[发明专利]确定淤泥质港口适泊淤泥密度值的方法

说明书

本发明涉及一种确定淤泥质港口适泊淤泥密度值的方法，包括1)水深测量；2)淤泥密度垂线分布测量；3)船舶停泊时的潮位和吃水观测记录及监测船舶状态；4)触泥深度数值计算；5)获得适泊淤泥密度值。该发明克服了现有确定适泊淤泥密度值的方法未能反映出现场的淤泥密度分布情况和船舶停泊实际上是处于静止状态的特征的缺点，具有所得的适泊淤泥密度值能反映出现场的淤泥密度分布情况和船舶停泊的静止状态特征、实用价值高的优点。

技术领域

本发明涉及一种确定淤泥质港口适泊淤泥密度值的方法，应用在水运工程研究领域。

背景技术

如图1所示，许多淤泥质港口存在大量由细颗粒泥沙组成的浮泥，密度较小的浮泥具有与水类似的流动特性，不会对航行与停泊作业过程中的船底龙骨造成伤害，对其操作性能也无明显影响，部分可作为水深使用以增加港口使用水深，即适航水深(适航水深为理论基面到适航淤泥密度界面的距离)。在高频回声仪所测水深加上其反射面以下能确保船舶安全航行与停泊作业的小密度回淤层的厚度，小密度回淤层的厚度称为适航厚度(适航厚度为高频反射界面到适航淤泥密度界面的距离)。但为了进一步减少维护疏浚频率和疏浚量，船舶可以乘高潮靠、离码头，在泊位停泊期间应用“适泊水深(适泊水深为理论基面到适泊淤泥密度界面的距离)”，即将泊位中密度大于适航淤泥密度值的部分淤泥层仍视为水深，则可利用的淤泥层厚度就会增加很多。适泊厚度为高频反射界面到适泊淤泥密度界面的距离。但不论是适航水深还是适泊水深，对应的适航淤泥密度或适泊淤泥密度值都是最重要的参数之一，即能够满足作业安全的最大淤泥密度。

对于适航淤泥密度值的确定，《淤泥质海港适航水深应用技术规范》(JTJ/T 325-2006)、《海港总体设计规范》(JTS 165-2013)明确给出了方法，主要是通过淤泥流变试验和船模阻力试验这两种室内试验来确定，即建立屈服应力与淤泥密度的关系曲线、船模阻力与淤泥密度的关系曲线，进而以曲线中的拐点作为适航淤泥密度值。也有学者如金鏐等人(《淤泥质港口航道适航密度确定方法的改进》，水运工程，2013.2)从淤泥流态角度来确定适航淤泥密度值。但是当船舶停靠在泊位中处于静止状态时，没有上述的淤泥屈服应力、船模阻力或淤泥流态等问题，也就不能采用上述方法来确定适泊淤泥密度值。

刘富强和孙建澎(见《天津港适航水深资源的开发》水道港口,2002，23(增刊)：161-169)提出了“适泊水深”的概念，并采用以下方法确定适泊淤泥值：考虑到能静态托起张网三爪砣的浮泥为“适泊水深”的下界面，对船舶停泊不会有什么影响，况且，利用“适泊深度”时主要为低潮时船舶的下沉(无航行)，为此，建议天津港深水泊位“适泊深度”下界面浮泥重度取13.0kN/m³，即将“塑性体”浮泥层也计入水深。由此可知，他们主要是采用了三爪砣来确定适泊重度(或密度)，即能够静态托起张网三爪砣的淤泥界面的密度。这种方法存在以下问题：(1)没有跟船舶联系起来，并不能知道船舶接触这个密度的淤泥是否安全；(2)三爪砣的重量是固定的，则能够静态托起张网三爪砣的淤泥密度值也是固定的，即采用三爪砣只能测量出单层的淤泥密度，并不能测量出其上层和下层的淤泥密度，所以即便进行实船试验，也不能知道船底接触层的密度。(3)三爪砣由于严重依赖于操作人员的操作过程，精度较低。所以这种确定适泊淤泥密度值的方法并没有在其它港口推广应用，也没有写进《淤泥质海港适航水深应用技术规范》(JTJ/T 325-2006)和《海港总体设计规范》(JTS165-2013)。事实上正是由于缺少适泊淤泥密度值的确定方法，在编写规范时就没有提及该项内容(申请人参加了《淤泥质海港适航水深应用技术规范》(JTJ/T 325-2006)的相关编写工作)。