[發明專利]一種海上大型沉管基床回淤多因素復合型預警預報方法

有效

• 申請號: 201710434545.7
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107145688B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 韓西軍;梁桁;王汝凱;楊華;徐潤剛;解鳴曉;黃玉新;韓志遠
• 申請（專利權）人: 中交第四航務工程勘察設計院有限公司;交通運輸部天津水運工程科學研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 廣州市智遠創達專利代理有限公司 44619
• 代理人: 李麗麗

一種海上大型沉管基床回淤多因素復合型預警預報方法，包括步驟1)收集工程所在潮汐預報與實測含沙量等資料；步驟2)在基槽基床上安放回淤盒觀測的泥沙淤積速率；步驟3)應用波浪數學模型和三維潮流數學模型計算擬預報區域的波高、波周期、波浪底流速等參數；步驟4)建立等效潮差計算式計算獲得等效潮差R_e；步驟5)建立含沙量的計算式：步驟6)建立基槽回淤厚度的計算式：D_ep＝λR_e^θ；步驟7)根據含沙量和基槽回淤厚度的計算式，預報含沙量S和基槽淤積厚度D_ep；經過精確計算獲得每天泥沙淤積厚度和累計淤積厚度。本發明推導了基槽基床泥沙淤積高精度計算公式，預報時間精確到逐天，精度精確到厘米級，提升了回淤預報的精確度和時效性。

技術領域

本發明涉及大型海工構造物深基槽基床泥沙回淤高精度預警預報技術，特別涉及一種海上大型沉管基床回淤多因素復合型預警預報方法。

背景技術

在開敞海域中，海底隧道施工一般沉管水下對接工法，對沉管對接處的地形平整度提出了極高要求，在對應淤泥容重1.26t/m³的條件下，泥沙回淤厚度不得超過4cm。精確測量與評估基槽基床泥沙回淤的數值成為控制沉管施放的重要閾值。

目前國內外在對挖槽淤積的預報，一般多采用經驗公式、數值模擬、物理模型等研究手段，在港口航道的泥沙回淤發揮了重要作用，取得了大量經驗與成果。然而，沉管基槽基床與普通的航道、港池回淤相比具有獨有的特征，體現在開挖深度較大(超過40m)，遠超過一般的港池航道水深，且開挖邊坡十分陡峭，可達到1:5以內，因此基槽內部的水動力泥沙結構復雜性超過港池航道。因此，基于航道回淤的預測方法不能直接搬用到對深基槽基床淤積的預報中。

在數值模擬預報方面，由于基槽挖深極大，形成的灘槽挖深比遠超過航道港池，因此在槽內存在更加顯著的垂向回流、次生渦旋、槽內螺旋流系等細部動力過程，其水沙運動機理遠較航道更加復雜。在國內外關于水沙三維模擬的技術中，由于一般航道工程的水深與灘面差異相對較小，垂向分層模擬的分辨率較易實現。然而，深基槽內與兩側灘面的最大高差可超過30m，且邊坡極為陡峭，基槽底寬亦僅為40m，這種“特異”的地形格局對三維數值模擬提出了更為嚴苛的要求，目前國內外未見針對此類地形條件下的三維精細化模擬案例。

在以往對港池航道挖槽回淤的研究中，采用常規手段一般僅適用于長時間尺度的模擬，預報周期以年計算。對基于過程的數值模擬而言，一般亦采用代表潮、浪的方式對年際淤積進行模擬，至多模擬一場風暴過程條件下的泥沙驟淤，在有大量實測資料驗證的基礎上，預報精度一般在分米量級。

然而，對沉管施放而言，其晾曬時間在10～15天左右，淤積閾值僅在4cm 左右，也就是說對泥沙淤積的時、空預報精度必須達到逐日、厘米級。目前，國內外尚未達到這一水平，是對泥沙回淤預報理論的重大考驗。

此外，海底隧道施工工期一般極為緊張，沉管預制、窗口晾曬、最終沉放必須保證“一氣呵成”。在對沉管基槽基床泥沙回淤的預報中，必須做到高時效性，甚至需做到“提供數據的當天便要給出7日內的預報結果”這一響應速度。目前，國內外回淤常規預報技術均無法達到這一需求。

基于以上背景，亟待開發一種海上大型沉管基床回淤多因素復合型預警預報方法，能夠同時滿足預報精度和預報時效性。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題，而提供一種海上大型沉管基床回淤多因素復合型預警預報方法。

本發明提供了海上大型沉管基床回淤多因素復合型預警預報方法，共分為8 個步驟，如下：

步驟1)收集工程所在海域(包括河口)海洋潮汐預報與實測潮汐、風況、波浪、徑流、含沙量等資料；

步驟2)在基槽基床上安放回淤盒觀測的泥沙淤積速率；