多波束测深系统在航道淤积计算中的应用

潍坊森达美港航道受2015年3月18日黄渤海风暴潮影响导致航道泥沙淤积,为推算泥沙淤积的数量,根据航道的吨级、长度、淤积程度,选取距离海岸线远近不同、淤积程度不同的三段航道采用多波束测深系统进行海下地形测量,与风暴潮到来之前的航道地形数据进行比对,计算出三段航道受风暴潮影响后泥沙的淤积数量,推算整个航道受风暴潮影响淤积量,从而评估风暴潮给航道施工单位带来的损失。     

多波束测深系统及其比测试验

多波束测深系统可同时采集多个测点水深,以条带方式对水下地形进行全覆盖测量,由后处理软件(CARIS软件)制作各种比例尺的水下地形图,特别是大比例尺1∶500、1∶1000,可方便地进行新老测图对比,计算冲淤量。整个系统从野外数据采集到室内成图全过程真正实现了自动化和数字化。由于多波束测深系统具有实时监测功能,可以现场监视水下地物地貌的细微变化,因而在堤防安全、溃口、崩岸监测及水下物体摸探打捞等方面具有重要作用。     

多波束测控系统及其比测试验

多波束测深系统可同时采集多个测点水深，以条带方式对水下地形进行全覆盖测量，由后处理软件（CARIS软件）制作各种比例尺的水下地形图，特别是大比例尺1：500、1：1000，可方便地进行新老测图对比，计算冲淤量。整个系统从野外数据采集到室内成图全过程真正实现了自动化和数字化，由于多波束测深系统具有实时监测功能，可以现场监视水下地物地貌的细微变化，因而在进防安全、溃口、崩岩监测及水下物体摸探打捞等方面具有重要作用。     

深水多波束回波强度数据处理技术探讨

多波束回波强度数据不但可用于分析和解释海底地貌,也可用于反演海底底质类型及其分布状况或者水下目标识别方面的研究。以EM 122多波束声纳系统数据为例,详细探讨应用CARIS多波束处理软件对某深水多波束作业区的回波强度数据的处理过程。根据软件处理后的数据浅析灰度量化及拼接方法,进一步改善声强图像的质量,后处理图像为多波束水下目标识别和海底底质分类研究提供准确、表述清晰的基础数据。     

船闸泄水作用下引航道中动水冲沙规律

结合工程实际,研究利用船闸泄水进行下游引航道清淤,对减少清淤成本、提高通航效率有着重要的工程价值。建立枢纽及船闸下游引航道的二维水沙数学模型,采用已有模型试验对水流场和泥沙场进行验证。研究引航道及口门区的泥沙淤积规律,在此基础上,分析船闸输水系统的水力特性,研究了不同冲刷流量、冲刷时间和初始淤积厚度下引航道及口门区的冲刷效果,得出船闸泄水量与引航道及口门区最大淤积厚度的关系。结果表明,在同一初始淤积地形和冲刷流量下,引航道及口门区的最大淤积厚度与冲刷时间呈线性变化,冲刷流量越大,泥沙厚度下降的斜率越大。淤积厚度低于一定值后,随冲刷时间的增加,冲刷效果开始减弱。     

蒋家沙风电场区地形变化影响因素

运用Kriging插值法构建蒋家沙风电场区建设前和建设后3期（2015年、2018年和2021年）水下地形三维模型。通过年际时间尺度的对比分析发现：风电场建设后，蒋家沙区域潮滩变低，范围扩大，地形趋于平坦；潮沟淤浅并向东北退移，范围缩小。2015—2018、2018—2021、2015—2021统计数据显示，3年间平均冲淤速率由-3.77 cm/a变为21.14 cm/a，6年间平均冲淤速率为8.18 cm/a。地形变化表现为建设后初期略有冲刷，此后强势回淤，总体处于弱淤积状态，该地形变化主要与辐射沙脊群区域沉积动力相关。根据2014—2019年区域余流流向数据，总体上看，泥沙的输运方向在近潮滩区域均指向潮滩方向，离潮滩区域以向东北输运为主；6年间潮滩范围逐渐扩大，泥沙向深槽输运，东部潮沟萎缩，持续向东北退移。在物源锐减和海平面逐年上升的背景下，研究区地形将长期处于弱淤积状态且淤积呈减缓趋势，风电场建设是该区域短周期内局部地形改造的主要因素之一。     

小浪底水库“腾库迎洪”期异重流形成分析

小浪底水库异重流的形成与运行规律是关系黄河调水调沙方案拟定的重要指标。基于现场调研、理论探讨与预测分析结合等手段,明晰了2018年"腾库迎洪"期小浪底水库来水来沙过程,根据水库调度与库区淤积形态等边界条件,观测了异重流的形成与运行,采用基于流速分布的水库异重流潜入点预测公式进行了计算分析。结果表明:2018年7月库区产生的剧烈冲刷,在潜入点处发生大量淤积,水深大幅减小,引起潜入点下移;潜入点位置随入库水沙增大、坝前水位降低及库区淤积的推进向坝前移动,计算与实测结果反映了该变化过程。     

小浪底水库“腾库迎洪”期异重流形成分析

小浪底水库异重流的形成与运行规律是关系黄河调水调沙方案拟定的重要指标。基于现场调研、理论探讨与预测分析结合等手段,明晰了2018年“腾库迎洪”期小浪底水库来水来沙过程,根据水库调度与库区淤积形态等边界条件,观测了异重流的形成与运行,采用基于流速分布的水库异重流潜入点预测公式进行了计算分析。结果表明:2018年7月库区产生的剧烈冲刷,在潜入点处发生大量淤积,水深大幅减小,引起潜入点下移;潜入点位置随入库水沙增大、坝前水位降低及库区淤积的推进向坝前移动,计算与实测结果反映了该变化过程。     

基于GIS的腊撒水电站库区渗漏地段初步分析

由于库区的广域性和地质条件的复杂性,水库渗漏问题一直是水利水电工程中主要工程地质问题.近年来遥感技术、GIS(Geographic Information System,地理信息系统)技术、三维技术的发展,为水库渗漏分析提供了一个有力的工具平台.本文以某水库库区渗漏问题为研究对象,基于遥感技术、GIS技术、三维技术建立的三维遥感影像可视化系统,对某库区地形数据进行分析,结合地层岩性、地质构造、水动力条件等,辨识出库区可能渗漏通道,进行渗漏估算,判断库区水库渗漏情况.     

水下直流电阻率法数值模拟

利用有限单元法对水下电阻率测深进行数值模拟。与地面测量不同的是，水下电极所处的深度、水体本身和水底地形都会给电阻率数据造成较大影响，给数据的解释带来困难。若先通过计算，分析不同电阻率装置在水下测量时的视电阻率与水深的关系，再用有限单元法对水下的三维地电断面进行数值模拟，讨论水底地形对视电阻率的影响．即可用比较法消除地形影响。     

多波束测深系统的高精度差分GPS数据实时优化

多波束海底地形探测是目前世界上最为先进的海底地形探测方法.高精度的差分GPS定位是实现多波束系统高精度测深的最基本前提.在海上探测作业过程中,由于客观原因,差分GPS数据存在偶然误差,影响多波束测深精度.本文提出对差分GPS数据进行航速、航向平滑处理、误差定位点位置推算的实时优化方法和数学模型,并给出实际实现的例子.     

多波束测深系统的高精度差分GPS数据实时优化

多波束海底地形探测是目前世界上最为先进的海底地形探测方法。高精度的差分GPS定位是实现多波束系统高精度测深的最基本前提。在海上探测作业过程中，由于客观原因，差分GPS数据存在偶然误差，影响多波束测深精度。本文提出对差分GPS数据进行航速、航向平滑处理、误差定位点位置推算的实时优化方法和数学模型，并给出实际实现的例子。     

鄱阳湖湖口河段近期演变规律及趋势分析

湖口河段是鄱阳湖流域水量汇入长江的唯一出口,也是江西与外界航运交通的咽喉,其演变情势直接影响流域防洪和航运安全。利用历次实测的水下地形图及湖口水文站实测断面资料,对河道冲淤、纵向及平面变化进行了分析。结果表明:湖口河段左岸滩地以淤积为主,主河槽及深泓线近期冲刷较严重,右岸受地形约束基本保持稳定。在未来一定时期内,河段岸线仍将保持相对稳定,并将维持左岸滩地淤积,主河槽和右岸冲刷的趋势。     

基于挟沙力的三峡水库泥沙淤积形态分析

三峡水库蓄水运用后,泥沙淤积主要分布在常年库区的宽谷和弯道,峡谷则无累积性淤积。基于实测资料计算了三峡成库前（2001年）和成库后（2003-2011年）的挟沙力,结果表明挟沙力随着不同运行阶段坝前水位的抬高而逐步降低,宽谷河段降低幅度较大,峡谷河段降低幅度较小,泥沙淤积比率逐步增大。宽谷河段挟沙力普遍降至含沙量以下而发生淤积,峡谷河段挟沙力仍大于含沙量而无累积性淤积。流量越大,宽谷河段的挟沙力越小于含沙量,而峡谷河段的挟沙力越大于含沙量,表明宽谷河段淤积主要发生在汛期,而峡谷河段汛期以冲刷为主。由于细颗粒泥沙絮凝沉降以及黏性淤积物难以冲刷,恢复饱和系数淤积取1、冲刷取0.01得到的沿程淤积量计算值与实测值吻合较好。弯道河段计算的淤积量与实测值差异较大,表明弯道河段二维特征明显,利用一维的挟沙力计算淤积量不能适用。     

小浪底水库溯源冲刷效率评估试验

水库溯源冲刷试验是评估在水库速降水位过程中,结合工程控制条件、水沙条件、冲刷时机和初始水库蓄水条件等因素,研究支流拦门沙坎破坏程度对干流溯源冲刷的影响。采用按照水库高含沙模型相似律建立的小浪底水库实体模型开展了4个组次的水库降水库区发生溯源冲刷的试验,第1~4组次库容恢复率依次为11.6%、6.8%、12.2%和6.6%。拦门沙坎破坏越严重,水量越大,库区溯源冲刷量越大,库容恢复率大;侵蚀基准面越低,库区溯源冲刷量大,库容恢复率大;库区淤积量42.00亿m3时采用降低水位引起库区发生溯源冲刷优于库区淤积量32.00亿m3。对原有的陕西水利科学研究所与清华大学的逐日溯源冲刷公式在考虑支流促因的基础上进行了改进,说明支流蓄水量进入干流越多,引起支流口以下的干流河段冲刷量越大,其计算结果与实测值满足生产实践精度,可作为多沙河流水库调水调沙方案制定参考。     

三门峡库区一维非恒定非均匀泥沙输移数学模型

黄河是高含沙河流,含沙量季节差异显著。因此研究黄河干流的非恒定水沙输移规律以及库区泥沙的淤积问题极为重要。应用圣维南方程组以及非恒定泥沙连续方程建立了非恒定非均匀泥沙含沙量计算公式,并根据沙量平衡方程推求出三门峡库区河底高程的变化规律。使用已有的资料对模型进行的验证表明:模型计算与实测资料符合良好,该模型具有较好的应用前景。     

长时间尺度珠江口河网水下地形演变过程三维可视化实现及分析

阐述了长时间尺度珠江口河网水下地形演变过程中的三维可视化实现过程及空间分析方法,进一步揭示了珠江口河网水下地形演变机理。将收集的地形图进行数字化,建立不规则三角网,实现三维可视化,并在此基础上进行剖面分析,为不同年份的地形比较从而揭示珠江河网水下地形演化过程奠定基础。针对遇到的高程值转换问题,介绍了零值线法,采用点射线法作为判断依据达到高程转换的目的,同时针对该方法工作量大等不足,提出了字段标识法这一行之有效的方法。     

渗流作用下的江河岸坡冲刷变形分析

岸坡地形随河流上游来水来沙、河势变化等因素而不断变化,直接影响岸坡稳定性。江河水流、岸坡渗流均对岸坡水下地形变化有很大的影响。通过分析泥沙受力条件和冲刷特性,应用在室内水槽进行的不同泥沙粒径在多种水流条件下的冲刷率试验研究成果,在岸坡泥沙受力分析基础上推导了崩岸冲刷率公式,并以算例具体说明江河水流和岸坡渗流对其冲刷变形过程的影响。     

1958—2015年长江口水下三角洲地形演变特征及趋势

基于近期流域减沙背景下长江口水下三角洲地形的演变特征与趋势,选用1958—2015年覆盖面积超过7 000 km2的长江口实测水下地形数据,在Surfer软件支持下开展水下三角洲地形冲淤分析,探讨了水下地形演变影响因素。结果表明:1958—2015年,长江口水下三角洲经历了淤积—平衡—剧烈波动3个阶段;持续的流域减沙已导致10 m等深线以浅区域从2009年开始进入净侵蚀状态;流域来沙锐减与极端气候引发的口外及邻近海域对河口泥沙的补给是近年长江口水下三角洲冲淤变化剧烈的主要原因;长江口向外海年均输送泥沙量可能低于1.20亿t,与近年流域年均来沙量较为接近,未来长江口水下三角洲有望逐渐进入整体冲淤平衡状态。     

江苏淤泥质潮滩剖面演变现场观测

为探究江苏中部沿海双凸型剖面演变特性,在江苏盐城川东港南侧潮间带布设了10个水准观测站,2012年9月至2013年11月对该潮滩剖面演变过程开展了现场观测.结果表明:该潮滩剖面呈现出双凸型特征,平均高、低潮位线附近的滩涂形成淤积率较高的地形凸点;潮间上带受潮流影响小,滩面高程相对稳定;平均高、低潮位之间的区域滩面高程季节性变化明显,总体呈现冲刷状态;潮间下带冲刷显著,滩面坡度增大.全剖面自岸向海呈现"稳定—淤积—稳定—淤积—冲刷"的双凸型剖面特征.