航道整治工程中常使用潜锁坝来调节汊道分流比,一般由坝体和护底余排两部分组成,由于潜锁坝横跨深水大流速的汊道,对水流的调整作用明显,易引起河床局部剧烈冲刷,河床变化反作用于建筑物结构,导致局部变形甚至损毁.本文选取和畅洲水道左汊的两座潜锁坝为典型案例,采用实测资料结合水流模拟分析的方法,研究了建筑物实施后的效果以及建筑物发生变形的部位和局部损毁情况,探讨局部损毁的特征和原因.结果表明:坝体基本完整,变形主要发生在护底的余排边缘,排体损毁部位与建筑物附近冲刷较为剧烈的位置相对应,损毁原因主要有洪水期河道深槽主流冲刷、坝体变坡区下游水流紊乱淘刷和特殊水文年长时间洪水作用加速排体损毁 3 个方面.
以干散货码头堆场为代表,针对其大型设备自动化作业在堆场复杂动态环境的感知问题,提出多传感器智能感知融合技术框架,基于激光雷达、惯性传感器(IMU)和实时动态(RTK)等多种传感器数据融合,利用原始的RTK数据信息对前端里程计输出的位姿进行优化,应用动态物体移除技术实现稳健、精准的动态要素感知,结合八叉树立方体查询实现高效、实时的全局地图更新,最终建立一个高精度且实时更新的散货堆场地图,为后续的堆场作业提供支持.将智能感知融合技术应用于大型干散货码头,结果证明该技术可实现堆场动态环境的高精度和实时性能,有效提高干散货码头自动化作业的感知能力.
龙溪口航电枢纽工程具有点多、面广、施工难度大、各专业协同要求高的特点.当前航电枢纽工程建设管理系统尚未集成施工进度、质量、安全和通航安全问题分析功能,存在建设管理单一化、智能化水平低等问题.基于物联网、移动互联网、人工智能、可视化等新一代感知与分析技术,以数据融合驱动为主要推手,通过B/S+C/S双架构开发一套航电枢纽工程智能指挥平台.依托龙溪口航电枢纽工程,通过对施工多阶段、全过程的施工生产与航运数据的高效集成及智能指挥平台的可视化智能分析,构建航电枢纽工程智能建设指挥体系,实现对航电枢纽工程建设进度、质量、安全和通航的综合管理.信息的跨平台高效、流畅交互查询和智能分析展示,有效提升了航电枢纽工程建造的智能化水平.
长江上游老虎梁滩段是重庆—宜昌河段内的重点碍航滩险,近期发生多起海损事故,严重影响船舶通航安全及航运效益发挥.针对此问题,采用物理模型试验和船模试验的研究手段,在深入揭示老虎梁滩段碍航水流特性及行船安全问题的基础上,对不同航道整治方案实施后的水流条件、行船状态进行了对比研究.结果表明,方案实施能减弱不良流态对船舶安全航行的影响,综合分析比选后推荐了最优方案,为该滩段航道整治工程设计提供科学依据,也可供其它类似滩险的航道整治研究参考.
针对深水裸岩码头灌注桩的施工,无覆盖层导致水上施工平台的辅助钢管桩与灌注桩钢护筒着床困难,以某高桩码头工程为例,进行施工工艺实践研究,提出采用引孔植桩的解决方案.研究结果表明:1)针对水上施工平台搭建难题,可采用平台上冲孔引孔、水上船舶旋挖引孔等新工艺,提前对辅助钢管桩桩位进行引孔施工再植桩,并分析各自工艺的特点、适用性、功效及经济性.2)针对钢护筒埋设问题,可采用平台上旋挖引孔后植入的工艺.较好地解决了桩基入土深度问题,确保了灌注桩质量,可为类似工程提供参考.
胶凝砂砾石作为一种高水胶比、低胶凝材料用量的经济环保型筑坝材料,其填筑施工工艺与混凝土碾压施工近似,同时具有单次摊铺厚度更厚、施工效率更高的特点.以龙溪口航电枢纽工程五一坝防护库区为例,对胶凝砂砾石筑坝技术在超长库区防护的应用进行研究,通过分析其力学特性以及渗透性,进一步阐明胶凝砂砾石筑坝技术在水库库区安全防护中的应用科学性.结果表明,胶凝砂砾石筑坝技术在承受库区水压等外部力的作用下表现出优异的稳定性和抗压能力,其结构紧密、材料均匀,有助于减少水分渗透,从而保护库区内部的稳定性和安全性.
现有通航设施通常指船闸或升船机,船闸通行效率高,但耗水较多,升船机不耗水,但通行效率低,结构复杂.因此,针对现有通航设施的局限性,本文提出一种新型水力升降机,应用于通航设施,可最大限度省水节能且具有良好通行效率,该通航设施采用竖井内升降机(母船)承载通航船舶(子船)的模式实现升降,子船停泊在母船甲板上的池内,当母船升降至池内水位与上下游水位齐平时,池内船舶便与上下游船舶进出交换,达到上下游船舶通航的目的.该通航设施可兼具船闸和升船机功能,具有良好的通用性和适用性.
为分析向家坝水电站日调节运行对下游中嘴码头通航水流条件的影响,建立 1∶100 正态物理模型,对向家坝水电站典型日调节工况进行模拟,分析日调节非恒定流引起的中嘴码头水域流速、水位和比降等通航水力要素的变化过程,同时结合流场分布资料和自航船模试验,研究日调节对船舶航行以及进出港靠泊的影响.结果表明,电站按照拟定的水位变幅进行日调节时,码头河段水位变幅未超过电站运行调度规程允许值,水流条件满足船舶航行要求,船舶可以正常进出港靠泊作业,对码头运行影响较小.研究成果可为电站日调节调度运行提供参考.
船闸由上下引航道、上下闸首、闸室及输水系统等多部分组成.鉴于船闸结构组成及其运行过程中的受力情况较为复杂,船闸水工建筑物的施工安全与运行稳定显得尤为重要.通过对龙溪口船闸施工期监测数据的整理归纳,结合现场实际,采用定性常规分析和定量数值计算,分析各监测物理量的变化规律和发展趋势.结果表明:1)施工期间船闸基底渗透压力受围堰外江水、岸坡地下水及基坑内施工用水影响;2)船闸墙后回填土压力受填土深度及其内部含水量影响;3)混凝土内应力应变主要与温度控制有关.
为探究区域港口一体化发展下港口经济腹地的演变规律,以港口资源整合前后的大连港和营口港为例,运用改进的腹地烟羽模型对 2018、2020 年的港口腹地范围进行测算,结合Arcgis软件绘制各港口单纯与混合腹地空间分布,通过各港口腹地范围演化特征分析港口一体化发展策略.研究结果表明:港口整合后各港口综合影响力差距缩小,大连港与营口港腹地范围差距减小、混合腹地范围扩大.港口一体化发展背景下,各港口发展侧重于腹地范围的均衡协调,避免同质化竞争,实现合理分工.
岷江龙溪口航电枢纽工程是岷江乐山—宜宾段航道等级提升的第4 级.该工程引航道通航水流条件是保障四川重大件水路运输通道安全的重要因素.采用 1:100 整体水工模型进行试验,分析各种通航工况下的通航水流条件,并针对上引航道通航水流条件不满足规范要求存在的问题,提出改善引航道口门区通航水流条件,提高最大通航安全流量的综合性工程措施,较好地解决了枢纽上游引航道及口门区的通航安全问题,研究成果可作为类似工程借鉴和参考.
以加拿大北极地区某铁矿石出运港口工程为例,针对其水上交通及运量受到海域冰冻限制的特点,根据自然条件和场地现状,通过前期模拟分析,提出不同季节的设计船型组合,因地制宜确定矿石码头、堆场、临时施工码头、货运码头以及油库区的平面设计方案,并通过修建道路、引堤及连接堤将各功能区有序顺畅衔接.此外,针对本工程工艺设备成品通过模块车运输上岸的特点,通过分析不同设备模块的规格及走向,对模块车的运输路径进行合理规划.
目前内河航运行业存在制度与标准建设滞后现象,不利于工程建设与行业发展.以龙溪口航电枢纽工程为例,梳理现阶段内河航运工程建设用地工作中用地指标、建设工期定额及涉及工程建设用地与征地移民有关的技术规范等微观制度建设方面的不足,并提出相应建议.从政策层面尽快颁布《航运工程建设用地指标》等政策文件,或明确借用相关行业类似政策文件;在航运工程建设征地中引入"先行用地"制度与应用;从行业层面尽快颁布《航运工程建设工期定额》、《航运工程建设征地处理范围界定规范》等行业规范文件,以利于航运工程征地移民工作管理,促进项目与行业高效、健康、可持续发展.
在船闸工程大体积混凝土施工过程中,常使用高大模板,为保证模板的稳固,增加其安全性,现场施工中往往采用斜拉杆对模板加固,并使用发泡剂或者缠绕胶带等进行止浆,然而这种传统的方法往往存在工序复杂、止浆效果不佳、拆模后混凝土外观质量差等缺点.为解决该问题,采用一种基于大体积混凝土高大模板施工的弹性材质止浆垫块,并辅以端头带螺纹的拉杆装置,可有效防止混凝土浆液渗漏,还可为拉杆预留保护层以防止锈蚀.该止浆垫块在现场施工的应用取得了较好成效,在提升施工质量及效率的同时,较大程度改善了混凝土表面外观,可为类似工程的大体积混凝土施工止浆提供参考.
为确定龙溪口航电枢纽左岸仿生态鱼道的进鱼口布置方案,结合枢纽的运行工况和现有地形条件,发现较多工况下鱼道进口附近水流条件不满足鱼类上溯要求,需采取一定的工程优化措施.针对龙溪口枢纽的特点,选取典型工况对进鱼口及枢纽下游的水流条件进行研究.根据二维数值仿真模型的研究成果,拟采用拆除电站与泄水闸之间部分纵向围堰、电站尾水坎下游开挖疏浚以及左岸生境重构等方式,优化鱼道进口水流条件.对比分析不同进鱼口布置方案的优劣,推荐采用生境重构结合开挖疏浚的综合措施,优化龙溪口鱼道进口及下游流场,两者均满足龙溪口鱼道进口的流速要求.相关成果可为类似进口水流条件的数值模拟及进鱼口布置提供技术参考.
三峡水库变动回水区上洛碛河段在三峡蓄水运用后,出现了泥沙回淤问题,对航道条件造成一定影响.本文根据实测资料,分析了上洛碛河段的卵石沙波群运动规律,研究表明:上洛碛河段的卵石沙波波长为 40～60 m,波高变化约0.8～1.6 m.结合物理模型试验研究,提出了航道整治方案.试验结果表明,整治方案可有效改善上洛碛河段的通航条件,航道整治效果良好.
采用实测资料分析了长江上游近年的水沙条件变化,认为 2022 年汛期反枯水情将给航道养护工作带来不利影响.通过总结近年的航道养护疏浚实践,提出了长江上游航道养护疏浚工作主要存在重点浅滩不利演变趋势加剧、碍航浅滩数量增加、碍航时间和维护疏浚时机高度集中、疏浚组织难度大等问题.为应对可能出现的不利水文条件下多水道集中出浅问题,提出加强中长期水情预测预报、对重点浅滩进行精准设计、采取将航道养护疏浚和整治建筑物维修相结合的综合养护方式,可为航道养护和航道治理提供参考.
八卦洲右汊进口段实施了系混凝土软体排全断面护底工程.但由于八卦洲右汊是主汊,水深流急、地形变化复杂,进行河床全断面整体铺排施工难度大.为明晰软体排在该工程中的应用效果,利用多波束测深系统多次采集工程区水下地形数据,通过多波束效果图检测软体排铺排质量,并利用GIS空间分析技术定量分析不同时期工程区河床变化,更好地掌握工程整治与运行效果.结果表明,完工后工程区河床由以冲刷为主转为以淤积为主,最大淤积幅度可达 7.87 m,工程阻止了进口断面进一步扩大;2020 年特大洪水后,工程区河床整体淤积量和淤积面积持续增加,淤积面积占比由 66.6%上升至 83.9%,淤积量由 41.4 万m3 上升至 54.5 万m3;全断面软体排护底工程运行稳定,发挥了工程防护效果.
针对液化天然气(LNG)码头集液池容积设计思路不统一、设计方案多样的问题,对LNG码头孔口泄漏及蒸发扩散进行研究.利用数值计算方法建立泄漏量和蒸发量计算模型,并结合工程实际数据进行计算,对计算结果进行对比分析.结果表明,若泄漏时间小于 5 min,则泄漏量与泄漏孔径关系不明显;若泄漏孔径小于 25 mm,则泄漏量与泄漏时间关系不明显;泄漏点压力和管内流速的差异对泄漏量影响不显著.蒸发时间对LNG蒸发量影响显著,而环境温度对其影响不显著.码头泄漏量远大于码头面蒸发量,在集液池容积设计中可不考虑蒸发量的影响.码头泄漏量按泄漏时间 10 min、泄漏孔径50 mm计算,可得到合理可信的LNG收集量.
现有长江航道尺度研究聚焦于枯水条件下航道最小维护尺度,对中洪水期航道尺度缺乏相应的研究.本文基于三峡 175 m蓄水运用以来水位及地形变化特点,提出以三峡 175 m试验性蓄水以来至 2021 年底当月最低水位作为可利用水位,叠加近年来中洪水期最不利地形的核查方法,筛查出重点水道并结合实测尺度,探讨航道尺度提升潜力.结果表明:核查方法对中洪水期航道尺度潜力分析的适应性良好,长江下游武汉—安庆河段在枯水维护的基础上,具备在中洪水期利用自然水位提升航道维护尺度的潜力.
