海洋工程中工程设计水位主港选择的条件及应用

第２８卷第１期　２００７年２月　水　道　港　口　Ｊｏｕｍａｌ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒｗａｙ　ａｎｄ　Ｈａｒｂｏｒ　Ｖｏ１．２８　Ｎｏ．１　Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２００７　海洋工程中工程设计水位主港选择的条件及应用　王化仁，田春和，赵　阳，杨丽丽　（交通部天津水运工程科学研究所，天津３００４５６）　摘要：采用潮汐过程线比较，潮汐调和分析比较，高低潮相关分析比较作为主港选择的三个条件，根据　实测数据进行了有关计算。保证了工程水位求取的科学性、准确性。　关键词：工程水位；主港；潮汐　中图分类号：Ｐ　７５１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００５—８４４３（２００７｝０１—００６９—０３　在海洋勘察工程中，通常由于工程海区无长期潮汐观测资料而无法直接求取工程水位。因此，工程设计　水位与极端水位的确定均需借助岸滨主港长期验潮资料采用差比法来实现。　文中采用了潮汐过程线比较、潮汐调和分析比较、高低潮相关分析比较３个条件进行主港选择以保证工　程水位求取的科学性、准确性。　１主港选择的三个条件　１．１潮汐过程线分析比较　潮汐过程线比较法是一种直观、简便易行的方法。　将工程海区临时验潮站及主港验潮站半个月以上短期同步验潮资料分别绘制过程线，重叠两过程线，并　使两过程线的平均海平面重叠在一起，且使两过程线的高潮和低潮时间尽量一致，比较两过程线的潮形、潮　差、日不等等情况。按《海港水文规范》（以下简称《规范》）要求，两站潮时差不超过２　ｈ，潮差不大于１　ｍ、日　不等情况相似是主港选择的必要条件之一。　１．２潮汐调和分析比较　利用临时验潮站及主港验潮站验潮资料进行潮汐调和分析，求取相应的调和常数可以准确的反映验潮　站的潮汐情况及潮港类型。　一般一个月以上的潮位观测资料采用最小二乘潮汐调和分析方法，短期几天的验潮资料采用准调和分　析的方法以获取Ｍ２、Ｓ２、Ｋｌ、Ｏｌ　４个主要分潮调和常数并按照公式（１）进行潮汐情况比较；若工程海区水深较　浅，还需解算ＩⅥ４、ＭＳ４　２个浅水分潮调和常数按照公式（２）进行比较。　ＯＩ＋　ＫＩ　≤０．５　０．５＜Ｋ≤２．０　２．０＜Ｋ≤４．０　Ｋ＞４．０　Ｌ，一　正规半日潮　不正规半日潮　不正规日潮　正规日潮　Ｍ４＋ＨＭｓ／¨－／Ｍ　一（１）　４　（２）　收稿Ｅｔ期：２００６—１１—０８；修回日期：２００６—１２—２１　作者简介：王化仁（１９４９一），男，河北省人，高级工程师，主要从事海洋勘察工程研究。　Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＷＡＮＧ　Ｈｕａ—ｒｅｎ（１４９一），ｍａｌ９ｅ，ｓｅｎｉｏｒ　ｅｎｇｉｎｅｅｒ．　维普资讯 http://www.cqvip.com

７０　水　道　港　口　第２８卷第１期　式中：ＨＫ　为太阴太阳合成日分潮的平均振幅；Ｈ０为主太阴日分潮的平均振幅；ⅣＭ为主太阴半日分潮的平　．均振幅；ⅣＭ　为太阴浅海１／４日分潮的平均振幅；ＨＭｓ为太阴太阳浅海１／４日分潮的平均振幅。　．在进行潮汐调和分析比较时，以潮型判断值（　值）为基准条件进行比较，在潮型一致，　值相近且浅水　分潮对潮汐情况影响较大的情况下，再辅以Ｇ值即（Ｋ＋Ｇ）值进行综合比较来选择与工程海区潮汐情况最　为相似的主港。　１．３高低潮相关分析比较　按《规范》要求，采用完整的１　ａ或多年的实测潮位资料进行高潮和低潮累积频率统计，设计高水位采用　高潮累积频率１０％的潮位；设计低水位采用低潮累积频率９０％的潮位。　工程海区极端水位一般以工程设计水位为基础并利用主港极端水位采用差比法计算得出。因此，高低　潮相关分析比较也是主港选择的一个重要条件，相关系数的好与坏直接决定工程水位的准确性。　具体比较方法如下：以纵、横两坐标分别代表主港和工程海区临时验潮站的高潮位和低潮位，将短期同　步的逐次高潮位或低潮位点在其上，比较两站高潮位和低潮位的相关情况，求取主港和工程海区临时验潮站　的相关方程式的相关系数，越高说明两站相关性越好。　２算例分析　选定某次实际作业中布设的一个临时验潮站（ＬＹ）和两个长期验潮站（葫芦岛和鲅鱼圈）的半个月同步　期验潮资料，采用上面讲述的３个条件在葫芦岛和鲅鱼圈长期验潮站中选取一个与Ｉ　站潮汐条件最为相近　的主港。　２．１潮汐过程线比较　统计同步期潮位观测资料绘制三站潮汐过程曲线，鲅鱼圈站与ＬＹ站潮时、潮差、日不等情况更为相近。　２．２　潮汐调和分析比较　表１调和常数和特征值表　统计同步期潮位观测资料采用最小二乘潮汐调和分析法确定　各站主要分潮调和常数和浅水分　潮调和常数，结果如表１所示。　由表１可以看出，三站潮型　Ｔａｂ・１　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ａｎｄ　ｃｈ＆ｉｎｃ　ｅ　ｖａｌｕｅ均为不正规半日潮且　值相近，　在顾及浅水分潮的影响下进行综合分析即（Ｋ＋Ｇ）：葫芦岛为０．７３，鲅鱼圈为０．６６，ＬＹ为０．６２。故鲅鱼圈站　与Ｉ　站潮汐情况更为相近。　２．３高低潮位相关分析比较　分别绘制鲅鱼圈站、葫芦岛站与ＬＹ站高低潮位相关曲线进行相关性比较，各相关方程式及相关系数如　表２所示。　表２高低潮位相关方程式和相关系数　Ｔａｂ．２　Ｃｏｒｒｅｌａｔｅ　ｅｑｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ　ｆｏｒ　ｈｉｇｈ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｔｉｄａｌ　ｌｅｖｅｌ　表２中　为工程海区临时验潮站的逐次高潮位或低潮位，ｙ为相应主港的同步逐次高潮位或低潮位。　由表２可以看出，鲅鱼圈站、葫芦岛站与ＬＹ站高低潮位相关系数均大于０．９５，说明三站高低潮位相关性都　很好。　综合以上３个条件分析，鲅鱼圈站与ＬＹ站潮汐情况更为相近，故选取鲅鱼圈站作为工程海区工程水位　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００７年２月　计算的主港。　王化仁，等海洋工程中工程设计水位主港选择的条件及应用　７１　３　结语　在海洋工程中，主港的选择对工程海区工程水位的计算至关重要，利用潮汐过程线比较、潮汐调和分析　比较、高低潮相关分析比较３个条件可以有效地进行与工程海区潮汐情况最为相近的主港选择，为工程设计　提供科学、准确的工程水位。　参考文献：　［１］ＧＢ１７５０２—１９９８，《海底管道路由调查规范》［Ｓ］．　［２］ＪＴＪ２１３—９８，《海港水文规范》［Ｓ］．　［３］李家彪．多波束勘测原理技术与方法［Ｍ］．北京：海军出版社，１９９９　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｉｎ　ｐｏｒｔ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｄｅｓｉｇｎ　ｗａｔｅｒ　ｌｅｖｅｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍａｒｉｎｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ＷＡＮＧ　Ｈｕａ—ｌ＂ｅｎ，　Ｉ１ＡＮ　ａｍｎ—ｈｅ，ＺＨＡＯ　ｒａｎｇ，ＹＡＮＧ　Ｌｉ—ｌｉ　（Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｍｔｉｔ￣ｅ　ｏｆ　ｒ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００４５６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｄｏｐｔ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｉｄｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｌｉｎｅ，ｔｉｄｅ　ｓｙｍｐｈｏｎｉｏｕｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｒｅｓｐｅｃ—　ｔｉｖｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｔｉｄｅ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｔｉｄｅ　ａｓ　ｔｈｒｅｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｍａｉｎ　ｐｏｒｔ　ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅａｌ——ｔｉｍｅ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｄａｔａ　ｉｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｇｕａｒａｎｔｅｅ　ｔｈｅ　ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ　ｎａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉ—　ｎｅｅｒｉｎｇ　ｗａｔｅｒ—ｌｅｖｅｌ　ｓｅｅｋ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｗａｔｅｒ——ｌｅｖｅｌ　９‘ｍａｉｎ　ｐｏｒｔ　‘ｔ９ｉｄｅ　《航电枢纽下游水位降落预报及治理措施研究》达国际先进水平　本刊从交通部西部交通建设科技项目管理中心获悉，交通部西部交通建设科技项目管理中心于２００６年　１２月２３日在天津主持召开了西部交通建设科技项目《航电枢纽下游水位降落预报及治理措施研究》成果鉴　定会。鉴定专家委员会的鉴定意见认为，由交通部天津水运工程科学研究所完成的该项研究研究思路清晰、　技术路线正确，成果可信，研究成果总体上达到国际先进水平。　该项目主要研究成果和创新点：（１）系统地对河床纵剖面调整、河床粗化、沙波高度与扰动层高度、推移　质输沙率及其变化、动床阻力、粗化层级配等问题时行了研究和探讨，揭示了枢纽下游水位下降的原因及其　规律性；（２）提出了推移质输沙率变化的阶段性，并得到预估河段输沙量、粗化层级配、冲刷深度、水位变化等　公式，形成一套较完整的坝下水位降落计算方法；（３）将非均匀沙悬沙与床沙交换概化成单纯淤积、单纯冲刷　和淤粗冲细３种状态，并获得３种状态下的分组挟沙力；根据天然河道存在的推移质不平衡输沙现象，经过　研究得出推移质有效输沙率计算模式，在悬移质和推移质输沙计算模式上有所创新；（４）￣ｌＪ用能量方程，获得　了潜坝壅水高度计算公式，提出了能够在天然河流中运用的群坝壅水计算方法；（５）针对依托工程枢纽坝下　水位降落幅度及河床地质条件，提出了不同的治理方法。　该项研究成果已被“松花江大顶子山航电枢纽建设工程”和“闽江水口枢纽坝下水位降落治理措施”研究　项目采纳，可为其他通航枢纽建设工程及航道整治工程提供参考。