[发明专利]一种人造沙滩补沙养护工程建设的方法

摘要

本发明公开了一种人造沙滩补沙养护工程建设的方法，包括；原有工程海域的能量布局改变；工程海域泥沙平面输移的运动分析；人工沙滩横剖面泥沙运动及其平衡状态分析；工程结构高程及稳定性研究；人工沙滩及沙滩补沙、养护施工流程；人工沙滩泥化波浪参数标准。本发明有利于寻找人造沙滩或人工补沙能较长期稳定存在的水动力格局；有助于确定补沙的必要性和提出合适的补沙方案，并对设计方案的调整提出指导；提出合理的设计修改意见和维护方案；人工沙滩及沙滩补沙、养护施工流程对各工程手段及结构在实际施工中的流程提出建议，为工程顺利实施提供帮助；给出了人工沙滩泥化的临界波浪参数的获取建议和参考标准，有助避免沙滩泥化的情况。

主权项

1.一种人造沙滩补沙养护工程建设的方法，其特征在于，该人造沙滩补沙养护工程建设的方法包括以下步骤：对原有工程海域的能量布局改变：通过潜堤、防波堤、丁坝、挡沙堤、离岸堤、导流堤工程结构和人工开挖的工程手段改变原有海域能量布局，潜堤用于提前削弱波浪，并对泥沙的外移拦截；防波堤用于削弱波浪能量，丁坝用于调整水流和养滩，挡沙堤用于拦截泥沙运动；离岸堤用于堤后泥沙淤积，导流堤工程结构用于改变水流流向；人工开挖工程手段根据工程环境和工程要求进行；对工程海域泥沙平面输移的运动分析：对已通过工程结构和手段进行能量布局改变的工程海域进行平面泥沙输移的运动分析，所述运动分析采用数值计算；所述数值计算通过软件Mike21、Dleft3D、XBeach进行计算；对人工沙滩横剖面运动及其平衡状态分析：对不同水动力、促淤工程条件下沙滩横剖面泥沙在垂直岸线方向的运动进行数值计算，数值计算通过软件XBeach、SBeach、CShore进行计算；对工程结构高程及稳定性分析：根据交通部规范计算算法或物理模型试验对工程结构稳定性分析，根据工程结构顶部的越浪量对工程结构的高程分析；对人工沙滩及沙滩补沙、养护施工：施工单位按照防波堤、挡沙堤、潜堤、填沙的施工顺序进行具体施工并进行后续养护；对原有工程海域的能量分布改变的分析方法为：对根据工程海域原具体能量布局和工程目标初步分析得到的工程涉及进行Mike21的建模；运用Mike21的水动力模块，选择包含工程海域在内的更广阔海域作为数值模型的建模区域；根据工程海域实测地形进行网格和模型底地形的建立；依照初步确定的工程设计方案对模型底地形进行修改；依照设计方案在相应位置添加工程结构；在模型海域边界上添加边界条件作为模型的环境驱动力；设置数值模拟的总时间区间或总时长，同时设置合适的计算时间步长；设置模型结果的输出要求；运算模型，提取结果；分析提取的模型结果，并将该设计方案下海域能量布局的改变与预期设想进行比较，并根据现有模拟结果进行工程设计的调整；对调整后的方案重复以上建模和计算的过程并分析新方案的数值结果，经过反馈调节直至达到预想的能量布局；所述进行建模区域选择，数值模型的建模区域大于工程研究区域，边界选择在深水位置；所述模型海域边界条件，在进行常海况数值测试时，在各海域边界上选取适当点添加该处潮汐参数和添加根据当地波候分析确定的当地常波浪的参数，在模拟时间区间的选取上，小潮模拟选择小潮期对应的时间，大潮模拟选择大潮期对应的时间，潮汐边界的参数不改变；在进行极端海况数值测试时，在各海域边界上选取适当点添加该处潮汐参数和添加根据当地波候分析确定的当地极端波浪的参数，极端海况的计算选取对工程破坏力最大的台风状况进行风场添加，并在时间区间上选择大潮期作为模拟区间；所述时间步长的选择以实际计算时模型收敛为标准进行确定；所述对工程海域泥沙平面输移的运动分析中建立改变能量布局后的对根据原工程海域环境和工程目标初步分析得到的工程设计进行Delft3d的建模；运用Delft3d水流、波浪和泥沙软件模块，选择包含工程海域在内的更广阔海域作为数值模型的建模区域；依照对工程海域泥沙平面输移的运动分析确定的工程设计方案对模型底地形进行修改并在相应位置添加工程结构；设置数值模拟的总时间区间或总时长，同时设置计算时间步长；运算模型，提取结果；分析提取的模型结果，并将该设计方案下预测得到的泥沙平面输移运动情况与预期设想进行比较，并根据现有模拟结果进行工程设计的调整；对调整后的方案重复以上建模和计算的过程并分析新方案的数值结果，经过反馈调节过程直至达到预期设想的泥沙平面输移情况；所述模型边界条件添加泥沙边界，对于不得知泥沙浓度的工程情况，边界处泥沙浓度设为平衡状态，或将海域边界选在泥沙浓度很低的深水处，将边界浓度设为0；所述对人工沙滩横剖面运动及其平衡状态分析中通过建立不同水动力条件下的XBeach数值模型进行数值计算并进行分析；所述对人工沙滩横剖面运动及其平衡状态分析方法为：对根据原工程海域环境和工程目标初步分析得到的工程设计进行XBeach建模；选择工程位置的横剖面作为数值模型的研究对象，并依边界处的波浪条件将模型边界点选在据沙滩起始点大于3倍波长的深水处；根据选取的横剖面的地形进行网格和模型底地形的建立；依照对人工沙滩横剖面运动及其平衡状态分析确定的工程设计方案对模型底地形进行修改并在相应位置添加工程结构；在模型海域边界点上添加波浪、潮汐、泥沙边界条件作为模型的环境驱动力；设置数值模拟的总时长，同时设置CFL数；分析提取的模型结果，并将该设计方案下预测得到的岸滩横剖面冲淤情况与预期设想进行比较，并根据现有模拟结果进行工程设计的调整；对调整后的方案重复以上建模和计算的过程并分析新方案的数值结果，经过反馈调节直至达到预想的岸滩横剖面泥沙运动情况。