1. 前言
在海洋调查中,观测海洋水文气象方面的环境参数更有其重要的意义,尤其在码头的建设工程工程应用十分广泛,本文结合某工程的海洋水文观测,详细介绍应用的方法和效果。
2. 海洋水文观测方法
1)观测项目
海洋观测项目一般包括:深度、水温、盐度、海流、透明度、水色、海发光和海冰;如有条件,还应观测水位。
2)观测方式
水文观测采用方式:
大面积观测;断面观测;连续观测;同步观测。
3)观测顺序
水文观测一般按下列顺序进行:
站位和水深;海流和水位;水温和盐度;海浪;透明度、水色和海发光;海冰。
3. 工程实例
受业主委托,我公司承担了其拟建码头工程海底地形测量及海洋水文观测工作。
1)工程概况
拟建的码头位于印尼苏拉威西岛北部西里伯斯海海域,地处两条河流入海口的中间位置,
2)目的和要求
本次海洋水文观测主要目的为了解工程海域潮位变化、潮流、水体含沙量和海底底质特征等,为设计提供基础资料。具体要求如下:
(1)工程区现场进行一个月(32天)的短期潮位观测;
(2)拟建码头港池水域设3个观测点,进行潮流流速、流向、水体含沙量及同步潮位观测。
(3)工程水域进行海底底质取样工作,进行底质粒径分布曲线、中值粒径、粘土含量及分选系数分析试验。
3)工作量布置及完成情况
本次现场海洋水文观测工作按甲方提供的技术要求执行,具体工作量内容包括:
(1)临时潮位观测点C1为期32天定点潮位观测;
(2)定点流观测点S1、S2进行大潮及小潮期间的全潮潮流流速、流向观测,相应段水试样的采取及同步潮位观测,每次全潮观测25小时,采取水试样1206件。
(3)沿码头中轴线自岸边至-25m水深处采取底质试样20件;
(4)室内完成过滤法水体含沙量分析试验1026件,颗粒分析试验20件,粘粒含量分析试验20件;
(5)测放点和水深测量4个。
4)潮汐、潮流测验成果
(1)潮汐观测
临时潮位观测点(C1)32天(测试间隔为10min)的潮位观测结果曲线见图1,分时段曲线见图2。
图1 潮位观测曲线总图
图2 潮位观测曲线图
据本次32天实测潮位观测资料统计:最高潮位为247.40cm,发生在10月1日19:40;最低值为-11.00cm,发生在9月30日1:20;平均值为106.20cm,即本次观测时段内的平均海面高程为1.062m。本次32天观测时段内平均高潮位为1.795m,平均低潮位为0.325m,最大潮差249.5cm,最小潮差19.9cm,平均潮差146.9cm,平均涨潮历时6.20小时,平均落潮历时6.13小时
本次32天临时观测时段内,平均大潮(9月14~16日,9月29日~10月1日)高潮位为2.250m,平均大潮低潮位为0.015m。
(2)潮流测试
根据码头工程海域9月14日16时至9月15日17时大潮潮流观测的初步成果,各站垂线平均流速为25.7cm/s,各定点流速矢量图见图3和图4。图中红线代表流向频率,每圈为6%,蓝线代表流速,每一圈为7.4cm/s,流向图中规定由南向北流动为0度,方向符号为N,顺时针计量。
由图可见,大潮期间潮流流向以W、WSW、SW为主,即为225°~270°。其中S1测点主导流向为WSW,频率为29.4%,该方向对应平均流速为27.2cm/s;S2测点主导流向为W,频率为27%,该方向对应平均流速为34.1cm/s.
通过对大、小潮各测点平均分层流速、最大分层流速和最小分层流速的计算统计可知,大潮期间各测点最大流速为84cm/s,出现在S1测点,S2测点最大流速也都在60cm/s以上,各测点从表层到底层流速呈现微弱的先增后减的趋势,底层流速相对较小。小潮期间各测点最大流速为88cm/s,出现在S1测点,分层流速分布同样呈现先增后减趋势,底层流速相对较小。大潮、小潮分层最大流速出现在表层或0.2H层。大潮、小潮垂线最小流速为2cm/s,该流速一般出现在底层。
(3)含沙量测试
根据两次全潮测验所有水体含沙量试验结果,2个测点大潮、小潮全潮期间垂线各分层含沙量过程线,大、小潮各测点平均分层含沙量、最大含沙量、最小含沙量数据统计可知,各测点、各层平均含沙量相差较小,工程海域平均海水含沙量为41.1mg/L。大潮期间垂线最大含沙量为86.9mg/L,而小潮期间含沙量最大为65.1mg/L。5)海底底质试样分析
为了查明本工程海域不同深度海底底质的颗粒级配组成,沿码头中轴线自岸边至-25m水深处采取底质试样20件,每件重量均大于500g,室内采用筛析法(大于0.075mm的颗粒)和密度计法(小于0.075mm的颗粒)进行颗粒分析试验,颗粒分析结果报告和各试样的颗粒分析粒径分布曲线。经统计可知:工程场地各试样的颗粒粒径主要集中在0.075~2mm范围内,细粒土(<0.075mm的颗粒)的含量为4%~18.2%,平均值为12.2%;粘粒(<0.005mm的颗粒)含量为0.2%~1.1%,平均值为0.7%;平均粒径d50为0.08~0.56mm,平均值为0.19mm;分选系数So为1.13~62.20,平均值为9.38。
4.结论
通过对工程实例的分析,更加深入的了解海洋水文观测方法的应用,为工程设计提供了可靠的依据,对未来的工程施工建设起到非常重要的作用。当然,海洋水文观测的方法还有许多,还我们不断开发和研究,为未来的海洋建设提供可靠的资料。
参考文献:
(1)《海港水文规范》(JTS 145-2-2013);