CN107145688B - 一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法 - Google Patents

一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107145688B
CN107145688B CN201710434545.7A CN201710434545A CN107145688B CN 107145688 B CN107145688 B CN 107145688B CN 201710434545 A CN201710434545 A CN 201710434545A CN 107145688 B CN107145688 B CN 107145688B
Authority
CN
China
Prior art keywords
early warning
immersed tube
foundation
thickness
forecasting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710434545.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107145688A (zh
Inventor
韩西军
梁桁
王汝凯
杨华
徐润刚
解鸣晓
黄玉新
韩志远
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering MOT
CCCC FHDI Engineering Co Ltd
Original Assignee
Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering MOT
CCCC FHDI Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering MOT, CCCC FHDI Engineering Co Ltd filed Critical Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering MOT
Priority to CN201710434545.7A priority Critical patent/CN107145688B/zh
Publication of CN107145688A publication Critical patent/CN107145688A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107145688B publication Critical patent/CN107145688B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法,包括步骤1)收集工程所在潮汐预报与实测含沙量等资料;步骤2)在基槽基床上安放回淤盒观测的泥沙淤积速率;步骤3)应用波浪数学模型和三维潮流数学模型计算拟预报区域的波高、波周期、波浪底流速等参数;步骤4)建立等效潮差计算式
Figure DDA0001318273480000011
计算获得等效潮差Re;步骤5)建立含沙量的计算式:
Figure DDA0001318273480000012
步骤6)建立基槽回淤厚度的计算式:Dep=λRe θ;步骤7)根据含沙量和基槽回淤厚度的计算式,预报含沙量S和基槽淤积厚度Dep;经过精确计算获得每天泥沙淤积厚度和累计淤积厚度。本发明推导了基槽基床泥沙淤积高精度计算公式,预报时间精确到逐天,精度精确到厘米级,提升了回淤预报的精确度和时效性。

Description

一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法
技术领域
本发明涉及大型海工构造物深基槽基床泥沙回淤高精度预警预报技术,特别涉及一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法。
背景技术
在开敞海域中,海底隧道施工一般沉管水下对接工法,对沉管对接处的地形平整度提出了极高要求,在对应淤泥容重1.26t/m3的条件下,泥沙回淤厚度不得超过4cm。精确测量与评估基槽基床泥沙回淤的数值成为控制沉管施放的重要阈值。
目前国内外在对挖槽淤积的预报,一般多采用经验公式、数值模拟、物理模型等研究手段,在港口航道的泥沙回淤发挥了重要作用,取得了大量经验与成果。然而,沉管基槽基床与普通的航道、港池回淤相比具有独有的特征,体现在开挖深度较大(超过40m),远超过一般的港池航道水深,且开挖边坡十分陡峭,可达到1:5以内,因此基槽内部的水动力泥沙结构复杂性超过港池航道。因此,基于航道回淤的预测方法不能直接搬用到对深基槽基床淤积的预报中。
在数值模拟预报方面,由于基槽挖深极大,形成的滩槽挖深比远超过航道港池,因此在槽内存在更加显著的垂向回流、次生涡旋、槽内螺旋流系等细部动力过程,其水沙运动机理远较航道更加复杂。在国内外关于水沙三维模拟的技术中,由于一般航道工程的水深与滩面差异相对较小,垂向分层模拟的分辨率较易实现。然而,深基槽内与两侧滩面的最大高差可超过30m,且边坡极为陡峭,基槽底宽亦仅为40m,这种“特异”的地形格局对三维数值模拟提出了更为严苛的要求,目前国内外未见针对此类地形条件下的三维精细化模拟案例。
在以往对港池航道挖槽回淤的研究中,采用常规手段一般仅适用于长时间尺度的模拟,预报周期以年计算。对基于过程的数值模拟而言,一般亦采用代表潮、浪的方式对年际淤积进行模拟,至多模拟一场风暴过程条件下的泥沙骤淤,在有大量实测资料验证的基础上,预报精度一般在分米量级。
然而,对沉管施放而言,其晾晒时间在10~15天左右,淤积阈值仅在4cm 左右,也就是说对泥沙淤积的时、空预报精度必须达到逐日、厘米级。目前,国内外尚未达到这一水平,是对泥沙回淤预报理论的重大考验。
此外,海底隧道施工工期一般极为紧张,沉管预制、窗口晾晒、最终沉放必须保证“一气呵成”。在对沉管基槽基床泥沙回淤的预报中,必须做到高时效性,甚至需做到“提供数据的当天便要给出7日内的预报结果”这一响应速度。目前,国内外回淤常规预报技术均无法达到这一需求。
基于以上背景,亟待开发一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法,能够同时满足预报精度和预报时效性。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题,而提供一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法。
本发明提供了海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法,共分为8 个步骤,如下:
步骤1)收集工程所在海域(包括河口)海洋潮汐预报与实测潮汐、风况、波浪、径流、含沙量等资料;
步骤2)在基槽基床上安放回淤盒观测的泥沙淤积速率;
步骤3)应用波浪数学模型计算拟预报区域的波高、波周期、波浪底流速等特征参数,应用三维潮流数学模型计算潮汐及径流在工程区域引起的底流速等参数;
步骤4)建立等效潮差计算式
Figure DEST_PATH_GDA0001335037560000031
并计算获得等效潮差Re
其中,Re为等效潮差,Rt天然潮汐潮差,Vb为潮汐作用下的近底流速,Vdb为径流引起的底部流速,Vwb为波浪底部质点平均流速;
步骤5)建立含沙量的计算式:
Figure DEST_PATH_GDA0001335037560000032
其中:T为半潮周期;ρs为泥沙密度;Re为等效潮差;h为平均水深;g为重力加速度;T半潮周期、ρs泥沙密度、h平均水深,根据预报区域的现场实测采集获得;k、β分别为经验系数,根据现场实测数据推求;
步骤6)建立基槽回淤厚度的计算式:Dep=λRe θ
其中,Dep为基槽淤积厚度;λ、θ分别为经验系数,根据现场实测数据推求;
步骤7)根据含沙量和基槽回淤厚度的计算式,预报拟预报区域的含沙量S 和基槽淤积厚度Dep
步骤8)设定含沙量和基槽淤积厚度的预警值以及预报时间,若当实测的含沙量或基槽淤积厚度等于或大于所述预警值时,则进行反馈预警。
优选地,步骤8)中,进一步包括以下步骤,通过前期预报、中期跟踪预警和临近预报,提高淤积厚度的精确度;
步骤81)前期预报:根据步骤1~7中数据计算未来10~15天窗口期每天泥沙淤积厚度和累计淤积厚度,作为碎石基床铺设决策的依据;
步骤82)中期跟踪预警:基于沉管施工窗口期径流、波浪、含沙量、回淤盒等实测资料,与预报值进行比较并进行预警;
步骤83)临近预报:在沉管安放施工前2天,根据最新气象、径流等实测资料,需要时,实时修正步骤4中公式参数,给出最终预报,作为沉管出坞浮运及安装决策的依据。
优选地,进一步包括步骤9)若当实测的含沙量或基槽淤积厚度等于或大于所述预警值时,则启动减淤减沙措施。
优选地,所述经验系数:λ值的取值范围在0.0011-0.0020之间,θ值的取值范围在1.95-2.02之间。所述经验系数:k=0.0145、β=2.0。
其中,在步骤6)中,通过放置于基床上的若干个回淤盒分时采集获得不同位置和不同时间的淤积厚度,通过实测的淤积厚度推求等效潮差与淤积厚度的关系。
在步骤3)中进一步包括步骤31),建立波浪数学模型,根据步骤1)所测的各项数据,计算出拟预报区域波高、波周期等波浪特征参数;
步骤32),采用海岸动力学公式,根据步骤1)所测的各项数据和步骤31) 所获得的波高和波周期,计算出拟预报区域的波浪底部流速特征参数;
步骤33),建立三维潮流数学模型,根据步骤1)所测的各项数据,计算出拟预报区域的潮流底部流速特征参数。
与现有技术相比,本发明海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法具有以下突出的改进点:
(1)基于“等效潮差”的新理论,推导了基槽基床泥沙淤积高精度计算公式
首次自主推导了适用于深基槽基床泥沙回淤预报的计算理论公式。提出了回淤计算中“等效潮差”的概念,建立了含沙量、波浪动力、径流量等关键参数与等效潮差的关系,并建立了等效潮差与基槽基床回淤的关系表达式。该公式形式简易、计算效率高、计算精度可达厘米级。
等效潮差表达式如下:
Re=Rt+Rw+Rd或Re=RtwRtdRt
其中,Re为总等效潮差,Rt天然潮汐潮差;Rw为波浪等效潮差;Rd为径流等效潮差;
以底流速表达的等效潮差的数理表达式:
Figure DEST_PATH_GDA0001335037560000051
其中,Vb为潮汐作用下的近底流速;Vdb为径流引起的底部流速;可由三维水动力数学模型计算结果给出;Vwb为波浪底部质点平均流速,可由海岸动力学公式计算。
等效潮差与含沙量关系表达式:
Figure DEST_PATH_GDA0001335037560000052
其中:T为半潮周期;ρs为泥沙密度;h为平均水深;g为重力加速度;k、β分别为经验系数,应根据现场实测资料推求。
等效潮差与基槽基床回淤的关系表达式:
Dep=λRe θ
其中:Dep为基槽基床淤积厚度;λ、θ分别为经验系数,应根据现场实测资料推求。
(2)发展了数值模拟——公式预报相联合的多因素复合型预报系统
充分发挥数值模拟计算信息丰富、可覆盖全域的优点,以及经验公式计算针对性强、响应迅速的优点,发展了“复合型预报”的预报手段。这一研究手段在国内外未见报道。
(3)首次将预报时间精确到“逐天”,预报精度精确到厘米级,创新性提升了回淤预报的精确度和时效性
在以往对航道港池的回淤预报中,一般着重于年回淤和考虑一场典型风暴潮形成的回淤,回淤预报精度一般在分米级。通过本项目研究,将回淤预报时间尺度提高到“以天计”,即逐天进行预报,同时将预报精度提升至厘米级,这一精确度为国际首次。并做到了“现场及时响应”,极大提升了预报响应速度,保障了沉管施放窗口期“无缝衔接”。
附图说明
图1是本发明的预警预报整体流程图;
图2是港珠澳大桥总平面图;
图3是波浪数学模型试验范围;
图4是三维潮流数学模型试验范围;
图5是含沙量~等效潮差关系曲线;
图6是基槽基床淤积~等效潮差关系曲线;
图7是E24管节基槽淤积跟踪曲线
图8是E24管节基槽累积淤积厚度预报结果
图9是E24管节基槽淤积预警表
具体实施方式
下面将结合附图和具体的实施例,对本发明的技术方案进行详细说明。兹以港珠澳大桥沉管基槽泥沙回淤预警预报为例,并配合附图详细说明如下:
港珠澳大桥东接香港特别行政区,西接珠海市和澳门特别行政区,是国家高速公路网规划中珠江三角洲地区环线的组成部分和跨越伶仃洋海域的关键性工程(见图1),将形成连接珠江东西两岸的新的公路运输通道。大桥设计采用桥、岛、隧相结合的形式,其中海底隧道总长5664m,采用沉管法进行施工,基槽开挖水深30~40m,设计基槽宽度为41.9m,基槽边坡自下而上分别为1:2.5 和1:5。沉管基槽自西向东共有E1~E33等33个管节。
在设计和施工建造港珠澳大桥时,在外海的海底隧道施工,由于基槽挖深极大,形成的滩槽挖深比远超过航道港池,施工现场受到多种因素干扰,大量的沉沙回淤对基槽下沉造成极大的干扰,为了配合施工进程,申请人研制了一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法,以精确预报预警监测施工海域的沉管基床的泥沙回淤状况。
参照图1,以E24管节基槽为例,以下详细介绍所述预警报方法,包括以下步骤:
步骤1)收集监测区域的外海海洋预报、上游河口的潮汐、波浪、径流、流速流向、含沙量、基槽内淤泥厚度、天然潮汐潮差Rt等资料;
步骤2)在基槽基床上安放回淤盒观测的泥沙淤积速率;
步骤3)应用波浪数学模型计算拟预报区域的波高、波周期、波浪底流速等特征参数,应用三维潮流数学模型计算潮汐及径流在工程区域引起的底流速等参数;
步骤4)建立等效潮差计算式
Figure DEST_PATH_GDA0001335037560000071
并计算获得等效潮差Re
其中,Re为等效潮差,Rt天然潮汐潮差,Vb为潮汐作用下的近底流速,Vdb为径流引起的底部流速,Vwb为波浪底部质点平均流速;
步骤5)建立含沙量的计算式:
Figure DEST_PATH_GDA0001335037560000072
其中:T为半潮周期;ρs为泥沙密度;Re为等效潮差;h为平均水深;g为重力加速度;T半潮周期、ρs泥沙密度、h平均水深,根据预报区域的现场实测采集获得;k、β分别为经验系数,根据现场实测数据推求;
步骤6)建立基槽回淤厚度的计算式:Dep=λRe θ
其中,Dep为基槽淤积厚度;λ、θ分别为经验系数,根据现场实测数据推求;
步骤7)根据含沙量和基槽回淤厚度的计算式,预报拟预报区域的含沙量S 和基槽淤积厚度Dep
在本实施例中,收集珠江口、伶仃洋海域的河口、外海海洋预报与实测资料,包括潮汐、波浪、径流、流速、含沙量、基槽内淤泥厚度、天然潮汐潮差Rt等资料,通过上述预报和实测资料,通过大量的数据,建立数学模型进行推测运算。所建立的珠江口波浪数学模型和三维潮流数学模型验证精度必须满足《波浪模型试验规程》、《海岸河口潮流泥沙模型技术规程》的精度要求。
在步骤3)中,计算各波浪特征参数:
步骤31),利用建立波浪数学模型,计算出拟预报区域的波浪特征参数和波浪底部质点平均流速;
步骤32),利用三维潮流数学模型,计算出潮汐及径流在工程区域引起的底流速等参数;
步骤4)建立等效潮差表达式,并计算获得等效潮差Re,Re=Rt+Rw+Rd或Re=RtwRt+ αdRt,其中,Re为总等效潮差,Rt天然潮汐潮差;Rw为波浪等效潮差;Rd为径流等效潮差;建立 以底流速表达的等效潮差的数理表达式
Figure DEST_PATH_GDA0001335037560000081
步骤5)建立含沙量的表达式:
Figure DEST_PATH_GDA0001335037560000082
其中:S为含沙量;T为半潮周期;ρs为泥沙密度;Re为等效潮差;h为平均水深;g为重力加速度;T半潮周期、ρs泥沙密度、h平均水深,根据预报区域的现场实测采集获得;k、β分别为经验系数,根据现场实测数据推求。
参照图5所示,根据现场实测E15节管节基槽附近的含沙量,通过相关分析法建立含沙量的数学表达式,将实测的含沙量分时呈现在直角坐标系中,根据已有的一组等效潮差数据和相应的一组含沙量数据,组成一个数据带,拟合成一条曲线,就可求得经验系数k和β。在图5中,记录了2015年5月20日— 2015年11月30日时间内的含沙量和等效潮差的拟合线性曲线,其中,y=0.013 x2.00,y为含沙量,x为等效潮差,系数
Figure DEST_PATH_GDA0001335037560000091
指数(β)=2.00,R2=0.90。所述经验系数:k=0.0145、β=2.0。
步骤6)建立基槽淤积厚度的数学表达式:Dep=λRe θ;其中,Dep为基槽淤积厚度;λ、θ分别为经验系数,根据现场实测数据推求;
参照图6所示,根据现场实测E24节沉管基槽内的淤积厚度数值,通过相关分析法建立淤积厚度的相关表达式,所述基槽淤积厚度Dep由若干个下沉的淤积盒分时采集获得不同位置和不同时间的淤积厚度,通过实测的淤积厚度推求等效潮差与淤积厚度的关系。将实测的淤积厚度分时呈现在直角坐标系中,根据已有的一组等效潮差数据和相应的一组淤积厚度数据,组成一个数据带,拟合成一条曲线,就可求得经验系数λ和θ。在图6中,分别记录了E15-E33中各管节的淤积厚度和等效潮差的拟合线性曲线,不同区域拟合成二组曲线。
在本实施例中,在不同管节区间所拟合的二组曲线中,第一条曲线为E21-24 管节,y=0.0020x1.95;第二条曲线为E15-E16管节,y=0.0011x2.02。所述经验系数:λ值的取值范围在0.0011-0.0020之间,θ值的取值范围在1.95-2.02之间。
步骤7)根据含沙量的表达式和基槽回淤厚度的表达式,预算拟预报区域的含沙量S和基槽淤积厚度Dep
将推求获得的k和β套入含沙量的表达式,以计算获得相应等效潮差条件下的含沙量,对待预报区域的基槽位置的含沙量进行预测。
将推求获得的λ和θ值套入基槽淤积厚度的表达式,以计算获得相应等效潮差条件下的淤积厚度,对待预报区域的基槽位置的淤积厚度进行预测,以精确定位预报获取各区域管节的淤积厚度,显著提高预报的精密度。E24管节基槽淤积厚度预报结果见图8。
步骤8)设定含沙量和基槽淤积厚度的预警值以及预报时间,若当实测的含沙量或基槽淤积厚度等于或大于所述预警值时,则进行反馈预警。
参照图9中,针对径流、风浪、含沙量、基槽淤积的厚度的变化,定为多个预警级别,通过每日的监控预报,实时监控管节基槽的含沙量和淤积厚度变化,并进行及时定性定量进行预警反馈。
参照图7,步骤9)若当实测的含沙量或基槽淤积厚度等于或大于所述预警值时,则启动减淤减沙措施。
当某节沉管沉放前一天的累计泥沙淤积厚度超过允许限度(密度为 1.26kg/m3的泥沙淤积厚度为4cm),则启动下述减淤措施:第一,潜水员到基槽上扰动水流使落淤的泥沙沉到碎石基槽的缝隙内或赶出基槽;若泥沙落淤量更大,就采取定点吸泥的办法将沉积的泥沙吸走。对于E33管节来说,由于基槽裸露时间超过40天,泥沙落淤量将非常大,此时,除采取上述措施外,在基槽周围设置防淤屏,减少进入基槽的泥沙量,使其达到进入基槽的泥沙量小于允许值。针对含沙量和泥沙淤积厚度状况不同,采用不同的减淤措施,以及时并有效保证基槽回淤状况在可控范围内,以保证大型沉管下沉施工的正常进行。
步骤8)中,进一步包括以下步骤,采用本发明进行预警预报时,为了提高预警预报的精确度,进行多期预报,分为前期预报、中期跟踪预警和临近预警。
步骤81)前期预报:根据步骤1~7中数据计算未来10~15天窗口期每天泥沙淤积厚度和累计淤积厚度,见图8,作为碎石基床铺设决策的依据;
步骤82)中期跟踪预警:基于沉管施工窗口期径流、波浪、含沙量、回淤盒等实测资料,与预报值进行比较并进行预警,见图9;
步骤83)临近预报:在沉管安放施工前2天,根据最新气象、径流等实测资料,需要时,实时修正步骤6)中公式参数,给出最终预报,作为沉管出坞浮运及安装决策的依据。
以下通过E24管节实例介绍前期预报结果:
在内伶仃岛北侧采沙区处于关闭状态的前提条件下,从2015年12月10日 0:00时到12月20日00:00时,气象条件基本处于正常情况,E24管节碎石基床平均累积淤积厚度前期预报值为:
①多波束法
容重按1.05t/m3以下计,淤积厚度为0.232m;
容重按1.15t/m3以下计,淤积厚度为0.150m;
容重按1.26t/m3以下计,淤积厚度为0.081m。
②回淤盒法
容重按1.15t/m3计,淤积厚度为0.143m;
容重按1.26t/m3计,淤积厚度为0.076m。
按照上述的预报情况,根据E22、E23安装经验,在目前各项减淤措施得以保障和有力执行的情况下,从基槽回淤的角度,攻关组认为E24管节基床具备碎石铺设条件。
建议:
①加强基床回淤监测;
②加大潜水扰动等减淤措施;
③做好使用整平船清淤设备的准备。
接着,进行中期跟踪预警:基于沉管施工窗口期径流、波浪、含沙量、回淤盒等实测资料,与预报值进行比较并进行预警,见图9;根据项目进度调整预报的时间,安排临近预报:在沉管安放施工前2天,根据最新气象、径流等实测资料,需要时,实时修正步骤6中公式参数,给出最终预报,作为沉管出坞浮运及安装决策的依据。根据气象和径流量的变化,结合含沙量和回淤盒实测结果进行修正,一般在10%以内。通过多次实测结果的修改,调整经验系数,提高预告的准确性和精确度。
进行临近预报,E24管节碎石基槽2015年12月10日0时至12月20日23 时平均累计淤积厚度为:容重按1.26t/m3计,0.080m~0.086m;容重按1.15t/m3计,0.148m~0.158m。根据五工区12月10~15日多波束及回淤盒逐日测量结果,E24碎石基槽淤积基本正常。但近日径流及风浪较大,建议根据基槽回淤监测情况,加大潜水扰动减淤措施,必要时动用整平船清淤,以保证E24碎石基槽淤积厚度控制在设计要求范围以内。根据现场回淤盒纳淤情况及底部颗粒组成,碎石基槽上可存在2~3cm厚的密实层。
在港珠澳大桥的施工过程中,在E15~E33管节中,只有E25、E28两个管节在临近预报时进行了基槽淤积厚度的调整。其中在E25管节碎石基槽铺设期间遭遇了大洪水,最大径流量为22660m3/s,平均为14625m3/s,超出前期预报采用值6744m3/s一倍以上,基槽泥沙淤积13天累计厚度前期预报为0.063cm,临近预报调整为0.075cm。E28管节碎石基槽铺设期间,最大径流量为24875m3/s,比前期预报采用值22000m3/s有所超出,基槽泥沙淤积11天累计厚度前期预报为0.072cm,临近预报调整为0.078cm。这两个管节的临近预报,只调整了等效潮差参数(径流参数),并未调整公式经验系数。
本发明的优点在于推导了基槽基床泥沙淤积高精度计算公式,发展了数值模拟与公式预报相联合的泥沙回淤预警预报系统,首次将预报时间精确到逐天,预报精度精确到厘米级,极大地提升了回淤预报的精确度和时效性。

Claims (10)

1.一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法,实施步骤如下:
步骤1)收集工程所在海域海洋潮汐预报与实测潮汐、风况、波浪、径流、含沙量资料;
步骤2)在基槽基床上安放回淤盒观测的泥沙淤积速率;
步骤3)应用波浪数学模型计算拟预报区域的波高、波周期、波浪底流速特征参数,应用三维潮流数学模型计算潮汐及径流在工程区域引起的底流速参数;
步骤4)建立等效潮差计算式
Figure FDA0002445659100000011
并计算获得等效潮差Re
其中,Re为等效潮差,Rt天然潮汐潮差,Vb为潮汐作用下的近底流速,Vdb为径流引起的底部流速,Vwb为波浪底部质点平均流速;
步骤5)建立含沙量的计算式:
Figure FDA0002445659100000012
其中:T为半潮周期;ρs为泥沙密度;Re为等效潮差;h为平均水深;g为重力加速度;T半潮周期、ρs泥沙密度、h平均水深,根据预报区域的现场实测采集获得;k、β分别为经验系数,根据现场实测数据推求;
步骤6)建立基槽回淤厚度的计算式:Dep=λRe θ
其中,Dep为基槽淤积厚度;λ、θ分别为经验系数,根据现场实测数据推求;
步骤7)根据含沙量和基槽回淤厚度的计算式,预报拟预报区域的含沙量S和基槽淤积厚度Dep
2.根据权利要求1所述的海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤8)设定含沙量和基槽淤积厚度的预警值以及预报时间,若当实测的含沙量或基槽淤积厚度等于或大于所述预警值时,则进行反馈预警。
3.根据权利要求2所述的海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法,其特征在于:步骤8)包括以下步骤:
步骤81)前期预报:根据步骤1~7中数据计算未来10~15天窗口期每天泥沙淤积厚度和累计淤积厚度,作为碎石基床铺设决策的依据;
步骤82)中期跟踪预警:基于沉管施工窗口期径流、波浪、含沙量、回淤盒实测资料,与预报值进行比较并进行预警;
步骤83)临近预报:在沉管安放施工前2天,根据最新气象、径流实测资料,实时修正步骤4中公式参数,给出最终预报,作为沉管出坞浮运及安装决策的依据。
4.根据权利要求2所述的海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤9)若当实测的含沙量或基槽淤积厚度等于或大于所述预警值时,则启动减淤减沙措施。
5.根据权利要求1所述的海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法,其特征在于:所述经验系数:λ值的取值范围在0.0011-0.0020之间,θ值的取值范围在1.95-2.02之间。
6.根据权利要求1所述的海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法,其特征在于:所述经验系数:k=0.0145、β=2.0。
7.根据权利要求1所述的海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法,其特征在于:在步骤6)中,通过若干个下沉的淤积盒分时采集获得不同位置和不同时间的淤积厚度,通过实测的淤积厚度推求等效潮差与淤积厚度的关系。
8.根据权利要求1所述的海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法,其特征在于:在步骤3)中进一步包括步骤31),建立波浪数学模型,根据步骤1)所测的各项数据,计算出拟预报区域的波浪特征参数:波高、波周期。
9.根据权利要求1所述的海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法,其特征在于:在步骤3)中进一步包括步骤33),建立三维潮流数学模型,根据步骤1)所测的各项数据,计算出拟预报区域的潮流底流速特征参数。
10.根据权利要求1所述一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法,其特征在于,所述三维潮流数学模型在基槽内垂向网格分辨率不得小于30层。
CN201710434545.7A 2017-06-09 2017-06-09 一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法 Active CN107145688B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710434545.7A CN107145688B (zh) 2017-06-09 2017-06-09 一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710434545.7A CN107145688B (zh) 2017-06-09 2017-06-09 一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107145688A CN107145688A (zh) 2017-09-08
CN107145688B true CN107145688B (zh) 2020-07-28

Family

ID=59782690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710434545.7A Active CN107145688B (zh) 2017-06-09 2017-06-09 一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107145688B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107577885B (zh) * 2017-09-15 2018-11-27 青岛海洋地质研究所 基于基站水位观测的海床基沉降量差分计算方法
CN108385727B (zh) * 2018-02-05 2020-02-14 山东大学 沉管法修建海底隧道合理埋深计算方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102288729A (zh) * 2011-06-28 2011-12-21 河海大学 一种淤泥质海岸浮泥形成条件的定量计算方法
CN103334402A (zh) * 2013-07-12 2013-10-02 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 针对非开挖港池航道的泥沙淤积预报方法
CN103397615A (zh) * 2013-07-05 2013-11-20 河海大学 一种环抱式港区建设期防淤减淤的设计方法
CN106320256A (zh) * 2016-08-22 2017-01-11 河海大学 一种多沙河流抽水蓄能电站过机泥沙通量的确定方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201214658D0 (en) * 2012-08-16 2012-10-03 Univ Bradford Conductivity device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102288729A (zh) * 2011-06-28 2011-12-21 河海大学 一种淤泥质海岸浮泥形成条件的定量计算方法
CN103397615A (zh) * 2013-07-05 2013-11-20 河海大学 一种环抱式港区建设期防淤减淤的设计方法
CN103334402A (zh) * 2013-07-12 2013-10-02 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 针对非开挖港池航道的泥沙淤积预报方法
CN106320256A (zh) * 2016-08-22 2017-01-11 河海大学 一种多沙河流抽水蓄能电站过机泥沙通量的确定方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
椒江口二维潮流泥沙数学模型研究及其应用;孙平锋;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (硕士) 工程科技II辑》;20060615(第6期);C037-31 *
盘锦港25万吨级航道平面布置潮流物理模型试验研究;章日红;《中国水运》;20110915;第11卷(第9期);70-71 *
连云港海域外航道回淤半经验公式运用研究;杜贻帅;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (硕士) 工程科技II辑》;20060615(第6期);C034-86 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107145688A (zh) 2017-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110186440B (zh) 一种潮汐河段航道整治工程动态监测方法
CN112307420A (zh) 一种河口湿地植被生境修复方法
CN107145688B (zh) 一种海上大型沉管基床回淤多因素复合型预警预报方法
Zheng et al. Hydrodynamic and morphological processes in Yangtze Estuary: State-of-the-art research and its applications by Hohai University
CN111003882A (zh) 一种人工沙滩多层结构生物水质净化系统及其建设方法
Uzaki et al. Numerical and field study of sediment budgets on an intertidal flat at the mouth of the Shirakawa River
CN111611641B (zh) 一种考虑余流的港口建设方法
CN107992640B (zh) 入海口深水航道沿程月度最小疏浚量确定方法
Williams et al. Shinnecock Inlet, New York, site investigation. Report 2, Evaluation of sand bypass options
CN107503879B (zh) 一种基于“凿礁成道”开发海洋潮流能资源的方法
CN114117609B (zh) 航道整治方法及装置
CN116933960B (zh) 一种沙坝潟湖型潮汐汊道航槽选线方法
Buttolph et al. Natural sand bypassing and response of ebb shoal to jetty rehabilitation, Ocean City Inlet, Maryland, USA
KR102662720B1 (ko) 유속 및 수심별 수중포설 모래의 유실율 산정방법
Pizzuto Barrier island migration and onshore sediment transport, southwestern Delaware Bay, Delaware, USA
Miwa et al. Dynamic state of river-mouth bar in the Yuragawa River and its control under flood flow conditions
Nakajo et al. The Future Prediction of the one-dimensional Topography of the Estuary Delta of the Shirakawa River
De Gennaro The engineering feasibility of a tidal siphon, and alternative to the jetty hardened coastal inlet
Hayashi et al. Beach morphologies at Notsukezaki sand spit, Japan
Dabees et al. Combining numerical modeling and monitoring data for analyzing coastal processes in Southwest Florida
Mariani et al. Infilling and sand bypassing of coastal structures and headlands by littoral drift
Nairn et al. Wave climate, longshore transport and shoreline change on the Oman Coast
Ochi et al. Research on the dynamic state of river-mouth bar under flood conditions in the Yuragawa River
KEON et al. New Inlet Formation on Cape Cod, Massachusetts: Geomorphic Evolution and Management Challenges
CN116415932A (zh) 一种岬湾海滩沉积物循环养护系统设计方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant