i-SDEPCI海上风电桩基冲刷检测分析系统的设计与实现.pdf
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1、152http:/电 力 勘 测 设 计增刊1耦合作用下海上风电机组的载荷特性研究表明,波浪对机组塔筒底部结构载荷影响较大。常增亮4等针对海上风电工程结构安全监测的需求构建了水上、水下一体化安全监测体系基础框架。关于风电桩基冲刷检测数据处理分析相关DOI:10.13500/j.dlkcsj.issn1671-9913.2023.S1.027i-SDEPCI海上风电桩基冲刷检测分析系统的设计与实现尤超帅,高兴国(山东电力工程咨询院有限公司,山东济南250013)摘要:由于海洋环境条件复杂,动态冲刷情况下的冲刷量计算分析系统研发处于空白,且手动计算冲刷量较为繁琐,无法满足日益增长的海上风机基础维护
2、需求。基于 TIN 的冲填量计算方法,实现 i-SDEPCI 海上风电桩基冲刷检测分析系统,可便捷开展海上风电桩基冲填计算分析等工作。通过在江苏滨海南H3#风电场的应用,计算结果与南方 CASS 的计算精度基本一致,平均误差为-2.12 m3,均方根误差为 5.09 m3,相对误差百分率为 1.54%,决定系数 R2为 0.998,可用于海上风电工程单桩基础及多桩基础冲刷检测相关工程计算。关键词:海上风电;桩基冲刷;填挖方;滨海南 H3#中图分类号:P2 文献标志码:A 文章编号:1671-9913(2023)增刊1-152-06Design and Implementation of i-S
3、DEPCI Offshore Wind Turbine Pile Erosion Detection and Analysis SystemYOU Chaoshuai,GAO Xingguo(Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Co.,Ltd.,Jinan 250013,China)Abstract:Due to the complex Marine environmental conditions,the research and development of the brush volume calculatio
4、n and analysis system in the case of dynamic scour is blank,and the manual calculation of the brush volume is cumbersome,which cannot meet the increasing needs of offshore fan foundation maintenance.The TIN-based filling capacity calculation method implements the i-SDEPCI pile foundation erosion det
5、ection and analysis system for offshore wind power,which can facilitate the calculation and analysis of pile foundation for offshore wind power.Based on the application in the South H3#wind field of Binhai,Jiangsu Province,the calculated accuracy of CASS is basically consistent with that of CASS in
6、South China.The average error is-2.12 m3,the root mean square error is 5.09 m3,the relative error percentage is 1.54%,and the coefficient of determination R2 is 0.998,which can be used to calculate the scour detection of single pile foundation and multi-pile foundation in the offshore wind power eng
7、ineering.Keywords:offshore wind power;pile erosion;fill in the excavation;H3#Binhai South*收稿日期:2023-02-28 第一作者简介:尤超帅(1996),男,硕士,主要从事电力工程勘察测绘等工作。0引言海洋环境中气象条件复杂、地质条件及海况恶劣,导致海上风机冲刷监测运维难度较大1。于徽2等结合实地调研制定了海上风电安全作业过程中的风险管控措施。付德义3等对风浪153i-SDEPCI海上风电桩基冲刷检测分析系统的设计与实现http:/ 工程勘测 增刊1 系统目前研发及应用较少,不利于相关工程应用的流程化、
8、便捷化以及作业效率的提升。本文着眼于海上风电工程结构安全监测体系基础框架主要技术流程中的监测数据处理与分析、监测结果对比分析与评价 2 个部分,主要进行风机冲刷系统设计、实现及应用。1研究区概况江苏滨海南 H3#项目位于江苏省盐城市滨海县废黄河口扁担港口之间的近海海域,滨海港水域港界南侧,离岸距离 36 km,海底地形变化较小,水深约 18 20 m,装机规模 300 MW,安装 75 台单机容量 4 MW 海上风电机组,配套建设 1 座 220 kV 海上升压站和陆上集控中心。该项目于 2020 年 4 月份完成首台风机吊装,8 月份开展首次桩基冲刷监测,10 月份首批风机并网。滨海南 H3
9、#项目与滨海北 H1#100 MW、滨海北 H2#400 MW 共同构成亚洲规模最大的海上风电集群,对促进地方经济绿色发展、拉动地区能源转型升级发挥重要意义。2系统设计及实现2.1 研究方法水下地形分析中,冲填量的计算方法主要有断面法、散点法和三角网法等5-8:断面法通过对封闭区域等间隔划分断面,结合剖面面积和断面间隔计算规划区域的填挖方体积,计算结果随断面间隔而变化;散点法采用面积加权平均计算当前格网填挖方量,适用于局部区域内高程变化较小的地形,散点数量对计算结果影响较大;三角网法把离散高程点按照 Delaunay 剖分方法构建不规则三角网(triangulated irregular ne
10、twork,TIN),多 个三角网构建了基于 TIN 的数字地表模型(digital surface model,DSM),每个三角网所对应的冲填量汇总后即为最终的填挖方量。冲填量计算系统采用基于 TIN 的冲填量计算方法,该方法系统性能优,可较好地顾及平原和山地等不同地形地貌特征。冲刷量计算通过对多波束测量测线的条带数据矢量化、网格化处理得到标准化数字高程模型(digital elevation model,DEM)栅格数据,结合风机桩位设计及施工坐标进行指定区域的边界范围绘制、环形面状区域绘制、区域数据提取,并计算高程最大值、最小值和平均值,环形区域的平均值用作当前风机研究区域的规划目标高
11、程值。系统冲填量计算分析算法流程如图 1 所示。?(X?Y)?D?100 m100 m?DEM?TIN?图1冲填量计算分析算法流程图154http:/电 力 勘 测 设 计增刊12.2 整体架构桩基冲填计算分析系统可归纳概括为 8 个模块:项目管理模块、数据管理模块、视图操作模块、数据处理模块、专题制图模块、报表输出模块、用户管理模块和系统帮助模块,各功能模块集成应用于主体程序框架。整体应用系统通过面向服务管理架构模式实现应用组件的有效整合、统一化管理及维护。系统资源管理包括结构化资源和非结构化资源 2 类,系统应用及分析需完成 2 类资源的有效采集和管理:对于非结构化资源,通过相应的资源采集
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