一种优化半掩护港区防波堤平面布局的判别方法技术

本发明专利技术涉及港口平面规划及方案比选领域，尤其涉及一种优化半掩护港区防波堤平面布局的判别方法，包括：利用优化半掩护港区防波堤的水文历史数据获取潮流数学模型；利用所述潮流数学模型获取优化半掩护港区防波堤的模拟结果；根据所述优化半掩护港区防波堤的模拟结果得到优化半掩护港区防波堤平面布局的判别结果，通过收集工程海域的水文实测历史数据，构建了潮流数学模型，基于水文实测数据对潮流模型开展了验证工作，并拟合得到了曲线公式。基于数学模型模拟结果和拟合曲线公式，判别出防波堤开口宽度在哪个区间对水域影响面积减小的最快，从水动力角度推断最优的防波堤平面布局，为港区的平面规划提供参考，上述判别方法直观、省时、有效。有效。有效。

【技术实现步骤摘要】
一种优化半掩护港区防波堤平面布局的判别方法


[0001]本专利技术涉及港口平面规划及方案比选领域，具体涉及一种优化半掩护港区防波堤平面布局的判别方法。

技术介绍

[0002]随着我国对环境保护和生态修复工作的重视，在港口规划阶段尽可能优化港口平面布局，减小对周边环境影响是十分重要的。近年来国内许多学者针对港区防波堤的布局开展了研究，研究多采用数值模拟的手段，以改善港区环境生态为目标，提出了优化防波堤口门及布局的措施。现有的研究方法多基于数值模拟的单一手段，且研究对象多基于环抱式港池，港区仅存在唯一口门，且为服务项目工期的要求，研究方案数量受限，且计算花费时间较长。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种优化半掩护港区防波堤平面布局的判别方法，通过采用数值模拟与曲线判别相结合的手段，为半掩护港区防波堤的平面布局及优化提供参考，达到更加直观和省时的目的。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种优化半掩护港区防波堤平面布局的判别方法，包括：利用优化半掩护港区防波堤的水文历史数据获取潮流数学模型；利用所述潮流数学模型获取优化半掩护港区防波堤的模拟结果；根据所述优化半掩护港区防波堤的模拟结果得到优化半掩护港区防波堤平面布局的判别结果。
[0005]优选的，利用优化半掩护港区防波堤的水文历史数据获取潮流数学模型包括：基于MIKE21/FM得到初始潮流数学模型；利用所述初始潮流数学模型输出潮流模拟初始结果；根据所述潮流模拟初始结果与优化半掩护港区防波堤的水文历史数据的差值得到潮流数学模型。
[0006]进一步的，所述基于MIKE21/FM得到初始潮流数学模型包括：根据优化半掩护港区防波堤获取对应初始潮流数学模型的计算范围；利用所述初始潮流数学模型的计算范围根据非结构化的三角网格进行剖分处理得到初始潮流数学模型的计算网格；利用所述初始潮流数学模型的计算网格基于MIKE21/FM得到初始潮流数学模型。
[0007]进一步的，根据所述潮流模拟初始结果与优化半掩护港区防波堤的水文历史数据的差值得到潮流数学模型包括：基于中国潮汐模型得到潮流模拟的潮位边界；利用所述潮流模拟的潮位边界基于初始潮流数学模型通过潮位过程控制得到潮
流模拟初始结果；判断所述潮流模拟初始结果与水文实时数据的差值是否小于验证阈值，若是，则利用初始潮流模型作为潮流数学模型，否则，放弃处理；其中，验证阈值包括潮位误差为正负10cm，涨落潮平均流速误差为15%，涨落潮平均流向误差为15
°
。
[0008]进一步的，利用所述潮流数学模型获取优化半掩护港区防波堤的模拟结果包括：当所述潮流数学模型满足验证阈值时，基于所述潮流数学模型获取不同优化半掩护港区防波堤平面布局的防波堤开口方案的模拟结果；当所述潮流数学模型不满足验证阈值时，放弃处理。
[0009]优选的，根据所述优化半掩护港区防波堤的模拟结果得到优化半掩护港区防波堤平面布局的判别结果包括：利用所述优化半掩护港区防波堤的模拟结果得到影响水域面积与开口宽度的拟合曲线；利用所述影响水域面积与开口宽度的拟合曲线建立面积宽度拟合曲线公式；利用所述优化半掩护港区防波堤的模拟结果与面积宽度拟合曲线公式得到优化半掩护港区防波堤的开口方案对应开口最优范围；利用所述开口最优范围得到优化半掩护港区防波堤平面布局的判别结果；其中，拟合曲线为优化半掩护港区防波堤平面布局的不同防波堤方案的影响水域面积与防波堤开口宽度变化的曲线。
[0010]进一步的，利用所述影响水域面积与开口宽度的拟合曲线建立面积宽度拟合曲线公式包括：
[0011]其中，x为防波堤开口宽度，y为影响水域面积。
[0012]进一步的，利用所述开口最优范围得到优化半掩护港区防波堤平面布局的判别结果包括：判断所述优化半掩护港区防波堤平面布局的防波堤开口范围是否处于优化半掩护港区防波堤开口最优范围内，若是，则优化半掩护港区防波堤平面布局的判别结果为最优，否则，优化半掩护港区防波堤平面布局的判别结果不为最优；其中，开口最优范围与优化半掩护港区防波堤的水域面积变化趋势对应。
[0013]与最接近的现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术提供的一种优化半掩护港区防波堤平面布局的判别方法，通过收集工程海域的水文实测历史数据，构建了潮流数学模型，基于水文实测数据对潮流模型开展了验证工作，计算了半掩护港区防波堤不同开口宽度方案下，工程建设对周边水域影响，绘制了影响周边水域面积随开口宽度变化的曲线，并拟合得到了曲线公式。基于数学模型模拟结果和拟合曲线公式，判别出防波堤开口宽度在哪个区间对水域影响面积减小的最快，从水动力角度推断最优的防波堤平面布局，为港区的平面规划提供参考，上述判别方法直观、省时、有效。
附图说明
[0014]图1是本专利技术提供的一种优化半掩护港区防波堤平面布局的判别方法的流程图；图2为本专利技术提供的一种优化半掩护港区防波堤平面布局的实际应用方法的流程图；图3为本专利技术提供的一种优化半掩护港区防波堤平面布局的实际应用方法的港区平面布置图；图4为本专利技术提供的一种优化半掩护港区防波堤平面布局的实际应用方法的计算域范围、网格剖分及插值地形图；图5为本专利技术提供的一种优化半掩护港区防波堤平面布局的实际应用方法的工程后局部的网格剖分及插值地形图；图6为本专利技术提供的一种优化半掩护港区防波堤平面布局的实际应用方法的历年水文测站布置图；图7为本专利技术提供的一种优化半掩护港区防波堤平面布局的实际应用方法的2013年大范围海域潮位及流速、流向验证图；图8为本专利技术提供的一种优化半掩护港区防波堤平面布局的实际应用方法的2018年局部海域潮位及流速、流向验证图；图9为本专利技术提供的一种优化半掩护港区防波堤平面布局的实际应用方法的不同防波堤开口方案对周边水域的流速影响图；图10为本专利技术提供的一种优化半掩护港区防波堤平面布局的实际应用方法的影响水域面积随开口宽度变化拟合的曲线及曲线公式。
具体实施方式
[0015]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。
[0016]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]实施例1：本专利技术提供了一种优化半掩护港区防波堤平面布局的判别方法，如图1所示，包括：S1、利用优化半掩护港区防波堤的水文历史数据获取潮流数学模型；S2、利用所述潮流数学模型获取优化半掩护港区防波堤的模拟结果；S3、根据所述优化半掩护港区防波堤的模拟结果得到优化半掩护港区防波堤平面布局的判别结果。
[0018]S1具体包括：S1
‑
1、基于MIKE21/FM得到初始潮流数学模型；S1
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2、利用所述初始潮流数学模型输出潮流模拟初始结果；S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种优化半掩护港区防波堤平面布局的判别方法，其特征在于，包括：利用优化半掩护港区防波堤的水文历史数据获取潮流数学模型；利用所述潮流数学模型获取优化半掩护港区防波堤的模拟结果；根据所述优化半掩护港区防波堤的模拟结果得到优化半掩护港区防波堤平面布局的判别结果。2.如权利要求1所述的一种优化半掩护港区防波堤平面布局的判别方法，其特征在于，利用优化半掩护港区防波堤的水文历史数据获取潮流数学模型包括：基于MIKE21/FM得到初始潮流数学模型；利用所述初始潮流数学模型输出潮流模拟初始结果；根据所述潮流模拟初始结果与优化半掩护港区防波堤的水文历史数据的差值得到潮流数学模型。3.如权利要求2所述的一种优化半掩护港区防波堤平面布局的判别方法，其特征在于，所述基于MIKE21/FM得到初始潮流数学模型包括：根据优化半掩护港区防波堤获取对应初始潮流数学模型的计算范围；利用所述初始潮流数学模型的计算范围根据非结构化的三角网格进行剖分处理得到初始潮流数学模型的计算网格；利用所述初始潮流数学模型的计算网格基于MIKE21/FM得到初始潮流数学模型。4.如权利要求2所述的一种优化半掩护港区防波堤平面布局的判别方法，其特征在于，根据所述潮流模拟初始结果与优化半掩护港区防波堤的水文历史数据的差值得到潮流数学模型包括：基于中国潮汐模型得到潮流模拟的潮位边界；利用所述潮流模拟的潮位边界基于初始潮流数学模型通过潮位过程控制得到潮流模拟初始结果；判断所述潮流模拟初始结果与水文实时数据的差值是否小于验证阈值，若是，则利用初始潮流模型作为潮流数学模型，否则，放弃处理；其中，验证阈值包括潮位误差为正负10cm，涨落潮平均流速误差为15%，涨落潮平均流向误差为15
°
。5.如权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚姗姗，庞启秀，张娜，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：