天星洲大橋及連接線工程水面流速流向觀測

羅昌軍 聶霽 秦永

【摘要】簡要介紹了揚中河段天星洲汊道河流情況，在天星洲汊道河流進行了表面流速流向觀測，對測量成果和航跡線圖進行了初步的分析，為大橋的水文模型計算和施工設計提供基礎的數據和建議。

【關鍵詞】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 ， 水流動力結構十分復雜， 雙向水沙運動是本河段的基本特征 ， 落潮流是塑造本河段主槽河床形態的主要動力。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-5m河槽尚未貫通，枯水河寬約300～500m。測區處于長江下游感潮區，水位為非正規半日潮型，水位受到潮汐的明顯影響。每日水位兩漲兩落，漲潮歷時3小時多，落潮歷時8小時多。但主要受上游徑流變化為主，年內變幅也較大。全年以雨洪徑流為主，同時受潮汐影響。

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算提供真實可靠的原始數據 ， 為大橋的設計和施工提供及時準確的基礎資料， 在天星洲汊道河流進行表面流速流向觀測。

2、表面流速流向觀測

2.1觀測時間

2016年2月27日，流速流向觀測在落潮穩定期進行，在測量表面流速流向前，先用DEM6型手持式風速風向儀測定風速和風向。實測風力小于3級時方才施測，以避免風對水體表面流速流向的影響。

2.2觀測方法

⑴應提前觀測水位，掌握水位變化趨勢，以確定在落潮穩定時期內觀測水面流速流向。

⑵本項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，主泓部進行了適當加密。水面流速流向觀測采用水面浮標法，浮標材質為圓柱木質浮標，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，由南方導航軟件采集DGPS定位數據。測量前根據現場流速大小情況，設定合適的數據采集時間間隔，以點間距不大于圖上20mm的等時間方式采集數據。投放浮標時一定注意始放位置，盡量使浮標投放合理。應在預置測線上端點20m左右開始投放，在預置測線下端點20m處方可結束。

⑶施測時盡量使軌跡線完整，當浮標進入漩渦區、死水區不動時，或兩條測線非常接近或交叉時，方可人工干預外，其余一律保持其自然流態。當實際流向偏離預置測線較遠時，中間出現空白區時，必要時應適當增加測線。若測區有回流，則應測出回流邊界，可采用測船沿著回流邊界航行采集邊界坐標。回流區域內也應適當施測水面流速流向以便于了解回流區內的水流特征。

⑷在水面流速流向觀測時，應同時在測區觀測水位、風力風向、天氣情況等，當風力超過三級時對浮標的運動速度和軌跡有影響時，不應施測。本次項目共施測了5條航跡線，最長距離2721m，最短距離1713m。

2.3數據處理

DGPS跟蹤的表面流速流向數據，通過“水面流向數據處理軟件”處理，表層流速流向根據流路比較一致的一段起止點的坐標來計算 ， 計算公式如下：

處理好的數據在AutoCAD里繪制成圖，并統計出最大流速、最小流速、平均流速等特征值。在數據處理時除對個別異常數據點進行了合理性修改外，其余一律遵循自然流態。

3、流速流向數據分析

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，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，曾發生過較嚴重的崩退，經不斷守護后兩洲左緣基本維持穩定，錄安洲亦形成了對河勢具有控制作用的人工節點。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較小，河流相對比較平穩。對大橋的影響相對較小。

4、結論

（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可靠的原始數據 ， 為大橋的施工設計提供了及時準確的基礎資料。

（2）通過表面流速流向觀測數據計算和航跡線分析 ， 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，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較小，河流相對比較平穩。對大橋的施工影響相對較小。

（3）建議有關單位定期進行監測 ， 加強分析研究， 為天星洲汊道河流的河勢穩定和大橋的設計和安全施工提供科學依據。

參考文獻：

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