徒骇河富国作业区至东风作业区河段通航水流条件分析

徒骇河富国作业区至东风作业区河段通航水流条件 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 徒骇河富国作业区至东风作业区河段通航 水流条件分析 第32卷第1期 2011年2月 水道港口 JournalofWaterwayandHarbor V0lI32No.1 Feb.2011 徒骇河富国作业区至东风作业区河段通航水流条件分析 刘臣,闰建英,李明辉,于广年 (1.交通运输部天津水运 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456; 2.山东沾化交通局,沾化256800) 摘要:建立了适合徒骇河多弯特点的曲线二维潮流数学模型,模型中考虑了取水和分汇流问题.首先采 用天然实测资料对模型进行率定,通过有关参数调整,使数值计算结果与天然实测资料达到精度要求.然 后对徒骇河富国作业区至东风作业区河段通航 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 进行模拟,重点对设计方案中的码头?白位,航线 调整,取水口,候潮区等代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 河段的工程前后水流条件进行分析.研究 成果表明航道设计方案通航水流条 件良好,可满足设计船型通航要求. 关键词:潮流;数学模型;港口;航道;候潮区;取水口 中图分类号:U641.73;0242.1文献标识码:A文章编号:1005, 0048—06 8443(2011)01— 徒骇河发源于河南省,由莘县进入山东省,在东风作业区汇入套尔河,经套尔河流入渤海,是滨州地区 的主要人海通道.位于出海口上游79km的富国原作业区建于1976年,可通行500,700t级宽底浅吃水船 舶.2007年富国原作业区开始移建至威乌高速公路徒骇河大桥下游富国现作业区’,设计船型为1000dwt 杂货船,泊位2个. 图1河势图 Fig.1Sketchofsimulatedriverreach 徒骇河富国作业区至东风作业区河段,河道蜿蜒曲折,河床高程沿程变化较大?】.河底高程最低处位 于徒骇河出口下游的东风作业区河段,高程为一7.0m,富国现作业区附近水深在2.5m左右,其余位置深泓 底高程基本介于一2.0—5.0m,航道设计底高程为一4.3m,需进行基建性疏浚挖槽才能满足通航要求(图1o 2011年后,沾化电厂将下移至富国现作业区下游的垛都河段.根据设计,电厂由徒骇河取冷却水,排出 的温水不在回流徒骇河,而是流入东部潮河,因此富国现作业区下游航道开发建设,必须考虑电厂取水对通 航条件的影响. 收稿日期:2010—05—06;修回日期:2010—07—12 作者简介:刘臣(1964一),男,天津市人,研究员,主要从事水动力学研究. Biography:LIUChen(1964一),male,professor. 2011年2月刘臣,等徒骇河富国作业区至东风作业区河段通航水流条件分析49 1潮流数学模型建立与验证 建立徒骇河坝上闸下游平面二维潮流数学模型,在潮位,潮流验证的基础上,对航道设计方案进行计算 分析. 直角坐标系下平面二维水流运动基本方程_3为 水流连续方程 一 OH++SHy :0(1) OtdOy 水流运动方程 +”瓦OU+一gOh-gu百2-I-~t (+等)(2) + 01) =一g Oh— gv+(鲁+舞)(3)札’’=,g一l十/ 式中:,y为平面坐标;t为时间;H,h分别代表水深和水位;tt,分别为,Y方向上的垂线平均流速;C为阻 力系数;为紊动粘性系数. 研究河段全长80km,河道蜿蜒狭长.在计算过程中,根据有势流的等势线和流线的正交机理,采用 Th.mp.n的曲线网格生成方法,通过数值求解Poisson方程组,生成物理平面上的正交曲线网格,将不规 则计算区域转换成规则矩形域,在规则矩形上进行水流方程求解. 建模地形由5套资料组成,分别为1989年东风港下游河道水深图,2003年海图,2003年10月东风港 局部水深图,2003年3月套尔河潮河口以下河段水深图,2004年lO月坝上闸,东风港河段主河槽航道水 深图 一3.0 吕 适?0 燕1.0 O 一3.0 置 适?0 贬1.0 0.0 —3.0 暑 -o 疑1.0 0.0 一 一 , 36 . 0 l8 Fig.2Verificationoftidallevel,velocityanddirectionofspringtide 模型建成后,采用2001年6月28日,29日观测的小潮和2001年7 月5日6日观测的大潮进行模型率 定与验证,共有6个测点,分别为海1#,滨洲作业区处的l}?,东风作业 区处的2#,原秦口河口处的3#,久山 村处的4#,现电厂引水口处的5#,海1#为海上潮位控制边界.图2为部分测点大潮验证成果,测点潮位和 潮流过程计算值与实测值基本一致. 2航道设计尺度与航线布置原则 2.1航道和主要功能区设计尺度 徒骇河富国作业区至东风作业区河段航道设计选用代表船型为1000dwt杂货船],乘潮水位1.01Tl, 设计水深5.3m,航道底宽30m,底高程一4_3m,曲率半径480m,边坡1:6. 0OOOOOOO0099 O5O5OO5O500505O 1OO0l】O0011OO1一?,【u一一一一?,?一一I(?一幽一一 50水道港口第32卷第1期 与水流计算相关的工程包括分别位于徒骇河河15与原秦I5I河河15处的2个候潮区(泊位6个,长810m, 宽50rn,底高程一5.0m)和富国现作业区(泊位2个,长220m,调头区宽129m,底高程一5.0m)的疏浚以及 垛鄯处的电厂取水口取水. 根据电厂取排水设计,电厂冬,夏季取水流量分别为45m3/s和58m3/s,研究按58ms进行. 2.2航线布置原则 徒骇河河道蜿蜒曲折,深水河宽相对稳定,无大的放宽河段和典型汊道河段,基本为单一微弯河段,平 面形态良好.影响千吨级航道通航的原因为航宽和航深不足,因此徒骇河通航治理的基本原则为”根据现有 河道特征,因势利导,布置航道走势,疏浚航道”.根据上述原则,航线位置尽可能选择在深槽水域,对于曲率 半径小于设计要求的河段,采取适当切滩措施,加大航道弯曲半径. 3航道建设方案水动力分析 3.1潮位分析与乘潮水位的确定 3.1.1潮位分析 (1)最高潮位在垛鄯以上升高,以下降低.垛都以上河段高潮位略有抬高,最大升高值大潮0.09m,小潮 0.10m,大,小潮基本一致;久山村下游高潮位略有降低,潮位降低河段主要位于东风作业区以上徒骇河河 段,最大降低值大小潮基本为0.13,0.15m. (2)河道最低潮位徒骇河全程降落套尔河升高.徒骇河最大降低值大潮0.44m,小潮0.17rn,大潮略大 于小潮,最大降落值基本位于威乌高速至垛鄯取水口河段;徒骇河下游(包括套尔河河段)水位升高值小于 0.08m. (3)平均潮位全程降落.最大降落值大潮0.15in,小潮0.12m,最大降落发生在取水口河段. (4)工程后潮差加大,其中上游潮差加大明显.工程前富国现作业区处大,小潮潮差分别为1.69m和 1.35m,工程后对应潮差分别为2.22m和1.55m. 3.1.2乘潮水位的确定 依据东风作业区潮汐资料,东风作业区乘潮历时取4h,保证率取95%,相应乘潮水位取1.30m.根据数 值模拟结果,工程后大潮最低潮位在1.0m(垛鄯)处,水位降落0.3m;工程后航道段最低潮位均高于下游东 风作业区.考虑工程影响,确定乘潮水位由工程前的1.3m调整为工程后的1.0rn,在位于河段中部的原秦口 河河口处设置候潮区,航道可充分满足乘潮设计要求. 3.2代表河段流场分析 评价徒骇河富国作业区至东风作业区河段航道通航水流条件的代表河段主要包括港口作业区,航线调 整段,取水口和候潮区河段. 3.2.1富国现作业区 (1)流场变化.富国现作业区码头处于微弯河段的凹岸顶冲部位,涨落潮水流基本都顶冲码头泊位处岸 线,水流平顺,深槽离泊位近,利于船舶进出泊位.工程前泊位规划区及其上下游河段深槽明显,沿程流速分 布均匀,断面横向分布基本呈陡”抛物线”型.工程后,上下游航道水深陡增,深槽河宽加大,过流面积增加, 使得流速减小,流速断面分布由陡”抛物线”型转化为扁平”抛物线”型,由于航道走向按原深槽走向布置,挖 槽基本未引起流向的明显变化;港池水域,工程前深水(0.0m等深线下)宽度为50m,工程后上升为130m, 由于港池开挖宽度大,水流不能充分扩散到池边,在凸岸侧形成弱回流区,回流边缘距码头泊位前沿约120 m,由于回流远离泊位,且流速数值小,不会影响船舶进入泊位及在港调头. (2)流速大小变化.涨潮时,工程前流速介于1.101.20m/s,工程后流速介于0.35,0.50m/s,流速减小值 介于0.65,0.80m/s;落潮时,工程前流速介于0.40,0.45m/s,工程后流速介于0.17,0.25m/s,流速减小值介 于0.20—0.30m/s. 3.2.2蛤蜊山浅滩段 (1)流场变化.蛤蜊山浅滩位于坝上闸下游13km,富国现作业区下游3km,为2个反向弯道的衔接段. 2011年2月刘臣,等徒骇河富国作业区至东风作业区河段通航水流条件分析51 3-a工程前涨急3-b工程后涨急3-c工程前落急3-d工程后落急 图3富国作业区流场 Fig.3FlowfieldclosetoFuguoPort 由于两弯之间衔接段河道长度短,流向变化快,使得该河段深槽曲率 半径小于设计航道480rn的要求,新规 划航道位置上弯道左移,下弯道右移,航槽曲率半径满足设计要求.工程前河道深槽区相对宽浅,水深严重 不足,断面流速分布,上下游靠右岸,浅区基本呈深槽左侧略小,右侧略大的”一”型.工程后航道水深陡增, 深槽河宽加大,过流面积增加,使得流速减小,但水流归槽明显,断面分布基本为对称”抛物线”型,航槽位于 中部主流区,工程后流速分布形态有利于航槽稳定和通航安全. (2)流速大小变化.涨潮时,工程前流速介于0.750.90m/s,工程后流速介于0.45,0.65m/s,流速减小值小 于0.40m/s;落潮时,工程前流速介于0.30,0.45rrds,工程后流速介于O.25,0.30m/s,流速减小值小于0.15m/s. 4-a工程前涨急4-b工程后涨急4-c工程前落急4-d工程后落急 图4蛤蜊山河段流场 3.2.3垛鄙取水口河段 (1)流场变化.取水El位于坝上闸下游20km,富国现作业区下游l0km的垛鄯河段微弯顶冲位置,挖 槽后水流动力轴线略向取水口侧偏移,但航槽区为主流区,航槽内流速与航道走向一致,电厂取水不会对行 船安全构成影响.在挖槽和取水双重作用下,河道涨落急时刻流速增加;在涨落潮息流时刻,取水VI上下游为 逆向流,水流向取水口,位于河道中部的航槽深水区为上下游来流的 汇流,回流区;在息流时刻原来流方向 (涨潮Nw—ES,落潮ES—Nw)为主流带,水流靠取水口岸侧向取水口流动,对岸为次流带,水流为逆向流. l 一一 ?? 52水道港口第32卷第1期 5-a工程前涨急5-b工程后涨急5一c工程后涨息 5-d工程前落急5-e工程后落急5一f工程后落息 图5垛鄯取水口河段流场 Fig.5FlowfieldclosetowaterintakeatDuoquan (2)流速变化.上述研究表明,在挖槽和垛鄯取水的双重作用下.垛鄯上游(富国现作业区,蛤蜊山浅滩) 涨落急流速大幅下降,但由于取水导致取水口河段流速增加.相对取水口,来流方向(涨潮取水口河道下游, 落潮取水口河道上游)增加大,去流方向(涨潮取水口河道上游,落潮取水口河道下游)增加值迅速减小. 3.2.4徒骇河河口候潮区河段 (1)流场变化.徒骇河河口候潮区位于航道下端,该河段河道宽浅,工程前流速横向分布均匀,候潮区基 本处于水流主流区.工程后,由于挖槽引流作用,水流归槽明显,且水流动力轴线进一步向候潮区偏移.航道 和候潮区完全处于主流区水流的这种变化,利于候潮区水深的维护. (2)流速变化.徒骇河河口侯潮区及其上下游河段涨潮流速增加,但侯潮区增加幅度略小于上下游,工 程前流速基本在0.82m/s左右,工程后对应流速增加到0.88m/s左右;落潮候潮区流速减小,上下游河段流 速增加,候潮区工程前落潮流速基本在O.80m/s左右,工程后对应流速减小到0.70m/s左右. 6-a工程前涨急6-b工程后涨急6一c工程前落急6-d工程后落急 图6徒骇河河口候潮区流场 2011年2月刘臣,等徒骇河富国作业区至东风作业区河段通航水流条件分析53 4结论 (1)在疏浚和取水的双重作用下,徒骇河富国作业区至东风作业区河段,工程后,高潮位上段升高,下段 降低,潮位沿河趋平;低潮位全程降落,降落值从上往下逐渐减小,潮位降落后,航道段低潮位高于下游东风 作业区,满足乘潮设计要求. (2)工程后水流归槽明显,河段深槽曲率半径满足1000dwt设计航道所需的480m要求,港口作业区, 弯道,候潮区流速小,横向分布均匀,航槽处于主流区,利于航槽稳定和船舶安全作业. (3)电厂取水未引起取水口河段水位局部陡降,由于远离取水口,航槽 内流速与航道走向一致,取水不 会影响行船安全. 总之,按设计方案施工后,工程后水流条件良好,满足1000dwt杂货船 设计船型安全通航要求. 参考文献: [1]李明辉,刘臣,闫建英.徒骇河富国新港设计[J].港工技 术,2010,47(2):l6—17. uMH,LIUC,YANJY.DesignforFuguoNewPortonTuhaiheRiver[J].PortE ngineeringTechnology,2010,47(2):16一J7. [2]刘臣,李明辉,闫建英,等.徒骇河富国作业区至东风作业区千吨级 航道设计研究[J].水道港口,2010,31(2):98—101. LIUC,LIMH,YANJY,eta1.StudyonDesignof1000dwtChannelfromFugu oPorttoDongfengPortinTuhaiheRiverlJj. JournalofWaterwayandHarbor,2010,31(2):98—101. [3]汪德罐.计算水力学理论与应用[M].南京:河海大学出版社,1989. 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AnalysisofnavigationconditionofchannelfromFuguoPolltoDongfengPodin TuhaiRiver LIUChen.YANJian-yingJ,LIMing-hui.YUGuang-nian (1.TianjinResearchInstituteforWaterTransportEngineering,KeyLaboratoryofEngineeringSediment.Ministry ofTransport,Tianjin300456,China;2.ZhanhuaTransportationBureau,Zhanhua256800,China) Abstract:Thetwodimensionaltidalcurrentmathematicalmodelofcurveco0rdinatewasestablishedfor TuhaiRiverwithbendchannels,andthewaterintakeandriverbrancheswerenested,Firstlv.themodelwas verifiedwiththemeasureddata,andthecalculatedresultofmodelwasconsistentwiththemeasureddatabv parameteradjustment.ThenthenavigabledesignplanofchannelfromFuguo PorttoDongfengPortinTuhaiRiver wassimulated.Thetidallevelsandvelocitiesofrepresentativereaches,suchasberth,routeadjustment,water intakeandwaitingtidalareas,weredeeplyanalyzed.Theresuhsshowthatnavigationchannelisdesigneding0od condition,andthedesignshiptypecanmeetthenavigationrequirement. Keywords:tidalcurrent;mathematicalmodel;port;channel;waitingtidalarea:waterintake