海事工程回收和保护
在广泛的海事土木工程师的活动中,不可缺少的一项设备是疏浚与它的辅助单位,如斗驳船,拖船,填海单位,和维修船。很少有不需要在不同时间间隔内清除不需要的物质沉积物的可通航港口或海港进路,这些物质的持续积累最终会阻碍航行。随着船舶越来越大型化,疏浚工作显得尤为重要。
疏浚设备的开发已经投入了广泛的研究。通过更复杂的技术,包括在某些情况下对港口和水道进行永久性的剖面改造,努力将疏浚的需要减至最低限度。前面提到的模型研究可以提供最大的帮助。
疏浚
疏浚作业所要清除的物质通常是派生的从两个来源之一或两者的组合。在河口的港口,大量的淤泥由于可用水道增加,水流减速,部分由于盐度增加的影响,它们呈悬浮状向下移动,并倾向于沉积在河口,通常是港口工程的地点。
这一过程产生了显著的农业肥沃地区,如埃及的尼罗河三角洲。虽然在很长一段时间内,这种行为是有很大好处的,但在短期内,它通常是相当大的不便。然而,现代疏浚设备的熟练使用表明了两全其美的可能性。另一个可能阻碍航行的沉积物质来源是沿海漂移,特别是在有相当大潮差的地区。涨潮时经常会带来悬浮物质,其中一部分会在潮汐转向时沉到海底,这时水流的移动是最小的。在没有任何抵消趋势的情况下,就会发生堆积,这又需要疏浚。
多年来,世界上许多疏浚的主力舰队一直以来斗桥式挖泥船操作一个连续移动的开放式铁锹或铲子的链条。在梯子的底部,铲斗被推到物料表面,并在顶部翻转时自动清空,物料落入滑槽,滑槽将其转移到料斗驳船中进行移除。四点系泊系统使该船和斗梯能够被吊到工作面,同时可以向两侧任意方向摆动。通过这种方法,通过调节挖泥船底部梯子的位置,就可以严密地控制通常与海底相当平整的海床。填桶的积极行动使这样的疏浚解决一种硬度相当大的材料,因而可用于挖泥工程和港口发展工程,在这些工程中必须挖掘的土壤不是新近沉积的淤泥或沙子。即使是一些较软的岩石也可以用这种方法移除,如果铲斗的边缘和撕裂齿都是坚硬的。
斗梯式挖泥船的主要缺点是需要精密的固定系泊系统。一次系泊所能覆盖的区域是有限的。连续起吊和更换系泊装置不仅耗时,而且必须在对航行造成最小阻碍的情况下进行,这一要求有时会导致疏浚作业大量中断。
在淤积的淤泥流动性强和积累量大的地区,可以用除尘器经济地清除吸泥机它将混合了淤泥的水泵入敞开的料斗中。通过调整料斗的容量以适应泵的流量,可以使水在料斗中停留足够长的时间以沉积大部分淤泥。需要仔细设计泵送机械,以保证最大淤泥和最小水的连续混合。
最初的抽吸式挖泥船一般在与斗梯式挖泥船相同的锚泊位置操作,但通常是一个不那么精细的系泊系统足够了因为海床的平整可以通过物质的流动性自然发生。拖曳式抽吸式挖泥船的发展消除了大量的提升和系泊设施的铺设,从而取得了显著的进步。这艘船有能力在移动中疏浚,在水道或其他地区上下巡航,一边走一边吸淤泥。这种操作并不能消除对航行的所有干扰,因为工作中的拖曳式吸泥船比工作中的拖曳式吸泥船移动得慢船在正常操舵方式下,阻力明显减小。每次清扫结束时轮到挖泥船的通常是促进采用船首侧推力推进器。
日益增长的趋势,使用疏浚材料的填海目的和适当的条件,为这种目的的破坏提供了吸力疏浚鼓励了它的发展。海床和河自然状态下的底部通常主要由相对柔软的材料组成,可以通过使用正常操作的吸力挖泥船来加深。在必须处理岩石或其他硬物质的地方,条件有利于使用吸力-刀式挖泥船,它在吸头处包含一个强大的旋转螺旋切割机,可将硬质材料切割成碎片。挖泥机的使用增加了挖泥应力,这就要求装备了挖泥机的挖泥船应作为挖泥机来操作静止的用系泊处疏浚。由于这类作业很少在已通车的地区进行,因此阻塞问题通常不是很严重。此外,在现代设备中,在船中加入重铲腿以便在海床上锚定,减少了所需单独铺设系泊装置的数目。
一个有用的辅助设备的所有上述是抓斗式挖泥船,自行或拖到现场。抓斗式挖泥船特别适合于疏浚接近现有码头墙体或其他结构的损坏风险最小,抓斗设备通常能够抬起单个巨石。屡见不鲜,抢挖泥都有价值用于维护疏浚,特别是在限制区域,淤泥具有足够的流动性,以平几乎不可避免地留下的单个洞。虽然抓斗的回落发生在铲斗空的情况下,在一定程度上是无生产力的,但熟练的操作人员可以将这一因素减少到最低限度,并且一些大型船只同时操作四个抓斗,可以实现相当大的产量。
挖泥船的特点是将其输出物交付给旁边的料斗驳船,或者在自行挖泥船的情况下,交付给包含在其自身结构中的料斗舱。在拖吸式挖泥船的情况下,这些料斗室是必不可少的,但在其他情况下,它们的价值取决于环境和所选择的废渣处理方法。当涉及到一个较长的旅程的沉积地区,显然是更经济的,让挖泥船继续工作,并在不同的驳船清除废渣。
当行程较短,只需要倾倒废渣时,为了达到这个目的,料斗设有可打开的底部,只需使用一艘船,就可以经常在疏浚区和废渣场之间建立一个经济的工作循环。
的特例是侧臂疏浚排放直后侧;通过使工作与潮流的适当状态相吻合,这种安排确保了潮汐操作清除疏浚的淤泥。
疏浚出来的垃圾越来越少地通过倾倒在海里的方式处理,而这种做法曾经几乎是普遍的;相反,它被用于从海洋和前海岸开垦土地。这种填海造地的过程受到了土地价值上升的刺激,而且人们发现,在许多情况下,被带到海里的战利品经常会回来。这一现象已经通过水力模型和将放射性示踪剂少量地与倾倒的废渣混合进行了研究后续用盖革计数器跟踪运动。
为疏浚和填海联合作业,已经开发了各种程序。如果要疏浚的地区和要填海的地区很接近,整个作业可由一艘单吸式挖泥船通过浮动管道抽到岸上进行。通常情况下,当两个地点之间有相当远的距离时,用斗式驳船运输更经济。在填海现场,驳船可以用抽吸式填海装置抽出,也可以偶尔将装载的货物倾倒在底部;从那里的材料可以泵上岸的单位作为一个固定的吸力疏浚。
填海区域的布局是一个需要进行充分科学调查的问题,包括拟通过这些区域提供的任何通航水道的充足性和随后的维护,固体沉降时用于容纳泵漏的堤岸的设计,以及为获得固体物质的最大回收而输送点和径流点的相对位置。以这种方式进行的填海计划,可以同时确保更有价值的新土地和改善航运设施。
的三角洲计划
在本节开始时,有人指出海上工程有两大目标:改善交通和土地开垦和保护。在第二类中,人类智慧的杰出例子是荷兰人民长期努力保护他们的国家,荷兰的大部分地区如下所示海平面宜居且多产。
这些努力的目的通常是双重的:首先是恢复、开垦和保留更多的土地以供占领;其次防止海水渗入水位无论是恢复的土地还是原来的土地,如果不加以阻止,将严重降低甚至完全破坏农业用地的价值。第二个目的有时被描述为“推后盐线”。
第一个目的的一个主要例子是1926-32年的围栏,通过一个堤长约17英里的一个大入口被称为Zuiderzee(重命名艾塞尔湖在它的圈地之后)。自那以后,这一水域的相当大的区域已经通过将挖沙泵上岸来填海,进一步的填海工作要么正在进行中,要么计划在将来进行。然而,该地区的很大一部分将保持为淡水湖河流的流动艾塞尔河它是从莱茵河的一个出水口起飞的列克或内德莱茵河,就在阿纳姆以南。在20世纪60年代,人们发现有必要放置一个大坝越过Lek下面起飞的IJssel分流增加的数量莱茵把水从IJssel降到IJsselmeer。的成长航运交通运河,连接阿姆斯特丹在北海,其锁定操作必须排出大量的盐水流入艾瑟尔河,否则就会使艾瑟尔河淡水流动的影响失效。
为了保持沥角的通航,尽管水量减少,但在下游又修建了两座大坝鹿特丹这三座大坝都能在莱茵河洪水泛滥时开启。
第二个目的是海水淡化它一直是三角洲计划的核心,是最有想象力的计划之一土木工程曾经进行过的项目。触发三角洲计划的事件是1953年2月1日的灾难性洪水臭名昭著的北海潮水使水位高于以往的记录,超过了许多现有的堤坝,造成了巨大的破坏和大面积农田的盐污染。汹涌的巨浪也在河的另一边造成了相当大的洪水和破坏英吉利海峡位于美国东部和东南海岸英格兰.统计研究表明,预计这种程度的潮汐至少每300年出现一次。
的弱点荷兰的莱茵河和莱茵河河口形成的几个深河口是抵御洪水的防御措施Maas河流流经这些河流的大部分水都流入北海。在这些进水口的海岸周围有许多英里长的堤坝,维护这些堤坝是一个持续的负担,加强和提高堤坝以防止1953年灾难性洪水的重演是一项相当大的工程。
人们认为,最经济的结果将是在主要的海岸线上,通过在入海口上修建一系列水坝,将海洋封闭起来。通过这种方式,大约435英里的堤坝将被切断直接的海上攻击,并减少到次要功能,而可能仍然需要维护的新大坝的总数只有19英里。通过保存和控制至关重要的从莱茵河和马斯河流出的河流,河口本身将逐渐转变为淡水湖,从而极大地促进了“盐线的后退”。
在这个方向上的一个次要影响是,由于河口河口水位的提高,特别是在最北端的河口哈林夫列特,流向鹿特丹的淡水流量将增加。这一结果将大大有助于鹿特丹地区的海水脱盐工作,该地区的盐线渗透到内陆的程度已达到令人震惊的程度,这是由于到港口的通航途径得到了改进建设被称为新航道从荷兰钩。
另一个好处是大陆和迄今为止有些孤立的国家之间的通讯有了很大的改善社区在海湾之间的岛屿上;横跨入海口的新水坝将为公路提供基础。
三角洲计划的建设计划花费了将近四分之一个世纪的时间总成本在荷兰的国家预算中占很大比例。
尽管该计划的作者强调,这不是一个适当的土地填海计划(它将创造很少或没有额外的土地),毫无疑问,为填海工作开发的许多技术对执行该计划具有极大的价值,相反,在项目过程中吸取的经验教训无疑将在世界各地未来的填海工作中得到有用的应用。
因此,为了在Haringvliet大坝上建造水闸,这是必要的,以提供在战争时期的河水逃生洪水在当时,由于不断地在海床上沉积沙子,直到海平面高于水面,在几乎是开阔的海面上形成了一座可以工作的岛屿。快速防水的程序,这样创建的银行已被带到一个高度效率.这是通过使用尼龙地毯或沥青的特殊高速放置机器来完成的。前者取代了以前使用压着石头的细麻布床垫的良好实践,因为现在已经没有足够速度覆盖大面积所需的劳动力了。
大坝最后缺口的关闭是一项危险的操作,因为在这一阶段有大量的水从狭窄的剩余缺口冲过δ通过使用混凝土沉箱漂进缝隙中,并在位置上凿沉。在那里,技术已经从使用固体壁沉箱的缺点是突然关闭缺口,从而带来危险,发展到使用带有自己的水闸的沉箱,从而允许水流继续,直到所有水都到位,水闸可以安全关闭。
约翰·霍姆斯·杰勒特