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沿海港口大型油料口岸的泥料冲昱解析

作者:admin来源:中国石油物资网 日期:2012-4-5 16:21:09 人气: 标签:

  边界资料的处理水文资料取自业主提供的2004年10月28日~29日(农历六月十五~十六)岚山港区海域水文测验资料,模拟潮型为大潮,其平均潮差3。44m.计算水深资料采用2004年岚山港1∶30000,1∶5000海图,以理论基面作为计算基面。

  网格的划分计算海区内的节点间距,根据地形特征和所研究的问题确定。对于平坦开阔的水域,计算点距设计较大以节省机时,反之设计较小,以提高精度。根据计算海区岸线曲折及工程方案布局特点,本模型采用任意三角形计算网格。此网格的优点在于:在计算域内可准确的模拟岸线任意曲折走向变化,可以解决处理复杂边界时的精度问题。也可在重点研究区域内随意进行网点加密,次要区域网点则可安排稀疏,并且充分考虑两者之间的渐变过程,这样,既能保证计算成果的精确度,也提高了计算机的处理速度。依照该原则,工程附近海域数学模型共设计网格节点25682个。

  时间步长Δt≤rΔLmingHmax,式中<1>:Hmax为计算域内的最大水深,ΔLmin为三角形单元的最小边长,r为系数(r=1。0~1。5),计算中取Δt=2s.阻力系数阻力系数由下式决定:f群=NKeKbf单。式中:f群―桩群阻力系数;N―单位水域面积中单桩个数;Ke―桩群横向影响系数;Kb―桩群纵向影响系数;f单―单桩阻力系数,与桩截面形成桩径及相对水深有关。根据本工程墩柱布置情况,利用类似工程的试验结果,确定码头桩群附加阻力系数为n=0。018~0。020<1>。

  计算域海区验证计算计算海区潮汐属半日潮型,验证计算大潮最高潮位5。05m,通过验证计算,可以知该计算域内的各站流速、流向均与原型基本一致,达到与原型相似的要求。工程方案及方案实施后的流速、流向变化分析中交水运规划设计院提供的日照港岚山港区30万t原油码头3个工程平面布置方案及码头前沿、港池水域特征点位置,港池水域开挖水深-24。6m.

  各方案计算后的潮流场变化,日期:2004210228;时间:涨潮(15:00),落潮(21:00)。流向变化方案1实施后,涨潮水流与岸线交角最大为12(°),一般为2~9(°),落潮水流与岸线交角最大为6(°),一般1~5(°)。方案2实施后,涨潮水流与岸线交角最大为15(°),一般为5~14(°),落潮水流与岸线交角最大为8(°),一般1~6(°)。方案3实施后,涨潮水流与岸线交角最大为14(°),一般为4~12(°),落潮水流与岸线交角最大为5(°),一般1~4(°)。

  港池淤积分析计算计算砂质海岸和粉沙质海岸地区港池和外航道的泥沙淤积时,必须同时考虑悬移质淤积和推移质淤积。淤积计算公式<3,5>淤积计算应分悬移质和推移质2部分进行:①悬移质淤积psx=αωsStρc1-U2sinθ2U1sin2θ13h1h2,psy=αωsStρc1-U2cosθ2U1cos2θ13h1h2,ps=ps1+ps2,Qs=lxly;②推移质淤积Dx=qtlysinφ,Dy=qtlxcosφ,q=αqωbρgd501-u2ucw2u3cwg,D=Dx+Dy,Qq=lxlyD;③总淤强和总淤积量总淤强:ps=ps+pq,总淤积量:Q=Qs+Qq。

  参数确定年平均含沙量S根据对黄海海域的天气预报以及现场情况可知,本次实测含沙量基本上反映了测前为6~7级风况天气,测期为风速3。0~6。0m/s.风向为N~NE~E向的有浪天气。因此,实测含沙量可代表施工平均波浪情况下含沙量,经统计整理得到平均含沙量为0。042kg/m3。泥沙沉降几率αs根据计算经验<2>,αs取值范围为0。40~0。45,本文取αs=0。45.

  悬移质泥沙沉降速度ωsωs与泥沙粒径有关,淤泥质泥沙呈絮凝沉降,ωs=0。05cm/s,当量粒径0。03mm,本海区为砂质,悬移质粒径以粒沙为主,沉降速度取ωs=0。10cm/s.

  悬移质淤积物干容重ρsc淤积物的干容重与疏浚时的湿容重有关,其关系如下式所示:ρsc=ρs(ρm-ρw)ρs-ρw其中:ρsc―淤积物干容重;ρm―淤积物湿容重;ρs―容重,ρs=2650kg/m3;ρw―水容重,ρw=1000kg/m3。

  疏浚挖泥时的ρm通常为1450~1500kg/m3,文中取ρm=1500kg/m3,则得:ρsc=800kg/m3。推移质淤积物干容重ρqcρqc=ρs(ρm-ρw)ρs-ρw取ρm=1800kg/m3,得:ρqc=1280kg/m3。推移质泥沙沉降机率综合系数αg根据水槽试验,砂质海岸的αg=31。2;粉沙质海岸的αg=20。7.平均粒径M()或d50根据现场实测资料整理M()=5。3.

  起动流速ue根据泥沙粒径从泥沙起动曲线中查得<2>。综合速度ucw波浪、水流共同作用下的综合速度由下式确定,ucw=uc+βuw式中:uc―水流速度;uw―波浪底流速;β―系数,取值0。64.

  回淤量计算<4>悬移质淤积由于地形和建筑物的影响,港池中流速变化涨、落潮是不同的,因此,在计算时,应按涨、落潮分别进行,最终的淤强公式如下所示,ps=αωsstρsc1-12U2sinθU1sinθ3f+U2cosθU1cosθ3f+U2sinθ2U1sinθ1e+U2cosθ2U1cosθ13eh1h2,或ps=αωsstρsc,ηs=1-12U2sinθU1sinθ3f+U2cosθU1cosθ3f+U2sinθ2U1sinθ1e+U2cosθ2U1cosθ13eh1h2,式中:ηs―落淤率;足标“f”表示涨潮,足标“e”表示落潮。

  结论(1)日照港岚山港区具有水深大、含沙量低的自然条件,因此,适宜建设深水泊位。(2)将30万t级原油码头建于日照港岚山港区-11。0m水深处,已离开破波带,并通过栈桥~路堤与陆域相联,从港池减淤角度分析,布置是合理的。(3)预测港池淤积有物理模型、数值模拟和理论分析等方法,其中以潮流数学模型为基础的理论~经验公式相结合的淤积计算具有精度高、时间短、效果好的特点,是目前工程中最常采用的方法之一。

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