪和泥沙淤积的影响。

造成这些现象的原因尚不清楚,所以对此开展了广泛的研究,目的是找出原因和可行的解决方法。

本文将介绍该方法及其结果。

关键字:潮汐汊道;泥沙输运模型;波浪扰动;波浪模型1 背景介绍Thyborøn港口位于Thyborøn航道上,Thyborøn航道是由北海通向Limfjord的入口,那里包含了所有穿越日德兰半岛到东海岸的汊道,见图1。

航道中的水流受潮汐作用,进出内陆峡湾系统的水流主要受气象条件驱动。

该港口在入口通道的西侧,南部沙洲的近岸区域,所以它被认为得到了很好的保护,免受来自北海的西向波浪的作用。

该地理位置对于港口的发展十分重要,使其成为丹麦最繁忙的渔港之一,并成为丹麦北海岸第三大吨位商业港口。

随着船只规模和港口吞吐量的增加,加强了对航道水深和波浪干扰等问题的重视。

图1 Thyborøn港口的位置该地区的自然条件十分活跃。

1862年的一场严重的大风破坏了沙洲,并形成了目前Limfjord到北海的出口。

在这之后,大量的泥沙通过航道输运至峡湾并落淤在浅滩1DHI, Agern Allé 5, DK-2970 Horsholm, Denmark2Thyborøn Havn, Tankskibsvej 4, DK-7680 Thyborøn, Denmark上。

航道成为海岸泥沙的主要沉积地,而且航道北侧和南侧的沙洲发生严重的海岸侵蚀,侵蚀速率为20m/yr,海岸线后退距离最远约为1500m。

为了稳定海岸保护Thyborøn 城镇,1870年开始计划修建丁坝群和防波堤,于1914年进行开工建设。

实际上丁坝群对维护海岸线起到了一定作用,但由于丁坝末端以外的海岸线轮廓变陡,担心强风暴会对海岸造成强烈的冲刷Sørensen等(1996),Jacobsen等(1998),所以在1940年,决定关闭航道并修建闸门和船闸。

随后由Lundgren教授倡议,对该区域进行了广泛的技术考察(见Per Bruun1954年博士论文),得出结论:在不关闭航道的情况下,该水域的条件基本可以满足使用要求,之后的监测和防护工作由丹麦海岸管理局执行。

海岸变陡的速率持续减缓,可通过提供750,000m3/yr的泥沙补给来维持海岸线。

图2 破坏前海岸线的位置和目前的防护工程2 现状近年来,港口不断受到波浪干扰和维持通航水深在8m等问题的影响。

波浪扰动的增加导致港口外的航运条件更差,同时导致港口南侧的防波堤出现越浪现象,见图3。

在港内,波高的增加多次导致停泊处的破坏。

这些条件不仅限于近岸的极端波浪条件,还包括西北向的中等波浪条件。

泥沙淤积发生在港口外的航道附近,导致通航水深低于规定的8m,尤其是在水位较低和恶劣的天气条件下,会引起船只触底。

作为补救措施,在位于港口口门南侧的直立板桩防波堤前修建堆石斜坡堤。

这些措施虽消除了对港口结构的直接威胁,但并没有解决港口航行和停泊的不利条件等问题。

图3 港口口门南侧防波堤上严重的越浪(上图)和港池内的波浪干扰于是研究引起港口不利条件的原因,并探讨可能的解决方案:为什么波浪条件会改变,能找到补救措施吗?泥沙在港口前淤积的原因是什么?这项研究的主要内容是:1)用现有的数据进行分析,探讨在外力作用下的尤其是近岸的波浪条件下,水下地貌演变和历史变化。

2)通过率定过的波浪模型研究Thyborøn 航道的波浪条件并探讨改善措施。

3)通过率定过的水流模型和泥沙输运模型来展示主要输运方式和港口口门前的泥沙淤积过程。

目前的研究(如:Brøker等,1996和Kystdirektoratet,1999)表明:从海岸到潮汐通道的沿岸输沙仍然存在,其中来自南部的沿岸输沙率为150-400,000m3/yr,北部的沿岸输沙率为0-100,000 m3/yr,见图4。

丁坝群减少了泥沙沿岸输运,并将海岸侵蚀速率降低到2m/yr。

通过岸滩补沙来平衡海岸侵蚀和维持海岸线。

泥沙通过Thyborøn 航道输运,落淤在峡湾外侧的浅滩上,淤积速度大约500,000 m3/yr,同时使得峡湾的海床高程升高,并加速其发展。

图4 左:近岸波浪条件的波浪玫瑰图;右:泥沙总量的概算。

港口口门前方的出入口处用红色椭圆标记。

3 航道的地貌演变3.1 长期的地貌演变丹麦海岸管理局每5年对航道和潮汐通道近岸区域进行一次详细的勘察。

历史地形和对水流泥沙输运的模拟为分析航道在过去一二十年的地貌演变奠定了基础。

航道外部的北海口门处的水深相对较浅,约为7-10m,见图5。

在航道出口处有一个浅滩,由此形成了两条引航道,一条在浅滩的北侧,另一条在南侧。

对这两条引航道的选择决定于波浪和水流条件。

两条引航道合并成为主航道。

引航道外区水深逐步增加,同时引航道的位置随时间变化。

港口北侧是一个水深约为5-7m的淤积区,来自北海岸南部的部分泥沙在此淤积(图6)。

淤积区的范围和水深随时间变化;然而航道内泥沙总的平衡趋势是冲刷的:航道内更多的泥沙被冲走并落淤在峡湾内的浅滩上,其数量大于外海的泥沙淤积量。

主航道的主要趋势是向东偏移,远离港口,见图6。

这扭转了之前2000-2007年港口入口外部的水深增加的趋势,水深从11m降低到了9m。

2007年之后,该趋势仍然持续,为了维持保障通航水深在8m,需对港口前方进行疏浚。

对波浪条件的分析表明,港口前方的泥沙疏浚量与波浪条件的恶劣程度正相关。

图5 1990年和2005年的地形。

注意在入口外的底床降低。

港口北部的淤积区域用绿色椭圆标记。

淤积区东侧的航道加深用椭圆标识,淤积区南侧的水深减少也用椭圆标识。

图6 Thyborøn航道的长期地貌演变。

图上标识了从北海进入的两条引航道。

主航道有向东移动的趋势,见蓝色箭头所指示。

3.2 水流和泥沙输运通过对数值模拟结果的分析得到航道内的水流和泥沙输运的条件。

基于丹麦海岸管理局的实测资料,采用MIKE 21 FM HD(水动力)建立水流模型。

该模型考虑了气象、潮汐、波浪辐射应力和底摩擦,并根据以往的经验进行模型设置(Brøker等,1996)。

在港口附近,距离南侧防波堤100m处进行了新的数据测量,重新率定底床糙率,为了能模拟入流时港口入口前方的环流/涡流单元及其强度,见图7。

图8给出了2008年11月,流速和流向的实测值与计算值的对比。

由于存在环流,港口入口前方的年净输沙方向向北,与占主要地位的Limfjord方向的输运反向(见图9)。

该地区的地形证实了水流的输运方向,因此在规划疏浚作业时也必须考虑到这点。

模拟泥沙输运场采用MIKE 21 FM ST(泥沙输运)模型,该模型适用于描述一个波浪周期时间尺度内的确定的泥沙输运情况。

入流出流图7 入流时的瞬时流场的模拟结果(左);出流时(右)图8 2008年11月,防波堤南侧的流速和流向的实测值与计算值。

丹麦海岸管理局测量。

该模型通过对水位、潮流和波浪的实测值进行统计分析,计算年泥沙输运场。

自1990年航道向东偏移导致航道东侧丁坝处的水深增加。

对港口口门对面的丁坝冲刷加大使得两个丁坝坝头位置后退,并造成沙洲南部的冲刷。

水流泥沙输运模型表明,丁坝长度变短导致出流流速变弱,口门处的泥沙向北输运,增加了港口口门处的泥沙淤积,从而加大航道向东偏移的趋势。

图9 1995-2008年水动力条件下的年平均净输沙场4 求解4.1 确定海浪波动增大的原因结合实测数据,应用波浪变形数学模型来描述港口波浪问题。

波浪问题主要发生在W向和NW向强风浪作用期间以及之后很短的一段时间。

这些现象通过录像或者照片被记录下来。

图3是一个越浪的例子,取自一段视频记录,可以看出波高被局部放大-即马赫效应。

当入射波向与来自防波堤的反射波向接近时,就会发生这种现象。

在港口口门处进行了为期4个月的波浪实测,在Thyborøn航道外侧16米水深处也进行测量。

下图给出了为期2个月的港区和近海处的实测波高值。

期间港口处最大波高)为2m。

(Hm0图10 港口(蓝色)和近海处(红色)的实测波高H m0(m)图11表明与离岸波向相对应的波高变化。

从图上看出,在离岸波向为290-300°N 时港口的波浪最大。

较大波的波周期为8-12s。

图11 离岸波向与波高H m0(m)的关系示意图搭建一系列波浪数学模型包括:1)验证港口处的波浪变形;2)模拟历史地形条件下的波浪变形;3)得到求解方案。

搭建波浪模型,包括MIKE 21 FM SW, MIKE 21 BW和MIKE 21 PMS。

MIKE 21 FM SW 是谱波浪模型,用来模拟在变化的水位和流场影响下的长时间的波浪变形。

SW模型主要应用于泥沙传输模拟。

图12是MIKE 21 FM SW模型的模拟结果,分别给出了港口波高的实测值和计算值。

选择近海的实测波浪条件作为边界条件。

图12 实测(黑色)和计算(粉色)波高值(H m0)。

模型:MIKE 21 SWMIKE 21 BW是公认的最精确的波浪模型。

它能够详细的模拟地形和结构物。

BW可用来模拟驻波。

图13和图14是用MIKE 21 BW模拟的波向为300°N、波周期为10s的波浪场结果。

图13 比波高值。

波向为300°N, T p=10s图14 港口局部示意图,左图:地形;中间:H m0;离岸处H m0=1;右图:水面高程从图上可以明显的看出,在航道上的几处位置发生了明显的波浪集聚。

这主要是由于复杂的地形引起了波浪折射。

港口北侧的地形对口门处的波浪影响很大,因为此处的地形复杂,有水深为15m的天然航道,靠近航道有一个最小水深为5m的浅滩。

这使得波浪在此处发生辐聚,并且改变口门处的波向。

将模型计算值与实测值进行对比,可以得出:港口的大波发生在近海,波向为290°N-320°N,波周期为8-12s。

在港口北部的东北坡浅滩处,波浪发生辐聚并转向口门。

4.2 地形变化对波浪条件的影响在2008年之前的几年时间里,波浪条件发生了变化,针对历史地形条件下的波浪变形也做了调查研究。

根据历史地形数据,搭建了两个模型:一个是针对2008年的地形条件,另一个针对2004年的地形。

2004年,港口不存在波浪问题。

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