[发明专利]海底挖沟工程预测方法、装置及服务器

说明书

本发明提供了一种海底挖沟工程预测方法、装置及服务器，涉及土方工程的技术领域，方法包括：获取预设的工程参数和工程日期对应的气象参数；气象参数包括风速、风向和气压；根据工程参数构建非结构化网格；将预先建立的三维水动力学模型和预先建立的泥沙模型进行耦合处理，得到预测模型；将工程参数、气象参数和非结构化网格输入预测模型，输出网格化的三维海流速度、三维混合强度、三维泥沙浓度和海面高度的分布场量；根据分布场量，分析得到泥沙离开沟渠、堆积到排放区、以及回填到正在开挖的沟渠中的动态数据。本发明实施例可以提高海底挖沟工程预测的便捷性和准确性。

技术领域

本发明涉及土方工程技术领域，尤其是涉及一种海底挖沟工程预测方法、装置及服务器。

背景技术

海底土方工程的施工方法，一类要隔绝海水，另一类直接在水下施工。隔绝海水施工方法需要搭建辅助设施，包括辅助隧道、隔离桶、堤坝等等，适合大规模海底土方工程。水下直接施工法，不需要搭建辅助设施，适合中小规模海底土方工程。铺设排污管道、输电缆线和通讯光缆以及疏浚航道的土方工程有一部分会采用水下直接施工法。海底挖沟通常就采用水下直接施工法。海底挖沟工程需要知道指定日期范围内，哪一段时间是最适合作业的窗口期，以及在窗口期内海水夹带泥沙回填到正在开挖的沟渠中的速度有多大，简称海底挖沟工程的窗口期和回填速度。

对于预测海底挖沟工程的窗口期和回填速度，现有方法包括现场经验和委托评估两大类。现场经验预测需要大量的人力资源，便捷性较差；根据现场经验预测海底挖沟工程，海水流速与潮汐涨落相关的规律复杂，随时间地点变化而差别很大，根据潮汐涨落规律推算的海水流速不准确；海水流速大小与是否适合挖沟作业关系复杂，流速大并不一定意味着回填速度大，因此根据海水流速大小推算窗口期也不准确。委托评估方法中，在工程规划阶段，甲方或乙方也可能委托海洋工程勘探设计部门提供有关工地的潮汐潮流情况分析报告，但这种静态报告并不能简捷方便地给出窗口期和回填速度。此外，当前海洋工程勘探设计部门提供分析报告只有两条技术途径，其中最常见的是用海洋模型建模预测，其次是借助CFD(Computational Fluid Dynamics，计算流体力学)技术建模预测。因为海洋模型一般是公里级以上的网格分辨率，工程尺度通常要求米级甚至亚米级的分辨率，海洋模型建模预测难以描述工程尺度的精细，预测的准确性较差；由于海洋流体流动与工业流体流动存在差别，CFD技术在海洋工程中也难以发挥功效，预测结果并不准确。

针对上述现有技术中海底挖沟工程预测方法便捷性和准确性较差的问题，目前尚未提出有效解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种海底挖沟工程预测方法、装置及服务器，以提高海底挖沟工程预测的便捷性和准确性。

第一方面，本发明实施例提供了一种海底挖沟工程预测方法，包括：获取预设的工程参数和工程日期对应的气象参数；气象参数包括风速、风向和气压；工程参数包括沟渠的宽度和深度以及轴线的起止位置、海底泥沙的类型(粗砂、细沙和淤泥等等)和各类型的厚度，以及设置挖取泥沙的速度和排放范围；根据工程参数构建非结构化网格；将预先建立的三维水动力学模型和预先建立的泥沙模型进行耦合处理，得到预测模型；将工程参数、气象参数和非结构化网格输入预测模型，输出网格化的三维海流速度、三维混合强度、三维泥沙浓度和海面高度的分布场量；根据分布场量，分析得到泥沙离开沟渠、堆积到排放区、以及回填到正在开挖的沟渠中的动态数据。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，根据工程参数构建非结构化网格的步骤，包括：将工程参数输入至地理信息系统，从而获取海底地形和岸线信息；根据从地理信息系统中获取的信息，采用自适应方式构建非结构化网格。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，方法还包括：根据泥沙模型和动态数据演绎沟渠形成的过程以及泥沙沉降和回填到沟渠的过程；根据演绎沟渠形成的过程以及泥沙沉降和回填到沟渠的过程的演绎结果统计沟渠挖掘的窗口期内泥沙回填的平均速度。