烟台港西港区30万吨级航道工程回淤监测与研究

  烟台港西港区30万吨级航道工程回淤监测与研究  李娟摘要：泥沙淤积是港口航道工程建设和发展中的重要问题之一，施工期的泥沙淤积与自然条件有关，更与航道施工工艺有关。本文通过对煙台港西港区30万吨级航道工程进行回淤观测与研究，探讨航道在大风天气及施工过程中的回淤规律，为航道开挖施工挖泥船的配备，航道备淤深度设计及安排航道维护性疏浚 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 等提供科学依据。Key：泥沙淤积;航道施工;回淤监测：U616       ：A      ：1006—7973（2020）07-0107-03泥沙淤积是港口航道工程建设和发展中的重要问题之一。施工期的泥沙淤积与自然条件有关，更与航道施工工艺即疏浚及抛泥方式有关。在航道疏浚施工中，为避免挖泥船施工对正常通航造成影响，大型港口航道的增深拓宽工程多采用自航式耙吸挖泥船进行施工。影响航道施工的因素，不仅体现在泥沙回淤的淤积量上，回淤物质的可挖性亦相当重要。我国沿海港口航道的底质以细颗粒泥沙为主，在自航式耙吸挖泥船施工过程中，细颗粒泥沙很难挖掘，进舱浓度较低，泥舱内细颗粒泥沙沉速小，较难沉积。为增大挖泥船的装舱浓度，提高挖泥效率，降低疏浚费用，在可能的情况下需要利用装舱溢流施工工艺以提高有效装载量。为此，烟台港西港区30万吨级航道工程进行了回淤观测与研究，为航道开挖施工挖泥船的配备，航道备淤深度设计及安排航道维护性疏浚计划等提供科学依据。1项目概况烟台港西港区位于山东半岛套子湾西北侧，是烟台港总体布局 规划 污水管网监理规划下载职业规划大学生职业规划个人职业规划职业规划论文 的深水港区，港区地处芦苇湾北部龙洞咀海湾岬角附近，局部自然水深达20～27m，有利于大型深水泊位建设。烟台港西港区30万吨级航道工程在20万吨级航道的基础上进行拓宽浚深，航道总长35.752千米，分为东西两段：东段航道轴线方位角N18°～N198°，长度32.496千米，通航宽度370米;西段航道轴线方位角N42°～N222°，长度3.256千米，通航宽度425米～460米，航道设计底标高为-24.5米。2海区自然条件（1）工程海域的潮汐性质属于规则半日潮型，平均潮差为1.49m，为弱潮海区。海域潮流类型属不规则半日潮流性质，基本呈往复运动，涨潮平均流速在0.19～0.28m/s之间，落潮平均流速在0.27～0.29m/s之间，落潮大于涨潮，水流强度不大，为弱流海域。（2）工程海域波浪以风浪为主，涌浪为辅，常浪向为NW向，频率为7.6%，平均波高1.14m，次常浪向为N向，频率为7.4%，平均波高1.48m;强浪向为N向，最大波高为7.0m，次强浪向为NW向，最大波高6.9m。（3）工程海域含沙浓度很低，而且随潮变化不大，一般在0.02～0.04kg/m3之间;表层略清、底部略浑，其差一般不足0.01kg/m3。在水文测验期间，曾遇有6～7级，阵风8级大风，测得最大含沙量为0.06kg/m3。说明本海区泥沙来源少，泥沙搬运、沉积活动微弱。3现场观测与分析主要研究项目3.1研究内容（1）疏浚挖泥对航道回淤的影响：①施工过程中疏浚土的运移扩散情况;②抛泥过程中疏浚土的运移扩散及其对航道回淤的影响;③抛泥淤积土的去向及在风浪作用下对航道回淤的影响。（2）风浪对航道回淤的影响：①风后追测含沙量;②大风前、后水深测量，可利用航道施工测深图;③风后强淤时的底质采样;④对重点强淤区航道和附近滩地以及抛泥区冲淤情况进行观测，特别在大风后加密对该两区的观测。（3）航道和附近滩地地形测量（固定断面）。3.2观测方法3.2.1疏浚挖泥对航道回淤的影响（1）在挖泥施工过程中，在施工下方约2km处垂直航道布设五个测点，航道中心一点，航道南北两滩各设二点，距中心点分别为250m和500m（图1）。从挖泥开始，经溢流阶段到挖泥结束，每30分钟测一次含沙量，挖泥船与此同步在溢流口和溢流口附近水域观测含沙量，观测方法采用垂线三点法，即：表层（水面下0.5m）、0.5H和底层（床面上0.5m）（H为水深），每周观测一次，并实时观测风速、风向（用手持式FC-16025风速风向仪）。（2）抛泥过程中，在抛泥点与航道之间设4～5点，观测抛泥后的疏浚土运移情况及其对航道回淤的影响。（3）抛泥淤积土的去向及在大风浪作用下对航道回淤的影响。定期（每月一次）测淤积区水深图，大风后立即补测该区水深图，以便结合风况，分析对航道回淤的影响。3.2.2风浪对航道回淤的影响（1）大风后含沙量追测，在4月份和11月份风季进行，沿航道中心及两侧边滩（500m），采用垂线三点法观测水体含沙量，测量间距4.0km。（2）大风前、后水深测图（可利用航道施工测图），利用固定断面测图校核。（3）大风后强淤严重时，立即在航道及两滩进行底质采样，采样点约80个。（4）大风（≥7级）期间风速风向观测，布设自记风速风向固定站，每小时观测一次，提供平均值及最大值。3.2.3重点强淤区的观测在前期测量的基础上，在重点强淤区垂直航道布设三个固定断面，每半月检测断面一次水深，每3个月取一次底质表层样，大风后加测水深和底质。3.2.4固定断面测量沿航道轴线每500m布设一个固定断面，进行水深测量，测图比例1：2000，定期观测（每月一次），大风后加密观测。3.2.5常规水深测量每季度进行一次常规水深测量，测量范围涵盖航道和两侧边滩2km，测图比例为1：5000。4航道回淤量及淤强沿程分布研究4.1研究内容（1）航道回淤月际及年淤积分布规律;（2）正常天气下和大风作用下，航道淤强沿程分布。4.2研究方法通过历史风况月际分布、年淤积分布、现场淤积资料分析、理论研究、数值模拟等手段，经综合分析，提出航道淤积的月际及年淤积分布规律和大风过程的淤积沿程分布。4.3主要工作4.3.1泥沙沉降和起动试验（1）目的：进行波、流作用下泥沙运动形态及航道回淤物特征试验，为分析波、流作用下航道回淤土土质变化提供参数资料，并为数学模型提供泥沙基本动力参数。（2）研究主要内容：①泥沙的静、动水沉降试验和静水密实验;②泥沙在波浪及波、流联合作用下的起动试验。（3）研究方法：①利用沉降筒进行沉降试验;②利用波浪潮流水槽进行泥沙动水沉降试验和起动试验;③对试验结果进行综合分析。4.3.2回淤土密实固结试验（1）目的：为分析疏浚土可挖性提供基本参考资料，研究粒径组成和密实时间对回淤土容重的影响。（2）内容：①不同含沙量对回淤土密实过程的影响;②回淤土密实过程中容重变化情况及可挖性分析;③沉积物粒度、厚度及沉积时间与密实度的关系。（3）研究方法：通过现场调研，了解航道回淤土实际可挖性情况，为研究工作打下基础。4.3.3数学模型试验（1）数学模型试验的组成，包括波浪、潮流以及泥沙三个模型。其中，潮流数学模型试验是整个数学模型试验的基础，通过计算工程海域潮流场，为潮流特征分析和其他相关分析提供依据，并为泥沙数学模型提供流场动力条件;波浪模型主要为泥沙计算提供波浪动力条件;泥沙数学模型试验是在上述两个模型试验的基础上，计算分析泥沙运动及地形冲淤情况。（2）数学模型试验研究目的：①通过潮流数模模型试验，计算分析工程海域潮汐、潮流运动整体规律，掌握工程海域的水流及潮汐特征，并为泥沙数学模型提供动力条件;②通过波浪、潮流、泥沙数模模型试验，研究预测正常天气条件下和大风天气下的泥沙运动规律，为提高航道抗风险能力，维护航道正常水深等提供参考。（3）数学模型试验的研究内容：①工程海域水流情况，如航道内水流流速、横流（大小、发生时刻、持续时间等）情况;港池及码头前沿水流流速，分析有无环流等不利流态等;②计算分析工程海域水流变化，计算分析工程对周边海域的影响范围及程度;③计算分析正常天气条件下和大风天气下的泥沙场;④计算分析正常年（年平均动力条件）淤积情况及淤积分布趋势，分析正常年维护量及维护方式;⑤预测分析各风况（如某典型台风、某典型寒潮大风）作用下的泥沙淤积情况及淤积分布趋势，分析大风骤淤的可能性和大风作用下的淤积量。5结论结合西港区30万吨级航道工程监测的各项数据及测量图纸，通过实验仪器分析，具体结论如下：5.1泥沙淤积（1）本海域的泥沙来源较少，造成航道回淤泥沙主要是岸滩掀起的泥沙在潮流和风浪的作用下反复搬运，而航道区域自然水深都在-18m（理论最低潮面）以上，无风天及小风天航道附近滩面泥沙难以起动，只有风浪达到一定程度，海区泥沙才可能出现明显起动，然后在潮流作用下运移，造成航道回淤。故航道回淤主要发生在大风浪情况下。（2）从本港疏浚悬沙扩散模拟看，疏浚引起的悬沙会随水流向两侧扩散，落淤于航道及两侧滩面，随后落淤的泥沙会在风浪作用下起动，随水流再次向两侧运移，即使疏浚引起的泥沙50%落淤于航道两侧，最终影响航道回淤的泥沙也就在10%左右;参考航道年回淤情况，疏浚引起的泥沙淤积应在20万m?以内。综合来看，本海域疏浚施工引起的泥沙回淤影响幅度不大。施工期间未见含沙量明显增大，说明疏浚施工未对周边海域含沙量产生明显影响。（3）正常年条件下，全航道均表现为淤积，淤积幅度基本呈自岸向海逐步减小的分布趋势;正常年份的淤强0.04～0.32m/a，平均0.15m/a，总体上屬于轻微淤积。航道附近海域平均水深18m以上，这一水深泥沙运动不活跃，是造成航道轻微淤积的基本原因。受挖泥船溢流影响，边滩的淤积强度高于正常年。5.2航道备淤深度（1）航道最大年回淤强度约0.32m/a，发生在口门外1km左右，航道平均回淤强度约0.15m/a，年回淤总量约203万m?。在计算大风情况下，航道最大回淤强度约0.17m/a，发生在口门附近，航道平均回淤强度约0.08m/a，一次计算风浪下回淤总量约107万m?。（2）从悬沙扩散看，船舶施工引起的悬沙扩散主要随潮流扩散，悬沙影响范围在航道两侧1～3km。从悬沙梯度看，施工引起的悬沙主要在航道两侧，其中航道内含沙量最大，往两侧逐渐降低。（3）由于工程区域水深较大（基本都在18m以上），常规动力下，底沙难以起动，回淤较小，总体上属于轻微淤积。施工备淤深度（满足设计水深验收，按照施工计划一次性合理超挖深度）可参考如下：口门附近3～5km范围内，备淤深度可取0.5m，然后向两侧逐渐减小，备淤深度可参考回淤厚度。5.3建议（1）建议补充测量航道两侧边滩资料，以确定两侧边滩是否有泥沙堆积及堆积数量，便于分析其对航道回淤的影响。（2）本工程最大回淤发生在口门位置，建议加强口门水深监测，进一步确定回淤情况，为数模研究提供更多现场数据支持。（3）根据本港泥沙特性、水深及回淤特点，航道淤积主要发生在大风浪季节，航道最大年淤积厚度0.32m/a，平均年淤积厚度0.15m/a，回淤程度较轻，若按本文推荐备淤，其维护频次可一年维护一次，维护季节可选在秋冬季寒潮大风之前进行。Reference：[1]郭飞燕等.装舱溢流施工在航道疏浚工程中的应用[J].水运工程，2015（7）.[2]张忱，洪国军.自航耙吸挖泥船装舱溢流模型试验[C].第十三届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集，2007.[3]TJT/T233-98，《海岸河口潮流泥沙模拟技术规程》[S].中国水运2020年7期中国水运的其它文章自主水路交通系统的研究与展望港航业如何在“变局”之中开“新局”？聚焦航运绿色智能发展，协同推进国际物流畅通疫情常态化背景下船舶热闲置实操策略基于新冠疫情下交互融合式船员 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 模式的探究基于Logit模型的港口收费对港口选择研究 -全文完-