崔鑫 中交广州水运工程设计研究院有限公司

自航耙吸船舱容大，抗风浪能力强；单船作业，辅助设备少；在行进中挖泥，调头灵活方便，对周围航行的船舶影响小。不但适合在沿海港口、航道、宽阔的江面和船舶锚地作业，而且适应多种土质的浚挖，生产效率高。耙吸船以其多种优点已成为疏浚作业的主力军。

但自航耙吸船施工作业时，由于耙头对土质的扰动和装舱溢流等因素，不可避免地使部分海（河）底床沉积物再次悬浮于水中，形成瞬时的高含沙线源并随水流输移、扩散。作业现场可见到耙吸船下耙施工时其船体两侧形成带状悬移质混浊区，导致施工区附近水域局部水体出现间歇性的混浊度增加，水的透明度下降，对施工区附近海域环境造成一定影响。本文采用三维水沙数值模型，以厦门港航道疏浚工程为例，对耙吸船疏浚施工引起的悬浮物扩散进行数值分析。

1.数学模型

1.1 基本方程

通过流体静力平衡和Boussinesq近似求解N-S方程，其控制方程如下：

动量方程：

连续性方程：

输运方程：

状态方程：

1.2 推算条件设置

图1 模型计算网格

表1 泥沙模块参数设置表

图2 潮位过程验证图（红线：计算值，蓝点：实测值）

图3 流速过程验证图（红线：叠加风场后的计算值，蓝点：实测值，黑线：未叠加风场的计算值）

图4 含沙量验证过程图（红线：模型，蓝点：实测）

考虑外海海流的作用，并为尽量消除边界效应，模型区域选定在23.9°～24.7°N、117.9°～119°E之间。平面网格使用SMS（Surface-water Modeling System）建立高精度非结构三角网格（图1），共28655个节点、55356个网格单元，湾内网距均在50m左右，外海最大网距为500m。……