[发明专利]开阔水域疏浚吹填泥沙成型的数值模拟方法

说明书

本发明涉及一种开阔水域疏浚吹填泥沙成型的数值模拟方法，采用数值仿真的方法，应用mike21软件进行模拟分析计算，数值模拟采用基于单元中心的有限体积法对二维浅水控制方程进行离散求解；数值模拟模型的空间离散是用有限体积法，将计算区域划分为若干网格，通过控制方程求解将互相重叠的统一体生成离散的网格，采用Mike21里提供的三角形网格进行计算，在mike21水利分析软件中，建立二维水动力模型，然后调用泥沙输运模块，建立整个外部环境的模型，输入外部环境因素的参数进行模拟运算分析，得出目标输出，通过模拟结果和实例分析对比，印证数值模拟计算在疏浚吹填工程中应用的准确性。

技术领域

本发明涉及工程施工技术领域，具体涉及一种开阔水域疏浚吹填泥沙成型的数值模拟方法。

背景技术

随着社会的不断发展和进步，环境问题越来越被世人所关注，沿海疏浚吹填施工作为我国工程建设领域中重要的组成部分之一，其对环境的影响不容小觑，因此加强对疏浚施工过程控制，减少对环境的影响，对于当前疏浚吹填行业尤为重要。如何用有效的手段和工具去减少或者避免疏浚吹填造地带来的环境影响，是行业共同努力的目标。

疏浚吹填施工工序相对较为简单，挖运吹的过程中，挖和运通过施工设备都能有效的控制，而在吹填施工时，无法了解吹填形成的流场对围堰的影响，也无法确定吹填泥沙的最终流向和堆积形状，现有手段只能通过更改管线位置来改变泥沙的大致走向，很大程度上是管理上的空白，吹填过程管控手段较少，且只能事后调整。

疏浚施工行业在新技术的应用和管控上面一直落后其他行业，水动力和泥沙运动分析在国内仅有大型研究机构或者学校科研团队才具有专业的实力，在实际承接项目中，不论从时间或者经济成本上，都无法及时地委托相关机构去进行专项的研究分析。

疏浚吹填属于高成本高产出的行业，施工管控尤其重要，采用用更有效的技术或者工艺，能够在做到对施工方案够明确，可量化、可验证程度，能大大提高管理的效率。特别是施工风险管理，通过风险的识别、预测和衡量、选择有效的手段，以尽可能降低成本，有计划地处理风险，以获得企业安全生产的经济保障。这就要求企业在生产经营过程中，应对可能发生的风险进行识别，预测各种风险发生后对资源及生产经营造成的消极影响，使生产能够持续进行。在项目管理和实施中，有效的前瞻性的控制手段是必要的发展方向，通过使用最新的技术，结合成熟的软件有系统的运算平台，经过简单的培训，即可开展业务工作，有利于新技术的推广和应用。

数字模拟技术在疏浚吹填施工中的探索和研究，有助于从业者找到新的低廉且有效的的解决关键问题的技术手段，对整个项目的管理有重大意义，能有效的降低施工风险，优化管理的流程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开阔水域疏浚吹填泥沙成型的数值模拟方法，本专利主要研究模拟分析疏浚吹填造地施工中，吹填砂在海水中受水文影响在海床的最终成型情况，并通过实例分析对比，找到影响吹填泥沙运动成型的关键因素，形成可应用同类型项目的泥沙成型的分析方法和配套施工方案；通过新技术的应用，研究数值模拟技术对施工管理的影响，形成更利于现场施工实施的管理方案，减少因经验论和固有思维造成的施工风险。在实际施工中，现有模拟方法无法将疏浚吹填和泥沙淤积进行统一，只能单独的进行分析，不能完整的体现疏浚吹填的作业特点和方式，无法准确分析吹填泥沙的成型情况。

为解决上述技术问题，本发明公开的一种开阔水域疏浚吹填泥沙成型的数值模拟方法，该数值模拟方法采用数值仿真的方法，应用mike21软件进行模拟分析计算，数值模拟采用基于单元中心的有限体积法对二维浅水控制方程进行离散求解；数值模拟模型的空间离散是用有限体积法，将计算区域划分为若干网格，通过控制方程求解将互相重叠的统一体生成离散的网格，采用Mike21里提供的三角形网格进行计算，在mike21水利分析软件中，建立二维水动力模型，然后调用泥沙输运模块，建立整个外部环境的模型，输入外部环境因素的参数进行模拟运算分析，得出目标输出，通过模拟结果和实例分析对比，印证数值模拟计算在疏浚吹填工程中应用的准确性。