[发明专利]一种耙吸式挖泥船底抛时泥沙堆积体形态的计算方法

说明书

本发明公开一种耙吸式挖泥船底抛时泥沙堆积体形态的计算方法，包括如下步骤：(1)采集耙吸式挖泥船在底抛作业方式条件下的数据；(2)根据抛沙量和抛沙点水深建立抛沙形状函数；(3)根据抛沙点水深和泥沙粒径建立粒径系数函数；(4)由抛沙形状函数、粒径系数函数和建立的物理模型拟合得到堆积体形状函数。本发明通过采集的耙吸式挖泥船在底抛作业方式条件下的历史数据建立物理模型，总结并拟合疏浚船底抛作业方式条件下的水下泥沙堆积体形态关系式，根据疏浚船底抛作业的抛泥量、抛泥水深、泥沙粒径快速计算水下泥沙堆积体的形态，指导并优化疏浚船作业方式。

技术领域

本发明属于实时预报技术领域，具体是涉及一种快速计算大型耙吸式挖泥船底抛泥沙堆积体形态的方法。

背景技术

我国疏浚行业的发展已有数百年的历史，在经济全球化浪潮以及国际贸易快速发展的推动下，为适应集装箱及油轮运输大型化发展的需求，我国各地纷纷兴建港口、拓宽并挖深沿海航道，以提高通航能力，疏浚行业得到了快速的发展。与此同时，随着港口、航道、农田水利及沿海城市的发展，疏浚作业领域也得到了较大程度的延伸，从传统的港口航道疏浚及维护、江河湖泊治理及水利设施兴建，先后拓展至农田水利与水库建设及维护、国防工程建设、环境保护疏浚、吹填造陆等领域。

耙吸式挖泥船是一种边走边挖，且挖泥、装泥和卸泥等全部工作都由自身来完成的挖泥船。耙吸船用疏浚装舱法开挖航道，满舱后，驶向倾倒区，在倾倒区内把船舱的疏浚土卸入水中，然后返回挖槽，重复上一轮的工作。疏浚泥沙被输送至目的地后，根据疏浚目的、泥沙特性及可利用程度进行进一步处置，包括吹填陆域、岸滩养护、海上弃置、陆上弃置、隔离弃置等。疏浚泥沙处置是疏浚工程的最后阶段，处置位置不同，其对环境的影响不同：(1)若采用水下处置，在水动力作用下，细颗粒泥沙将不同程度的向四周扩散和运动；(2)若采用陆上处置，如吹填陆域、岸滩养护，其主要污染主要来自于泥水分离过程中的余水排放和溢流；(3)此外，如若没有采取相应的保护措施，陆上处理疏浚泥沙也将可能对处置点附近地下水水质带来负面影响。

当前随着环保的要求以及工程设计等要求，对疏浚船舶泥沙处理的水下平整度或吹填放坡等精细化施工工艺提出了更高的要求。如斯里兰卡科伦坡港口城对吹填区水下、水上分别有放坡要求，香港机场三跑道项目对分层吹填提出了要求等。然而，关于疏浚抛泥水体堆积体形态的研究成果甚少，船舶抛泥作业位置的选择大都依靠经验，存在一定的盲目性，迫切需要相关理论与研究的支撑，推进疏浚抛泥吹填作业的低成本、精细化发展。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种快速计算大型耙吸式挖泥船底抛泥沙堆积体形态的方法，通过拟合的水下泥沙堆积体关系式可快速计算泥沙堆积体的形态特征，指导并优化耙吸式挖泥船的作业方式。

技术方案：本发明所述耙吸式挖泥船底抛时泥沙堆积体形态的计算方法，包括如下步骤：

(1)采集耙吸式挖泥船在底抛作业方式条件下的数据，包括抛沙量V、单位为cm³，泥沙粒径d、单位为mm，抛沙点水深H，单位为cm，以及堆积体的边坡、高度和范围数据，并建立物理模型；

(2)根据抛沙量和抛沙点水深建立抛沙形状函数：

f(h，V)＝p1+p2*h+p3*h²+p4*C+p5*C²+p6*C³+p7*C⁴；

其中h＝lg(H)，C＝lg(V)，p1、p2、p3、p4、p5和p6为系数；

(3)根据抛沙点水深和泥沙粒径建立粒径系数函数：

q(d，h)＝k1+k2*d+k3*d²+k4*d³+k5*h+k6*h²；

其中k1、k2、k3、k4、k5和k6为系数；