Analysis of Safe Span Length and Fatigue Life of Submarine Pipelines     

HE Zhang-feng  WEI Yuan  LIU Shu-lin 《中国海洋工程》2020,(1):119-130

Owing to the complex environmental conditions, suspension could induce complicated forces on submarine pipelines and even cause vortex-induced vibration, resulting in fatigue damage of pipelines. Through aiming at the 28-inch submarine pipeline in the East China Sea, the pipeline was segmented according to the similarity, considering the factors of pipe assembly, typhoon, current, wave and seabed topography. The effects of span length on natural frequency in each section of submarine pipeline were analyzed by finite element model. The maximum safe span length allowed by each pipeline section was verified by fatigue cumulative damage theory, and the fatigue life of each pipeline section were predicted. The results showed that each order natural frequency of the pipeline decreased with the increase of span length. The calculated results of empirical formulas were much smaller than those of the FEM analysis. The increase of the gap between the suspended pipeline and the seabed was beneficial to enhance the fatigue life of the suspended pipeline.  相似文献   

后挖沟深度对深海海底管道屈曲影响数值分析     

李修波  刘可安  王华昆  王鸿飞 《海洋工程》2020,38(3):152-160

鉴于海底管道的服役水深越来越深,主要采用犁式挖沟机对预铺设于海床之上的海底管道采取后挖沟的方式将海底管道埋设于海床之下,以保护其免受不必要的损伤。针对后挖沟深度H是海底挖沟机的重要设计参数,也是影响管道悬跨的重要因素的问题,对SMD(UK)犁式挖沟机展开参数优化,确保作业过程中悬跨段管道在外部静水压力作用下,海底管道不会发生屈曲破坏。采用ABAQUS软件,分别建立了作业前和作业中两种工况下的悬跨模型,分析机械手对接触部分管道的损伤,结果显示,作业中的机械手对悬跨管道的损伤更大;同时,建立了作业中不同管径下,后挖沟深度对管道损伤的安全裕量关系曲线。进一步,结合作业中不同挖沟深度下的管跨段屈曲数值模型,对处于外部静水压力作用下的悬跨管的屈曲失效展开分析,结果显示,随着后挖沟深度的加大,不同管径下的悬跨段管道局部出现塑性压溃的临界压力值不断降低;管道外径的增大,降低了同一后挖沟深度下发生屈曲失效的压力值。最后,在后挖沟深度与外部静水压力组成的区域内,建立屈曲失效临界关系曲线,并划分出工作区和压溃区,为深海管道后挖沟埋管的施工提供工程参考。  相似文献   

Quantitative estimation of submarine groundwater discharge using airborne thermal infrared data acquired at two different tidal heights     

Ki‐mook Kang  Duk‐jin Kim  Yunjee Kim  Eunhee Lee  Bong‐Gwan Kim  Seung Hee Kim  Kyoochul Ha  Dong‐Chan Koh  Yang‐Ki Cho  Guebuem Kim 《水文研究》2019,33(7):1089-1100

Submarine groundwater discharge (SGD) plays an important role in coastal biogeochemical processes and hydrological cycles, particularly off volcanic islands in oligotrophic oceans. However, the spatial and temporal variations of SGD are still poorly understood owing to difficulty in taking rapid SGD measurements over a large scale. In this study, we used four airborne thermal infrared surveys (twice each during high and low tides) to quantify the spatiotemporal variations of SGD over the entire coast of Jeju Island, Korea. On the basis of an analytical model, we found a linear positive correlation between the thermal anomaly and squares of the groundwater discharge velocity and a negative exponential correlation between the anomaly and water depth (including tide height and bathymetry). We then derived a new equation for quantitatively estimating the SGD flow rates from thermal anomalies acquired at two different tide heights. The proposed method was validated with the measured SGD flow rates using a current meter at Gongcheonpo Beach. We believe that the method can be effectively applied for rapid estimation of SGD over coastal areas, where fresh groundwater discharge is significant, using airborne thermal infrared surveys.  相似文献   

空间互相关方法在分析海底沙波迁移规律中的应用     

甘雨  马小川  阎军 《海洋学报》2019,41(4):42-52

海底沙波具有显著的活动性并能够对海底工程设施造成潜在威胁，因此对海底沙波活动性的评估一直以来受到广泛关注。目前大多数研究者仍利用平面剖面对比来分析海底沙波的迁移特征。然而，该方法难以全面高效地获取海底沙波二维平面迁移矢量。本文基于2007年和2009年的高分辨率多波束测深数据，详细阐述了空间互相关方法在分析北部湾东南海域海底沙波迁移规律中的应用过程。利用实测数据进行对比分析，获得了研究区海底沙波的活动特征，并进一步讨论了空间互相关算法中不同参数的选取对结果的影响。结果显示，利用空间互相关分析方法能够有效获取海底沙波二维迁移矢量，获得的海底沙波迁移速率和迁移方向与前人研究成果吻合，表明了该方法的可行性和可靠性。但在对实际DTM数据进行空间互相关分析时，需根据海底沙波形态、数据质量等因素选取合适的参数及矢量获取方法。本研究实验了一种确定海底沙波迁移规律的新方法，该方法将有效提升获得海底地形变化规律的效率和准确度，可获得更加精细的海底地形动力过程。  相似文献   

深海滑坡灾害的物质点法模拟     

董友扣  马家杰  王栋  RANDOLPH Mark 《海洋工程》2019,37(5):141-147

深海滑坡可以沿着斜坡搬运大量沉积物,是危害巨大的海洋地质灾害之一。评估深海滑坡的流滑机制并量化分析其对海底结构物的冲击对海洋资源的开发利用至关重要。采用物质点法对滑坡的滑动特性进行了总应力分析。设计了三组不同的土体、海床参数,展现了三种不同的滑动形态:延展、块体和扩张。随后复现了流滑体对部分暴露管线的冲击过程,并对冲击力的稳定值进行了分析,分析中考虑了流滑体的惯性、抗剪强度和静压力的影响。研究表明,物质点法能够用于模拟深海滑坡的流滑过程及其对海底结构物的冲击,可以为海洋工程中的实际设计工作提供服务。  相似文献   

冷空气强风在大型城市中的精细结构和形成机制     

向杰勋  陈桂兴  姜平  吴乃庚  温之平 《大气科学》2019,43(3):577-597

地面强风可直接造成人员伤亡和经济损失,严重影响出行安全、工农业生产等社会秩序。强风的发生与天气系统和复杂下垫面的共同作用密切相关,在城市区域尤为明显。受数值模拟技术和计算资源的限制,对实际天气条件下大范围城区的强风现象进行建筑物分辨率的大规模数值模拟研究仍是一个挑战。本研究利用中尺度气象模式嵌套流体计算动力模式的超高分辨率局地气象预报系统,对强冷空气过程造成广州市区的一次强风事件进行数值模拟,深入探讨强风的精细结构和形成机制。结果表明,伴随着强冷空气入侵,广州市区的平均风速和风场高频扰动均明显增强,且在城市冠层顶尤为明显,呈现区域不均匀的三维结构,数值模拟与地面观测相一致。较大范围的强风速和阵风主要出现在建筑物较为低矮的老城区上空,并持续影响下游河道等开阔区域。在高层建筑密集的新城区,虽然整体风速明显减弱,但能在平行风向的街道狭管和下游区域形成局地强风。特别是,超高层建筑群引起显著的垂直环流,导致强风扰动向下传播,造成最大风速达8 m s?1的地面局地强风,阵风指数接近2。上游建筑群引起的风场扰动呈现大尺度湍流结构,能沿着平均气流传播影响数公里之远的下游地区。当风场扰动经过广州塔等单体超高层建筑时,可在其两侧绕流区再次加强,形成局地强风。局地强风和阵风还出现在垂直于风向排列的沿江高层建筑群的侧边,与建筑屏风的阻挡效应和缺口溢出有关。研究结果促进认识城市强风的时空特征和物理机制,有助于提升城市气象的精细化预报水平。  相似文献   

阻塞形势下内蒙古东南部地区一次冷涡暴雨过程水汽特征分析     

马素艳  伊娜娜  赵斐  张旭 《气象与环境学报》2019,(2):1-8

使用常规观测资料、FY-2G卫星及1°×1°的NCEP再分析资料,对2017年7月6—7日内蒙古东南部地区一次冷涡暴雨天气过程进行分析。结果表明:在稳定的"一槽一脊"型环流背景下,阻塞高压稳定维持,西风槽东移受阻移动缓慢,加深为涡,暴雨发生在冷涡发展加强阶段;低空急流建立,一方面形成偏南水汽输送,为暴雨提供源源不断的水汽,水汽收支主要集中在700 hPa以下,暴雨发生前水汽净收入明显增大,南、北边界水汽贡献率大;另一方面,偏南暖湿气流的输送使不稳定层结建立,能量在暴雨区积聚,偏南低空急流与高空急流耦合,又为暴雨发生提供了动力条件;暴雨发生前后湿度场变化显著,大气可降水量最大达到55—60 kg·m^-2,且暴雨发生前增幅显著,增幅近2倍。暴雨区700 hPa (850 hPa)上比湿不低于7 g·kg^-1(12 g·kg^-1),强降水出现在水汽图上白亮区断裂消失后,高层比湿峰值附近和相当黑体温度<230 K为强降水高发区。  相似文献   

一次强飑线过程极端大风的中尺度分析          下载免费PDF全文

沈杭锋  方桃妮  蓝俊倩  翟国庆  苏涛 《气象学报》2019,77(5):806-822

利用常规气象观测资料、区域自动气象站加密观测资料和GFS 0.25°×0.25°逐6 h的分析场数据以及多普勒雷达、风廓线等资料,通过背景形势场分析、物理量诊断分析和中尺度分析,对2018年3月4日发生在华东地区的强飑线天气过程进行了诊断分析。结果表明,这次过程具有发生时间(季节)早、移速快、范围广、致灾强等特点,是一次比较少见的早春(冬末)十分强烈的飑线天气过程,是在高空急流辐散区、低空西南急流轴前端、低涡南侧的暖区中发展起来的。飑线过程的地面要素变化十分剧烈,地面有强冷池,与飑线前暖空气之间构成了强的水平温度梯度,致使飑线强度更强;飑线经过时气压涌升所形成的雷暴高压、强气压梯度以及飑线的快速移动均有利于地面极端大风的出现。飑线发展过程中观测到弓形回波、超级单体等强天气系统。中高层动量下传和光滑湖面、喇叭口、狭管效应等特殊地形对于大风的增强效应比较显著,这些因素也加剧了地面极端大风的形成。   相似文献   

天山北坡2次暴雪过程机理分析     

庄晓翠  李健丽  李博渊  李如琦 《沙漠与绿洲气象(新疆气象)》2019,13(1):29-38

利用FNL及常规资料,对比分析了2010年2月22—24日(过程Ⅰ)和2015年12月10—13日(过程Ⅱ)天山北坡2次暴雪过程。结果表明,暴雪区上空θse锋区陡立和条件性对称不稳定及次级环流是形成暴雪的主要机制。不同点是:过程Ⅰ暴雪产生在西西伯利亚低涡底部强锋区上,南北支短波槽汇合的区域,冷高压为西北路径;过程Ⅱ是乌拉尔山大槽东移北收,冷高压为偏西路径;2次过程在温压的时间演变上有显著的区别。在高低空配置上也有明显的区别:过程Ⅰ 500 hPa以下为暖平流,以上为冷平流,低层为暖湿结构;过程Ⅱ 700 hPa以下为冷平流,700—600 hPa为暖平流,低层有湿冷空气锲入。过程Ⅰ暴雪区位于θse锋区上,锋区低层强,中高层弱;过程Ⅱ暴雪区位于θse锋区中后部,锋区低层弱,中高层强。水汽输送和输入量及比湿过程Ⅰ大于过程Ⅱ。  相似文献   

北疆寒潮天气分析及预报     

张俊兰  牟欢  谢葭颖 《沙漠与绿洲气象(新疆气象)》2015,9(5):11-18

利用1998-2014年20场北疆典型寒潮天气过程的高空、地面和数值预报产品资料,对北疆寒潮天气进行了环流分型和区域分型,总结了环流型与冷空气路径、区域类型的对应关系,重点统计了不同季节北疆寒潮爆发前一天内500hPa脊前北风急流、锋区强度、中低空冷空气强度、地面冷高压等特征量的平均值和最大、最小值,并检验欧洲ECMWF数值预报产品在北疆寒潮天气预报中的预报能力,为北疆寒潮精细化预报提供了技术参考。  相似文献