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粉沙质海岸航道淤积与防淤减淤技术-克隆技术的利与弊论文

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一、粉沙质海岸航道淤积与防淤减淤技术

粉沙质海岸泥沙活跃,易起易沉,易发生骤淤,曾一度被视为建港“禁区”。1992年11月,京唐港的一场东北大风使防沙堤堤头段出现了较为严重的集中淤积现象,最大淤强达甚至到了3.7m;2003年10月,黄骅港发生的大风骤淤,造成黄骅港外航道严重淤积,淤积总量达到970万m? 。粉沙质海岸泥沙淤积问题引起了学界的高度重视,并开始了防淤减淤技术的系列研究,包括航道淤积机理、航道淤积特点的研究、航道淤积公式的建立、悬移质与推移质淤积比例研究和数学模型研究等。

大多学术专家认为,波浪掀沙是港口外航道淤积的主要原因,因为外航道的强淤部位是与波浪的破碎带相对应的,强淤部位在离岸方向随波浪强度的大小而摆动,波浪越大强淤部位越靠外。根据波浪掀沙淤积机理,他们指出,黄骅港外航道整治工程应该采用较长的防沙堤来掩护,以尽量减小波浪掀沙后水流携带泥沙造成的外航道淤积。2005年,黄骅港外航道采用了顺航道延堤方案,减淤效果明显。

2009年5月,中交第一航务工程勘察设计院完成“粉沙质海岸港口泥沙淤积理论及减淤措施研究”项目,首次提出并建立了粉沙质海岸港口工程减淤效果评价系统,论证了粉沙质海岸航道两侧防沙堤的合理间距、长度和堤顶高程的确定原则和方法。这项研究成果为在泥沙运动活跃的粉沙质海岸建设港口航道提供了技术支持,已成功应用于京唐港、黄骅港、滨州港等多个粉沙质海岸港口,并取得了良好的经济及社会效益。

目前,学界公认的解决粉沙质海岸航道淤积问题的原则是整治与疏浚相结合。

二、粉沙质海岸风暴潮骤淤模型技术

众所周知,粉沙质海岸港口航道淤积主要是指大风骤淤,那么,发展航道骤淤物理模型就变得十分必要。根据2008年6月的《粉沙质海岸京唐港航道风暴潮骤淤及整治关键技术研究》成果,该成果开发了波浪潮流共同作用下的粉沙质海岸泥沙动床物理模型,根据风暴潮前后现场实测资料在国内外首次对京唐港航道骤淤过程进行了复演,并对风暴潮骤淤的防淤减淤整治工程措施三类方案进行了全面系统的试验研究。

另一方面,由于粉沙的起动流速、悬扬流速远较淤泥和沙的小,这就要求模型沙起动流速、悬扬流速也要很小,这给模型选沙带来了较大的困难。此外,物理研究模型面临存在周期长,成本高等问题,适用范围也局限于对粉沙质海岸建筑物的局部研究。相对之下,经济、快速、修改方便的数学模型更具优越性。目前,数学模型在我国海岸泥沙研究领域几乎空白。我国的粉沙质海岸港口研究亟需泥沙数学模型技术。

三、粉沙质海岸港口航道布局技术

由于粉沙质海岸泥沙问题的特殊性(地貌、气象、水动力环境等),对粉沙质海岸的港口航道选址及港口航道布置,必须在分析海岸动力条件,掌握泥沙运动基本规律的基础上,结合所建港口条件和港口使用功能,采取相应的港口布置。

目前,我国的粉沙质海岸港口主要有以下三种布局模式:近案式布置,如黄骅港;挖人式布置,如京唐港;离岸式布置,如东营港、潍坊港。这些港口布置有一个共同特点,即港口航道两侧均布置有防波挡沙堤。根据粉沙质海岸泥沙运动特点,浅水区防沙波堤一般采用出水堤,深水区则采用潜堤防沙堤。并在建设过程中,通过对已建港口防沙堤的分析,水利科学研究专家罗肇森建议粉沙质海岸港口防沙堤的高度取2m,防沙堤的伸延长度以能达到一次大风(50年一遇)仅淤积0.7-1.0m为宜。

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