周 游
长江武汉航道工程局，湖北 武汉 430000
摘要：本文分析自航式耙吸挖泥船疏浚性能评估时的指标，包括挖掘生产率、泥泵输送生产率，最终设计出疏浚性能的评估系统。
关键词：自航式耙吸挖泥船；疏浚性能；评估系统设计
当下自航式耙吸挖泥船的疏浚性受到船操作人员工作经验以及见识的影响。如果经验缺少或者疏浚性能评估不当，那么就不能准确评估出此船的疏浚性能，进而在实际施工中出现了工作效率低、疏浚性能较差的问题[1]。针对此，需要研究一种可以评估该船疏浚性能的系统，利用此系统工作人员可以在面对不同疏浚装备的工况情况下以及不同土质情况时，合理评估疏浚性能，并从评估结果出发，选择合适的处理措施，从而优化挖泥船的疏浚效果。
1 疏浚性能评估的指标
分析耙吸挖泥船的施工特点，然后收集大量实际施工数据，从泥泵输送效率、耙头挖掘生产率的角度出发，建立不同指标结合在一起的疏浚性能的评价方案。运用熵值法将此船疏浚性能的指标有多少权重确定出来，利用客观数据将真实疏浚性能反应出来，这样则可以避免工作人员凭借经验的评价，进而有利于提高该船的疏浚性。
1.1 挖掘生产率
在实际施工中，有很多因素会影响到耙头的生产率，有一些因素和耙头自己特有物理性质有关，有一些因素和疏浚场合所存在土质类型有关。当耙头进行挖掘的时候，整个过程就非常复杂，应有高压冲水和耙齿切削的配合，还要受到水下的施工环境影响，从而构建出耙头的挖掘生产率公式：
W1=2KsLhvSc+a （1）
公式：不同分级土质的时候，挖泥船的可挖掘效率Sc用表示；挖泥船速度（m/s）用v表示；耙齿挖掘深度（m）用h表示；耙头宽度（m）用L表示；水下环境的影响因素，一般取值的范围是0.7至0.9，用s表示；耙头的破土系数用k表示，一般取值范围是0.8至0.9；挖泥生产率修正值（m3/s）用a表示；挖掘生产率（m3/s）用W1表示。
当进行疏浚的时候，疏浚港口所在位置存在的土质多种多样，可能是几种土壤综合形成，以土壤可挖的难易程度进行分析，Sc的等级有几种取值范围，分成以下几种：困难挖掘程度，0-0.2；较难挖掘程度，0.2-0.4；尚可挖掘程度，0.4-0.6；较易挖掘程度，0.6-0.8；容易挖掘程度，0.8-1.0。
想要得到耙头的挖掘生产率修正值a，则要定量分析此模型。比如某港口，土壤类型以粗砂为主，总结先前施工勘探数据，此地的土壤颗粒中值粒径的平均值是0.707mm，可见是比较难挖的土壤类型，此时Sc的取值确定是0.4。当耙头的破土系数K是0.8的时候，水下的环境影响因素s则是0.7，并设定耙头宽度L是2.5m，就能得到相应的模型图，修正值a则设定成0.6073m3/s，经过一番计算，可以得出挖掘实际生产率应该不会超出1，甚至不能到1。
1.2 泥泵输送生产率
在挖泥船中，泥沙经管道实现传输，所以管道之中泥沙传输效率同样会影响到挖泥船的疏浚性能。泥浆传输效率受到泥浆体积浓度、泥浆流量等因素影响，得到传输效率的公式：
W2=QrP （2）
公式：泥浆体积浓度用P表示，单位是（%）；泥浆吸入流量用Qr表示，单位是（m3/s）；泥泵传输效率用W2表示，单位是（m3/s）。
1.3 装舱性能指标
泥舱之内泥沙量的改变会反应出挖泥船疏浚效果，当下针对泥沙产量性能的评估指标有以下几个：
（1）干土吨生产率TDSR
这是用于描述一定时间的间隔时，泥舱之内泥沙存储量平均产能。因为此种挖泥船处于不同疏浚周期的时候，泥沙存储量平均产能不同，因此应把其当成衡量挖泥船的疏浚性能指标之一，公式如下：
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（2）沙存储率SSR
其用于评价当疏浚到溢流阶段的时候，经溢流筒流出来泥沙的质量和进舱泥沙质量的比，该公式为：
如果沙存储率的比非常大，那么此船泥沙溢流损失量则比较小，挖泥船泥沙的存储度则非常高，此时挖泥船有着良好疏浚效果。这个性能指标处于疏浚周期之内改变状态如下：在疏浚开始的时候，船舱中泥沙液面高度没有到溢流筒高度，所以，泥沙的混合物则存储于泥舱的内部，泥舱沙存储率则是1[2]。当疏浚时间逐渐增加，泥舱中泥沙质量也慢慢变多，船舱之中泥沙的混合物液面慢慢升高，直至溢流筒的高度，泥沙就向外溢出。溢出的过程中，舱内泥沙则会跟着溢流筒向舱外流出，舱内砂存储率慢慢变低，最终保持为一定水平[3]。
（3）干土吨质量比TMR
其反应出船舱之内固体颗粒的总质量，也就是干吨质量对于整体船舱装载物的质量的比值，公式为：
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公式：t时泥舱中干土吨质量用TDS（t）表示，单位是（t）；t时船舱中泥船的装载质量用M（t）表示，单位是（t）。
如果船舱中进入的是清水，TMR的值是0；如果进行疏浚施工，泥舱之中泥沙不断增加，TMR就会发生变化。
2 疏浚性能评估系统的设计
利用熵值法计算各个指标的权值，而后确定评价方案：首先要将采集到的数据进行规范和归一处理，正向的指标用以下公式：
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逆向指标用以下公式：
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其次，以熵值法把各个指标信息熵值计算出来，得到Uj；计算有效的贡献度Dj；计算指标权值是ωj。
最后，依据得到指标权值ωj，计算出Qm值。才可以评价各个周期的疏浚施工效果，综合的评价值Qm≥0.6是疏浚效果良好周期，Qm＜0.6是疏浚效果比较差周期，周期之内的评分最高周期，才是最佳的疏浚周期。
3 结束语
综上所述，对于挖泥船的疏浚性能的评估系统，需利用熵值法计算各个指标的权值，才可以确定评价方案，以科学评价挖泥船的疏浚施工效果，才能合理施工。
参考文献
[1]郝光杰、俞孟蕻、洪国军、苏贞.自航式耙吸挖泥船疏浚性能评估系统设计[J]水运工程,2020,No.577(12):221-225+236.
[2]周丙浩,焦鹏,朱时茂,等.基于经济控制器模式的耙吸挖泥船疏浚性能分析[J].水运工程,2020,No.570(06):204-208.
[3]李程.自航耙吸挖泥船在港池,泊位维护性疏浚工程中施工工法的研究[J].砖瓦世界,2019,(012):175.