内河水上勘探作业施工期航路规划研究毕业论文
2021-12-11 18:42:04
论文总字数：27697字
摘 要
内河（包括江河、湖泊）水上勘探作业施工期对所在的航行水域、停泊水域和回旋水域都有较大影响，增加了许多不安全因素。本论文通过对江阴第二通道工程勘探水上作业施工案例的研究学习，进一步分析水上勘探作业对通航安全的影响，做一个基于内河水上勘探作业施工期的航路规划要点研究。这份研究以江阴市第二通道工程勘探为基础，对其航路规划要点分析及注意事项向全内河水域延伸和发展。
本研究分为四部分内容，分别是江阴水道通航环境分析、水上勘探作业对通航环境的影响、水上勘探作业期间航路规划方案、水上勘探作业施工期航路规划结论研究。
研究结果表明：内河水上勘探作业施工期从自然条件、通航条件、交通环境方面分别有共性要点提出，最后阶段航路规划要点有助于完善共性工程航路规划。
本文特色：用对江阴第二通道工程勘探水上作业施工为案例，研究水上勘探作业对通航环境的影响以及水上勘探作业期间航路的规划方案，最后提出切实可行的航路规划方案以增加工程保障方案的容错率。
关键词：内河水上勘探作业、航路规划、要点探究
Abstract
The construction period of water exploration operations in inland rivers (including rivers and lakes) has a great impact on the navigation waters, mooring waters and slalom waters where it is located, adding many unsafe factors. In this thesis, through the study and study of the case of Jiangyin No. 2 channel project exploration water operations, further analysis of the impact of water exploration operations on navigation safety, a key point of route planning based on the construction of inland water exploration operations. This research is based on the exploration of the second channel project in Jiangyin City, and the analysis of the main points of its route planning and the precautions extended to the whole inland river waters.
This study is divided into four parts, which are the analysis of the navigation environment of the Jiangyin waterway, the impact of the water exploration operations on the navigation environment, the route planning scheme during the water exploration operations, and the conclusion of the water route exploration construction phase.
The results of the study show that: During the construction period of inland water exploration operations, there are common points in terms of natural conditions, navigation conditions, and traffic environment. The main points of the route planning in the final stage help to improve the common engineering route planning.
Features of this article: Using the case of the construction of exploration water operations on the Second Channel Project of Jiangyin as a case study, the impact of water exploration operations on the navigation environment and the planning of the waterway during the water exploration operations, and finally put forward a practical route planning program to increase the engineering support Fault tolerance.
Key Words：Inland water exploration operations, route planning, key points exploration
第一章 绪论
1.1 研究背景
内河航行即在内河水域中船舶航行通道中航行，内河航行难度较大，受风、流、浅水效应、岸壁效应、来船、驾驶者心理素质等因素影响较大，特别是在内河水上勘探施工期时的内河航行，水上勘探作业对所在航行水域、停泊水域和回旋水域都有较大影响，增加了许多不安全因素。因此，需要对内河水上勘探施工期的航路规划进行分析研究，找出影响通航安全的主要因素并提出提高通航安全的航路规划要素，提出可行的内河水上勘探施工期航路规划研究。
1.2 研究目的及意义
本文通过对江阴第二通道工程勘探水上作业施工案例的研究学习，分析水上勘探作业对通航安全的影响，做一个基于内河水上勘探作业施工期的航路规划要点研究。
本论文研究对保障内河水上勘探施工期通航安全，提升水上交通安全水平具有较强的实际意义，其研究意义存在于以下两个方面：
1.2.1．理论意义
根据《中华人民共和国水上水下活动通航安全管理规定》（2019年交通运输部第2号令）等规定，编制通航安全保障方案，分析施工期可能存在的通航风险，制定相应的通航安全保障措施，是工程得以实施的前提。内河水上勘探作业施工期航路规划的研究有利于全面认识水上勘探作业对通航环境的影响，深化现有工程通航保障方案的制定与实施。
1.2.2. 实际意义
《内河水上勘探作业施工期航路规划研究》利用对江阴第二通道工程勘探水上作业施工为案例，研究水上勘探作业对通航环境的影响以及水上勘探作业期间航路的规划方案，最后提出切实可行的航路规划方案以增加工程保障方案的容错率。
1.3 国内外研究现状
1.3.1. 江阴水道通航航路规划研究现状
杨君荣在《江阴水道船舶引航风险研究》中提出，江阴水道作为我国水上交通密集区,随着长江南京以下12.5m深水航道二期工程的建设,进出航道的船舶数量显著增加,引航环境越来越复杂,增加了船舶的引航风险。为降低引航风险,保障水域安全,提出基于模糊综合评价法的船舶引航风险评价模型,对江阴水道引航风险进行分析,以期为引航安全提供保障。
冯源基于江阴水道桃花港段长江岸线综合整治工程对位于长江下游江阴水道进口段南岸采用潮汐河工模型试验与二维水流潮汐数学模型计算相结合的方法,研究3个不同岸线整治工程方案对河段河势的影响。制定出既能满足岸线平顺的需要,也能满足该段深水岸线开发利用需求的。
以上文献的阅读，使笔者对江阴水道的自然环境、交通环境、航道条件等相关内容有了初步了解，为本论文研究奠定了一定的基础。二.船舶航路规划研究现状
近年来,随着我国经济和对外贸易的飞速发展,水上运输活动也日益繁忙。随着航运业的蓬勃发展，航路规划越来越受到重视。国内外专家学者对如何合理的定制船舶航行路线进行了大量细致的研究工作，运用不同的定线制方法对船舶通航水域的路线进行规划，有效降低了水上交通事故发生的概率。
1.3.2. 国外研究现状
在《Journal of Coastal Research》中为了提高云计算环境下冷链物流配送的效率，有必要优化冷链物流配送中的航线位置。提出了基于最短路径优化控制的云计算环境下冷链物流配送船路线在线规划算法。
小林弘明采取量化分析的方法，将客观因素例如航道状况对船舶操纵特性的影响进行量化，进而得出通航水域的危险度。新井康夫[8]将影响船舶航行安全的自然环境要素进行量化处理，验证各项指标值与操船危险度之间的影响程度，从而提出安全保障建议。井上欣三[9-10]提出操船环境压力这一概念，建立了基于环境压力下的操船困难度评价方法，并得到了所研究水域的环境压力值。
欧洲学者Brok[11]等从人的角度出发，分析在海上安全事故中人为因素对船舶航行安全的影响。Vladimir M[12]等对环境因素与管理因素进行了研究，提出了航道风险评价系统。Balmat.J.F[13]等提出了一种用于海上安全评估的MARISA模糊方法，可以自动获得可用于决策系统的单个船舶风险因子。
1.4 研究内容与研究思路
1.4.1 研究内容
本文以江阴第二通道工程勘探水上作业施工案例为研究重点，主要研究内容分为以下几部分：
- 江阴水道通航环境分析
- 水上勘探作业对通航环境的影响
- 水上勘探作业期间航路规划方案
- 水上勘探作业施工期航路规划结论研究
学习江阴水道的相关知识，江阴水道通航环境有什么特点，它与工程实施以及安全通航的关联性，再将江阴水道特点与大多数水道进行比较，学习整体水上勘探作业时期航路规划方案规律。
由于本研究是以江阴第二通道水上工程作业为例的研究，勘探作业对江阴水道的通航环境的影响要研究，包括期间桥区通航河段和定线制水域的特点。
在无水上勘探作业时原有航路规划简介以及水上勘探作业期间航路的调整原则及调整方案都需要进行进一步研究。
最后一部分是结论分析，利用上面的第三个内容数据，结合工程类型和工程水域的特殊要求，提出合理的内河水上勘探作业施工期航路规划研究
1.4.2 研究思路
本文的研究对象为江阴第二通道工程勘探水上作业通航安全。水上勘探施工船在水上钻探作业期间保持48小时至72小时持续作业，对通航船舶及通航环境会产生一定的影响，进而影响通航安全。因此本文通过制定水上勘探作业期间航路规划调整原则，提出安全的航路规划，具体思路为：
本文首先从江阴水道自然环境、港口与通航条件、交通环境相关资料和数据收集入手。在充分收集资料的基础上分析水上勘探作业对施工水域的碍航性、船舶交通流以及航道条件的影响。通过学习《关于公布长江江苏段12.5米深水航道船舶最大吃水控制标准的通告》（2018年5月7日，江苏海事局第16号通告）；《长江干线船舶航行富裕水深管理规定（试行）》（长江海事局，2018年9月）；《长江江苏段船舶定线制规定》（2013，交海发[2014]33号）； 《内河通航标准》（GB50139-2014）；制定水上勘探作业期间航路规划调整原则，结合原则制定新方案。最后进行进行航路调整论证以及结论研究总结。具体技术路线如图1-1所示：
图1-1 技术路线图
- 江阴第二通道工程勘探水上作业简介
2.1 江阴第二通道工程勘探水上作业简介
2.1.1 地理位置
江阴第二过江通道工程勘探作业位置位于江阴大桥上游5.0km处，该通道北部穿过六圩港和七圩港，南岸从澄西船厂中部穿过。过江通道大概位置如图2.1.1所示
图2.1.1-1 过江通道概位
通道概位
2.1.2施工内容
水钻的性质，孔的数量，位置，孔的深度和孔的布置原理均由设计部门提供并确定。 共有57个钻孔，钻孔编号为ZK1至ZK57。各孔具体位置如表2.1.2-1所示。
表2.1.2-1 水上钻孔位置布置表（54北京坐标系）
两个直的钻孔平行排列，每条线的孔之间的距离约为80m，左右线之间的距离约为60m如图2.1.2-2所示。
图2.1.2-2 钻探孔位横向与纵向间距示意图
第三章 江阴水道通航环境分析
3.1 自然环境分析
3.1.1 气象条件
江阴市具有旱雨季明显、降水量大、季风气候显著的特点。6月前后开始为一年的梅雨季节，平均年雨量1040.7mm。江阴地区光照条件适宜，一年中太阳辐射月总量为7月和八月最多，年平均气温16.7℃，根据2007年江阴市气象局发布的气候评价显示该年极端最高气温达39.1℃，极端最低气温-4.5℃。可以代表江阴市历年普遍极端温度水平。主要灾害性天气有冰雹、寒潮、大风、暴雨、雷暴、台风、炎热高温等。其中寒潮多爆发于11月和2月，台风多爆发于7-9月，炎热高温以7月居多。
根据江阴市气象站多年观测资料统计，该地区具体气象特征值如下：
- 气温
年平均气温：15.2 摄氏度
最高年平均气温：19.6 摄氏度
最低年平均气温：11.5 摄氏度
最高气温：38 摄氏度
最低气温：-14.4 摄氏度
年平均最低气温：2.3 摄氏度
年平均最高气温：27.8 摄氏度
- 降水量
多年平均降水量： 1002.6mm
年最大降水量： 1342.5mm
年最小降水量： 583.9mm
最大降水量（日）： 219.6mm
- 风向及风速
全年常风向：NE、SE，频率约占18%
次常风向：ESE、SSE，频率约占16%
强风向：NW
次强风向：WSW
最大风速：24m/s
多年平均风速：3.26m/s
6级以上大风天数：年平均15天，历年最多49天
8级以上大风天数：年平均8天，历年最多26天
- 台风
江阴地区由于临近海岸，台风侵袭主要集中在7、8、9月，8月居多。风力集中在6-8级。最近五年该地区主要台风如图3.1.1-1所示
图 3.1.1-1 主要台风统计图
风玫瑰图如图3.1.1-2所示
图3.1.1-2 风玫瑰图
- 雾
该地雾天集中在春、冬季的清晨及夜间，上午10点后基本消散
年平均雾日：29.6天
能见度＜1000m雾日天数：年平均6.5天 年最高11天
持续至上午8时后的雾日：8天
- 雷暴
雷暴日年平均天数：38.9天，春夏季居多
3.1.2 水文条件
江阴水道河段地处于长江入海口，水流多受上游径流和外海潮流的影响，但潮汐作用相对较弱，径流为主要动力塑造河段河床。
（1）径流、泥沙
由于大通至徐六泾之间无大的支流汇入，故采用大通水文站的来水来沙代替江阴河段的来水来沙。考虑到三峡工程蓄水运用的影响，水沙统计年份分为1950～2002年和2003～2015年两个时段，大通站流量、含沙量等特征值统计如表3.1-2~3.1-5所示。
三峡工程入库运行（1950-2002）之前，大同站年均流量为9052亿立方米，年平均流量为28700m3 / s;三峡工程入库运行（2003-2013）后，年平均流出量为82.7亿立方米，年平均排放量为26539立方米/秒，过去几年的最大排放量为92600立方米/秒（1954年8月1日），过去几年的最小排放量为4620立方米/秒（（主要集中在汛期（5- 10月），占全年的70.8％，年径流量分布不均，1954年最大值为1。 3万亿3600亿立方米，到1928年至少为631亿立方米。年径流量是多年，没有明显的趋势，“三峡工程”之后的年径流量变化不大。在这十年的后半段，长江连续数年遭受洪水，1995年和1996年的洪峰流量分别为75500 m3 / s和75100 m3 / s。1998年和1999年的洪峰流量为s。分别为82300 m3 / s和83900 m3 / s。
根据大同站（1950-2015）测得的泥沙数据，在三峡工程（1950-2002）入库前，大同站的年平均泥沙输送量为4.3亿吨，年平均泥沙含量为0.479千克/立方米。是。沉积物最大量为3.24 kg / m3（1959年8月1日），最小量为0.016kg / m3（1999年3月3日），过去几年中最大的沉积物输送量为6.78亿吨。 （1964年）过去的最小泥沙输送量为2.39亿吨（1994年），5至10月大同站的泥沙输送量占全年泥沙输送量的87.41％。 -2015年），大同站的平均泥沙量为1.34亿吨，长期平均泥沙量为0.162 kg / m3，最大年度泥沙量为1.02 kg / m3（2004年9月16日）。 ），最低沉积物含量为0.012千克/立方米（2009年，2014年12月31日），最大沉积物运输量为2.16亿吨（2005年），最小年沉积物运输量为7.118亿吨。 （2011年），其中大同站5月至10月的运沙是全年。金额的80.46％。
表3.1-2 大通水文站流量、泥沙特征值统计表（三峡建库前）
项 目 | 特征值 | 发生日期 | 统计年份 | |
流量 （m3/s） | 历年最大 | 92600 | 1954.08.01 | 1950~2002 |
历年最小 | 4620 | 1979.01.31 | 1950~2002 | |
多年平均 | 28700 | 1950~2002 | ||
含沙量 （kg/ m3） | 历年最大 | 3.24 | 1959.08.06 | 1951~2002 |
历年最小 | 0.016 | 1999.03.03 | 1951~2002 | |
多年平均 | 0.479 | 1951~2002 | ||
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