CN107631721A - 一种外海深槽管节沉放对接窗口控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外海深槽管节沉放对接窗口控制方法，包括以下步骤：S1、实时监测沉管沉放对接海流的瞬时变化，得到基槽流速数据，获取地形数据，获取外部强迫场数据；S2、根据所述基槽流速数据、地形数据、强迫场数据计算对接窗口的初始场和边界条件；S3、根据所述初始场和边界条件选择沉放对接窗口。本发明的外海深槽管节沉放对接窗口控制方法通过对沉放海域海洋环境进行实时监控，对监测数据进行处理并预测，从而可以准确的预报未来一段时间内深槽的海流情况，并且在深槽海流预报结果基础上，确定适合深槽内施工的时间窗口。

Description

一种外海深槽管节沉放对接窗口控制方法及系统

技术领域

本发明涉及海洋工程领域，特别涉及一种外海深槽管节沉放对接窗口控制方法及系统。

背景技术

当前关于河口的业务化预报主要集中在河口潮汐潮流预报，而且主要用于分析咸潮入侵等，对河口深槽海流预报国内和国际还是一片空白。

我国尚未开展海洋工程保障的精细化海流预报，由于海流观测较少，对海流的预报及保障能力相比气象和海浪偏弱。由于我国现有的沉管安装一般在内河环境进行，受风浪流的影响较小，因此沉管安装保障系统的建设还存在空白。

发明内容

本发明在于克服现有技术的上述不足，提供一种能够提高海流预报能力、精确选择对接窗口的外海深槽管节沉放对接窗口控制方法及系统。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种外海深槽管节沉放对接窗口控制方法，包括以下步骤：

S1、实时监测沉管沉放对接海流的瞬时变化，得到基槽流速数据，获取地形数据，获取外部强迫场数据；

S2、根据所述基槽流速数据、地形数据、强迫场数据计算对接窗口的初始场和边界条件；

S3、根据所述初始场和边界条件选择沉放对接窗口。

进一步地，所述外部强迫场数据包括潮汐、径流、风场、温盐通量。

进一步地，选择沉放对接窗口为选择整层流速在预定条件下且持续预定时间的时段作为沉管沉放对接窗口。

进一步地，所述预定条件为流速小于0.4m/s，所述预定时间为8小时。

本发明同时提供一种外海深槽管节沉放对接窗口控制系统，包括沉放对接海流实时监测系统、高分辨率海流预报系统、沉放对接海流预报系统，所述沉放对接海流实时监测系统用于实时监测海洋数据，并向所高分辨率海流预报系统提供观测数据；所述高分辨率海流预报系统用于获取强迫场数据并根据所述观测数据得到对接窗口的初始场和边界条件；所述沉放对接海流预报系统用于根据所述初始场和边界条件选择沉放对接窗口。

进一步地，所述沉放对接海流实时监测系统包括流速仪、温盐深仪、浊度计，所述流速仪用于从上往下监测从海面直至海底每米一层的海流流速流向数据；所述温盐深仪用于监测基槽从海面直至海底每米一层的海温、盐度、密度数据，所述浊度计用于监测基槽从海面直至海底每米一层的浊度剖面数据。

进一步地，所述流速仪包括至少两台第一流速仪、至少一台第二流速仪，所述第一流速仪平均设置在两艘安装船上，所述第二流速仪设置在测量船上。

进一步地，所述温盐深仪和浊度计设置在安装船上和测量船上。

进一步地，所述流速流向数据、海温、盐度、密度数据、浊度剖面数据均通过无线数据传输模块发送到后台数据处理终端。

进一步地，所述外部强迫场数据包括潮汐、径流、风场、温盐通量。

与现有技术相比，本发明的有益效果

本发明的外海深槽管节沉放对接窗口控制方法通过对沉放海域海洋环境进行实时监控，对监测数据进行处理并预测，从而可以准确的预报未来一段时间内深槽的海流情况，并且在深槽海流预报结果基础上，确定适合深槽内施工的时间窗口。

附图说明

图1所示是本发明的外海深槽管节沉放对接窗口控制方法流程图。

图2所示是本发明的外海深槽管节沉放对接窗口控制系统模块框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1：

图1所示是本发明的外海深槽管节沉放对接窗口控制方法流程图，包括以下步骤：

S1、实时监测沉管沉放对接海流的瞬时变化，得到基槽流速数据，获取地形数据，获取外部强迫场数据；

S2、根据所述基槽流速数据、地形数据、强迫场数据计算对接窗口的初始场和边界条件；

S3、根据所述初始场和边界条件选择沉放对接窗口。

所述外部强迫场数据包括潮汐、径流、风场、温盐通量。

选择沉放对接窗口为选择整层流速在预定条件下且持续预定时间的时段作为沉管沉放对接窗口。

所述预定条件为流速小于0.4m/s，所述预定时间为8小时。

本发明的外海深槽管节沉放对接窗口控制方法通过对沉放海域海洋环境进行实时监控，对监测数据进行处理并预测，从而可以准确的预报未来一段时间内深槽的海流情况，并且在深槽海流预报结果基础上，确定适合深槽内施工的时间窗口。

本发明同时提供一种外海深槽管节沉放对接窗口控制系统，参看图2，包括沉放对接海流实时监测系统、高分辨率海流预报系统、沉放对接海流预报系统，所述沉放对接海流实时监测系统用于实时监测海洋数据，并向所高分辨率海流预报系统提供观测数据；所述高分辨率海流预报系统用于获取强迫场数据并根据所述观测数据得到对接窗口的初始场和边界条件；所述沉放对接海流预报系统用于根据所述初始场和边界条件选择沉放对接窗口。

所述沉放对接海流实时监测系统包括流速仪、温盐深仪、浊度计，所述流速仪用于从上往下监测从海面直至海底每米一层的海流流速流向数据；所述温盐深仪用于监测基槽从海面直至海底每米一层的海温、盐度、密度数据，所述浊度计用于监测基槽从海面直至海底每米一层的浊度剖面数据。

所述流速仪包括至少两台第一流速仪、至少一台第二流速仪，所述第一流速仪平均设置在两艘安装船上，所述第二流速仪设置在测量船上。

所述温盐深仪和浊度计设置在安装船上和测量船上。

所述流速流向数据、海温、盐度、密度数据、浊度剖面数据均通过无线数据传输模块发送到后台数据处理终端。

所述外部强迫场数据包括潮汐、径流、风场、温盐通量。

在一个具体实施方式中，首先建立一套沉放对接海流实时监测系统，包括5个ADCP、2个挂在浊度计的CTD(温盐深仪)。ADCP(流速仪)观测海流的时间频率为1分钟，挂载浊度计的CTD的观测频率为半小时。用于实时监测沉管沉放对接海流的瞬时变化，为大流速风险提供预警。

建立一套高分辨率海流预报系统，提供预报时效为7天，空间分辨率水平方向为200m，垂直方向为2米，时间分辨率为半小时的海表到海底1米各层海流流速流向预报产品。

建立一套基槽区沉放对接海流预报系统，系统预报范围南北宽640米，东西长1400米，水平分辨率为5米，垂向分辨为1米；该系统采用9个分潮的潮汐边界，用现场多波束扫测的地形数据生成最新的地形边界条件，实时更新外部风场强迫、海浪强迫和径流强迫场。

“沉放对接海流实时监测系统”向“高分辨率海流预报系统”提供观测数据，用于预报系统预报效果检验和系统调试。“高分辨率海流预报系统”从外部获取潮汐、径流、风场、温盐通量等强迫场。上述观测数据和外部强迫场经过资料前处理后传输给“高分辨率海流预报系统”，经过模型计算，将计算结果输出给“沉放对接海流预报系统”，作为后者的初始场和边界条件。“沉放对接海流预报系统”利用“高分辨率海流预报系统”提供的初始场和边界条件，经过模型计算，输出基槽高分辨率海流预报产品，用于选择沉放对接窗口。

在需要监测时，在对接5天前，根据“沉放对接海流预报系统”提供的未来7天基槽流速预报产品，选择整层流速都在0.4m/s以下、而且持续时间至少8小时的时段作为沉管沉放对接窗口。沉放对接前，“沉放对接海流实时监测系统”部署就位，分别在两艘安装船的南北两侧布放一台ADCP、在沉管外侧基槽里的测量船上布放一台ADCP，上述ADCP从上往下监测从海面直至海底每米一层的海流流速流向，同时在两艘安装船、测量船上各布放一台挂在浊度计的CTD，定时观测基槽从海面直至海底每米一层的海温、盐度、密度和浊度剖面；上述观测数据通过无线传输系统实时传输到安装船指挥中心，用于现场决策依据。

本发明利用高分辨率的海流数值预报模型，结合精细的多波束扫测地形数据，准确预报外海深槽内海流的时间变化和空间变化特征，以时间——深度剖面图的形式表现上述变化，从而直观和准确的找出适合管节沉放对接施工的时间窗口。此外，海流实时监测系统可以及时规避大流速风险，把海流环境风险降到最低。

上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。

Claims (10)

1.一种外海深槽管节沉放对接窗口控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、实时监测沉管沉放对接海流的瞬时变化，得到基槽流速数据，获取地形数据，获取外部强迫场数据；

S2、根据所述基槽流速数据、地形数据、强迫场数据计算对接窗口的初始场和边界条件；

S3、根据所述初始场和边界条件选择沉放对接窗口。

2.根据权利要求1所述的外海深槽管节沉放对接窗口控制方法，其特征在于，所述外部强迫场数据包括潮汐、径流、风场、温盐通量。

3.根据权利要求1所述的外海深槽管节沉放对接窗口控制方法与系统，其特征在于，选择沉放对接窗口为选择整层流速在预定条件下且持续预定时间的时段作为沉管沉放对接窗口。

4.根据权利要求1所述的外海深槽管节沉放对接窗口控制方法与系统，其特征在于，所述预定条件为流速小于0.4m/s，所述预定时间为8小时。

5.一种外海深槽管节沉放对接窗口控制系统，其特征在于，包括沉放对接海流实时监测系统、高分辨率海流预报系统、沉放对接海流预报系统，所述沉放对接海流实时监测系统用于实时监测海洋数据，并向所高分辨率海流预报系统提供观测数据；所述高分辨率海流预报系统用于获取强迫场数据并根据所述观测数据得到对接窗口的初始场和边界条件；所述沉放对接海流预报系统用于根据所述初始场和边界条件选择沉放对接窗口。

6.根据权利要求5所述的外海深槽管节沉放对接窗口控制系统，其特征在于，所述沉放对接海流实时监测系统包括流速仪、温盐深仪、浊度计，所述流速仪用于从上往下监测从海面直至海底每米一层的海流流速流向数据；所述温盐深仪用于监测基槽从海面直至海底每米一层的海温、盐度、密度数据，所述浊度计用于监测基槽从海面直至海底每米一层的浊度剖面数据。

7.根据权利要求5所述的外海深槽管节沉放对接窗口控制系统，其特征在于，所述流速仪包括至少两台第一流速仪、至少一台第二流速仪，所述第一流速仪平均设置在两艘安装船上，所述第二流速仪设置在测量船上。

8.根据权利要求5所述的外海深槽管节沉放对接窗口控制系统，其特征在于，所述温盐深仪和浊度计设置在安装船上和测量船上。

9.根据权利要求5所述的外海深槽管节沉放对接窗口控制系统，其特征在于，所述流速流向数据、海温、盐度、密度数据、浊度剖面数据均通过无线数据传输模块发送到后台数据处理终端。

10.根据权利要求5所述的外海深槽管节沉放对接窗口控制系统，其特征在于，所述外部强迫场数据包括潮汐、径流、风场、温盐通量。