羅昌軍 聶霽 秦永

【摘要】簡要介紹了揚(yáng)中河段天星洲汊道河流情況，在天星洲汊道河流進(jìn)行了表面流速流向觀測，對(duì)測量成果和航跡線圖進(jìn)行了初步的分析，為大橋的水文模型計(jì)算和施工設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)和建議。

【關(guān)鍵詞】天星洲汊道；流速；流向；航跡線

1、引言

天星洲汊道河流受徑流和潮流的雙重影響 ， 水流動(dòng)力結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜， 雙向水沙運(yùn)動(dòng)是本河段的基本特征 ， 落潮流是塑造本河段主槽河床形態(tài)的主要?jiǎng)恿?。天星洲左汊分流比約5%，洲體長約8750m，洲體最寬處約1450m，面積約8.3km2，灘面高程約2.5～3.0m，左汊夾江內(nèi)-5m河槽尚未貫通，枯水河寬約300～500m。測區(qū)處于長江下游感潮區(qū)，水位為非正規(guī)半日潮型，水位受到潮汐的明顯影響。每日水位兩漲兩落，漲潮歷時(shí)3小時(shí)多，落潮歷時(shí)8小時(shí)多。但主要受上游徑流變化為主，年內(nèi)變幅也較大。全年以雨洪徑流為主，同時(shí)受潮汐影響。

為了掌握天星洲汊道河流的流速流向情況， 為天星洲大橋水文模型計(jì)算提供真實(shí)可靠的原始數(shù)據(jù) ， 為大橋的設(shè)計(jì)和施工提供及時(shí)準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料， 在天星洲汊道河流進(jìn)行表面流速流向觀測。

2、表面流速流向觀測

2.1觀測時(shí)間

2016年2月27日，流速流向觀測在落潮穩(wěn)定期進(jìn)行，在測量表面流速流向前，先用DEM6型手持式風(fēng)速風(fēng)向儀測定風(fēng)速和風(fēng)向。實(shí)測風(fēng)力小于3級(jí)時(shí)方才施測，以避免風(fēng)對(duì)水體表面流速流向的影響。

2.2觀測方法

⑴應(yīng)提前觀測水位，掌握水位變化趨勢，以確定在落潮穩(wěn)定時(shí)期內(nèi)觀測水面流速流向。

⑵本項(xiàng)目水面流速流向觀測是在擬選橋位上游1000m至下游1000m，共布置5條表面流速流向線，主泓部進(jìn)行了適當(dāng)加密。水面流速流向觀測采用水面浮標(biāo)法，浮標(biāo)材質(zhì)為圓柱木質(zhì)浮標(biāo)，入水深度不得少于0.5m，露出水面不大于0.1m。采用DGPS跟蹤法，由南方導(dǎo)航軟件采集DGPS定位數(shù)據(jù)。測量前根據(jù)現(xiàn)場流速大小情況，設(shè)定合適的數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔，以點(diǎn)間距不大于圖上20mm的等時(shí)間方式采集數(shù)據(jù)。投放浮標(biāo)時(shí)一定注意始放位置，盡量使浮標(biāo)投放合理。應(yīng)在預(yù)置測線上端點(diǎn)20m左右開始投放，在預(yù)置測線下端點(diǎn)20m處方可結(jié)束。

⑶施測時(shí)盡量使軌跡線完整，當(dāng)浮標(biāo)進(jìn)入漩渦區(qū)、死水區(qū)不動(dòng)時(shí)，或兩條測線非常接近或交叉時(shí)，方可人工干預(yù)外，其余一律保持其自然流態(tài)。當(dāng)實(shí)際流向偏離預(yù)置測線較遠(yuǎn)時(shí)，中間出現(xiàn)空白區(qū)時(shí)，必要時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加測線。若測區(qū)有回流，則應(yīng)測出回流邊界，可采用測船沿著回流邊界航行采集邊界坐標(biāo)。回流區(qū)域內(nèi)也應(yīng)適當(dāng)施測水面流速流向以便于了解回流區(qū)內(nèi)的水流特征。

⑷在水面流速流向觀測時(shí)，應(yīng)同時(shí)在測區(qū)觀測水位、風(fēng)力風(fēng)向、天氣情況等，當(dāng)風(fēng)力超過三級(jí)時(shí)對(duì)浮標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度和軌跡有影響時(shí)，不應(yīng)施測。本次項(xiàng)目共施測了5條航跡線，最長距離2721m，最短距離1713m。

2.3數(shù)據(jù)處理

DGPS跟蹤的表面流速流向數(shù)據(jù)，通過“水面流向數(shù)據(jù)處理軟件”處理，表層流速流向根據(jù)流路比較一致的一段起止點(diǎn)的坐標(biāo)來計(jì)算 ， 計(jì)算公式如下：

處理好的數(shù)據(jù)在AutoCAD里繪制成圖，并統(tǒng)計(jì)出最大流速、最小流速、平均流速等特征值。在數(shù)據(jù)處理時(shí)除對(duì)個(gè)別異常數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行了合理性修改外，其余一律遵循自然流態(tài)。

3、流速流向數(shù)據(jù)分析

由圖1表層最大流速示意圖可以看出天星洲汊道河流表面流速具有中間大，兩邊小的特點(diǎn)，靠近左岸的流速比右岸流速大。由于河道主流的右移，砲子洲、錄安洲左緣受水流頂沖，曾發(fā)生過較嚴(yán)重的崩退，經(jīng)不斷守護(hù)后兩洲左緣基本維持穩(wěn)定，錄安洲亦形成了對(duì)河勢具有控制作用的人工節(jié)點(diǎn)。天星洲偏靠河道左岸，是伴隨該水域河道主流右移而形成，從-5m等高線看，該洲灘形似依附左岸的大邊灘。

天星洲汊道河流受徑流和潮流的雙重影響，但主要受上游徑流變化為主，由于長江水在天星洲洲頭的分流，流入天星洲汊道的流速相對(duì)較小，河流相對(duì)比較平穩(wěn)。對(duì)大橋的影響相對(duì)較小。

4、結(jié)論

（1）本次天星洲汊道河流表面流速流向觀測 ， 為天星洲大橋水文模型和物理模型提供了真實(shí)可靠的原始數(shù)據(jù) ， 為大橋的施工設(shè)計(jì)提供了及時(shí)準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料。

（2）通過表面流速流向觀測數(shù)據(jù)計(jì)算和航跡線分析 ， 可以看出天星洲汊道河流表面流速具有中間大，兩邊小的特點(diǎn)，靠近左岸的流速比右岸流速大，由于長江水在天星洲洲頭的分流，流入天星洲汊道的流速相對(duì)較小，河流相對(duì)比較平穩(wěn)。對(duì)大橋的施工影響相對(duì)較小。

（3）建議有關(guān)單位定期進(jìn)行監(jiān)測 ， 加強(qiáng)分析研究， 為天星洲汊道河流的河勢穩(wěn)定和大橋的設(shè)計(jì)和安全施工提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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