资源描述
广东鸿业码头B港区总平面规划与集装箱码头结构设计(1000DWT)
毕 业 设 计 任 务 书
一、毕业设计的目的
通过对广东鸿业码头B港区总平面布置与高桩码头结构设计,了解码头规划布置与码头结构设计基本程序,掌握重力式码头与高桩码头结构计算方法,熟悉码头细部构造设计内容与处理方法。通过绘制毕业设计图纸,与整理撰写毕业设计说明书,熟练掌握采用CAD绘制工程设计图纸的方法,熟悉工程设计说明书基本内容与撰写方法。
二、主要设计内容及基本要求
(一)主要设计内容
随着珠三角地区经济的快速发展,珠三角地区货物运输量急增。小虎岛位于珠三角地区的中心地带,在该地区进行货物中转、仓储有着比较好的区位优势,也是适应珠三角地区发展的大趋势。在该地区建设码头是适应当地集疏运,促进经济发展的需要。但该地还没有规模比较大的专业中转码头。
在该地区的建设码头是鸿业公司为实现自身发展的需要。为适应不断增加的吞吐量要求,拟建集装箱专用泊位及港口配套的进港铁路、道路、库场、加油站等设施。本次毕业设计包括B港区总平面布置、装卸工艺、码头水工建筑物方案和结构等进行设计。具体是:
1、港区总平面布置
总平面布置原则、泊位数的计算、总平面布置、港口水域布置及码头、港口陆域布置
2、装卸工艺
工艺设计原则、设计参数、装卸工艺流程设计、码头人员确定、主要技术经济指标
3、码头结构方案设计
码头结构型式的选择原则、设计依据、码头结构选型的论证、荷载的确定、宽桩台高桩码头建筑物结构布置及尺寸拟定、验算宽桩台高桩码头建筑物结构尺寸、结构方案比选
4、结构计算、
面板计算、纵梁计算、横向排架计算
5、配筋计算
面板配筋计算、轨道梁配筋计算、深受弯构件的正常使用极限状态
(二) 基本要求
1、提交一份外文文献的中译文
2、码头总平面布置
3、装卸工艺流程设计及主要技术经济指标
4、码头结构形式的选择,方案比选
5、码头作用荷载的确定,断面尺寸的确定
6、结构稳定性验算,构件计算
7、计算机、手工绘图
三、重点研究内容
本次毕业设计的重点研究内容是:码头规划布置与码头结构设计基本程序、重力式码头与高桩码头结构方案设计与结构计算方法、码头细部构造设计内容与地基处理方法等。
四、主要技术路线
了解规划任务、分析原始资料,并在规定时间内写出开题报告。在此基础上,根据设计任务依次进行资料整理与分析、码头布置、结构方案设计、结构计算和绘制图纸,编制设计说明书等项内容。主要技术路线如下:
(一) 资料分析
首先熟悉设计资料,分析其特点,了解各项资料的来源、用途和码头设计的关系,在此基础上,确定码头设计的有关数据。具体为:
1、分析水文资料,确定设计水位,校核水位和施工水位,这里的施工水位可在具体结构方案设计后确定。
2、分析地质资料,绘制码头纵向和横向地质剖面图,由此了解个土层的纵横向变化情况,再根据钻探和土工试验分析各土层的性质,包括压缩性、硬度和承载力等,确定拟建码头的硬卧土层。初步确定码头结构方案。
3、分析地形资料,绘制地形断面图,以确定岸坡坡度及码头宽度。
4、分析营运资料,为船舶装卸机械、码头轮廓尺寸和码头设计荷载作准备。
(二) 码头布置
1、根据货钟、货运量等确定码头装卸机械,并确定其工艺流程。
2、根据装卸机械确定船时效率,并计算码头泊位数,验算泊位利用率是否符合要求。
3、码头平面布置和断面型式确定。
4、绘制码头工艺流程图,码头断面图及平面布置图。
(三) 结构方案设计
1、根据荷载、水文、地质条件等选择合适的结构型式(按规范应选两种以上),并加以论证。
2、根据选定的方案拟定断面方案。
3、对选定的断面方案进行初步计算。
4、对选定的断面除了进行内力计算外,还应验算踢腿稳定、稳定性和整体稳定性计算。
(四) 结构计算
对码头结构的计算,在确定码头结构型式的基础上,根据时间和进度指定部分构件施工设计,结构计算包括:
1、根据设计荷载和结构型式确定结构计算图式及有关参数。
2、进行内力计算,并绘制相应的内力包络图。
3、进行配筋计算,并画出构件的配筋图。
4、有关结构细部构件图及构件连接处理大样图。
(五) 绘制图纸
设计图必须按《港口工程制图标准》进行绘制。本设计一般应有:
1、码头平面布置图、装卸流程图;
2、码头结构平面、立面、断面图;
3、绘制主体构件的配筋图;
4、有关构件的细部构造图。
(六)编制设计说明书,计算书
五、 毕业设计进度初步安排
1、资料分析、总平面布置 2周
2、装卸工艺设计 2周
3、码头结构方案设计 2周
4、结构计算 2周
5、绘图 2周
6、整理、汇总设计说明书 2周
六、补充说明
由于本次毕业设计内容多,工作量大,同时受毕业设计时间的限制,因此,在保证每位同学设计工作量饱满的前提下,将设计任务进行了相应分配。设计任务经分配后,每位同学的设计任务以副标题的形式反映其侧重部分的内容。
毕业设计开题报告
2009年2月19日
学生姓名
边韶峰
学号
200502105
专业
港口航道与海岸工程
题目名称
广东鸿业码头B港区1000DWT钢铁高桩码头结构设计
课题来源
广东鸿业码头B港区建设项目
主
要
内
容
2000DWT级集装箱码头设计
1、 总平面布置(拟定所有泊位装卸船工艺、泊位数计算,确定水、陆域的有关尺寸和位置);
2、 确定装卸工艺流程和主要技术经济指标;
3、 拟定码头结构方案;
4、 拟定构件尺寸和结构断面并进行结构稳定性验算;
5、 码头结构方案初步设计概算;技术经济比较选择推荐方案;
结构方案的结构计算(构件内力计算、主要构件配筋)。
采取的主要技术路线或方法
(一) 资料分析
1、分析水文资料,确定设计水位,校核水位和施工水位,这里的施工水位可在具体结构方案设计后确定。
2、分析地质资料,绘制码头纵向和横向地质剖面图,由此了解个土层的纵横向变化情况,再根据钻探和土工试验分析各土层的性质,包括压缩性、硬度和承载力等,确定拟建码头的硬卧土层。初步确定码头结构方案。
3、分析地形资料,绘制地形断面图,以确定岸坡坡度及码头宽度。
4、分析营运资料,为船舶装卸机械、码头轮廓尺寸和码头设计荷载作准备。
(二) 码头布置
1、根据货钟、货运量等确定码头装卸机械,并确定其工艺流程。
2、根据装卸机械确定船时效率,并计算码头泊位数,验算泊位利用率是否符合要求。
3、码头平面布置和断面型式确定。
4、绘制码头工艺流程图,码头断面图及平面布置图。
(三) 结构方案设计
1、根据荷载、水文、地质条件等选择合适的结构型式(按规范选两种以上),并加以论证。
2、根据选定的方案拟定断面方案。
3、对选定的断面方案进行初步计算。
4、对选定的断面除了进行内力计算外,还应验算踢腿稳定、稳定性和整体稳定性计算。
(四) 结构计算
对码头结构的计算,在确定码头结构型式的基础上,根据时间和进度指定部分构件施工设计,结构计算包括:
1、根据设计荷载和结构型式确定结构计算图式及有关参数。
2、进行内力计算,并绘制相应的内力包络图。
3、进行配筋计算,并画出构件的配筋图。
4、有关结构细部构件图及构件连接处理大样图。
(五) 绘制图纸
设计图必须按《港口工程制图标准》进行绘制。本设计一般应有:
1、码头平面布置图、装卸流程图;
2、码头结构平面、立面、断面图;
3、绘制主体构件的配筋图;
4、有关构件的细部构造图。
(七) 编制设计说明书、计算书。
预期的成果及形式
1、码头平面布置图、装卸流程图;
2、码头结构平面、立面、断面图;
3、绘制主体构件的配筋图;
4、有关构件的细部构造图。
5、设计说明书、计算书。
时间安排
1、资料分析、总平面布置 2周
2、装卸工艺设计 2周
3、码头结构方案设计 2周
4、结构计算 2周
5、绘图 2周
6、整理、汇总设计说明书 2周
指导教师意见
签 名:
年 月 日
摘要
本设计是对广东鸿业码头B港区总平面布置与高桩码头的结构设计,在该地区建设码头是鸿业公司为了实现自身发展的需要,适应不断增加的吞吐量的要求,拟建集装箱专用泊位及港口配套的进港铁路,道路,库场加油站等设施。
在设计中首先通过对荷载,水文,地质条件等因素的分析,考虑本工程地基为比较坚硬的风化岩,具有很高的承载力,适合建造高桩的码头,不宜采用重力式结构或板桩结构。最后通过对各种重力式码头形式的筛选,确定选用沉箱结构。
本设计分成五个部分,包括码头总平面布置,装卸工艺,码头结构方案设计比选,结构计算,边坡稳定性计算。
其中总平面布置包括布置原则,泊位数的选定,总平面布置及水域和路域的布置;装卸工艺包括工艺设计原则,设计参数及码头人员确定;在码头结构方案的设计比选中包含了码头结构形式的选择原则及码头个部分拟定尺寸的拟定及验算;结构计算中主要包括面板;纵梁横向排架等的计算以及力荷载作用下的计算和配筋计算 ,为了验证码头的安全性及本设计的可行性分别对码头进行了边坡稳定性计算。
以上就是本设计的基本内容,广东鸿业码头B港区总平面布置与高桩码头的结构设计对当地集输运和经济的发展起到不可忽视的作用,也适应了珠江三角洲地区的快速发展。
关键词:高桩 集装箱 布置 设计 计算
ABSTRACT
The design of the Guangdong Hongye Terminal B and the general layout of the structure of high-pile pier design, construction of terminals in the region is Hongye companies in order to achieve their own development needs, to adapt to the ever-increasing throughput requirements, the proposed container berths and ports in Hong Kong in supporting the railway, roads, gas stations and other facilities in the Treasury market.
First of all, in the design of loading, hydrological, geological conditions and other factors of the analysis, considered the foundation of this project to compare the weathering of hard rock, with a high capacity, high-pile for the construction of the pier, not the use of gravity or a sheet pile structure. Finally, through various forms of gravity wharf screening, selection caisson structure.
The design is divided into five parts, including the general layout of terminals, loading and unloading process, the terminal structure of the design selection, structural calculation, calculation of slope stability.
General layout of which include the layout of the principle of selection of the number of berths, general layout and waters and the way the layout domain; handling process, including process design principles, design parameters and terminal personnel to determine; in the terminal structure of the design contains more than selected the choice of terminal structures of the principles and the development of terminal parts of the development of size and completeness; structure calculations include panel; longeron horizontal bent, such as the calculation of the power load calculation and reinforcement calculation, in order to verify the security of Terminal and the feasibility of this design were carried out on the terminal slope stability calculation.
These are the basic elements of the design, Guangdong Hongye Port Terminal B with a high general layout of the structural design of pile piers set on the local transport and economic development has played the role can not be ignored, but also the Pearl River Delta region to adapt to the rapid progress.
KEY WORDS: high-pile layout container design calculation
目录
摘要 VII
ABSTRACT VIII
资料 1
自然条件 1
1 地理位置 1
2 气象资料 2
3 水文资料 4
4 泥沙运动 7
5 地质条件 11
营运资料 12
吞吐量预测 12
船型 12
1 总平面设计 14
1.1 平面布置的一般规定 14
1.2 泊位数的确定 14
1. 泊位数目的计算 14
1.3 码头水域布置。 16
1码头岸线长度 16
2 码头前沿设计水深 17
3 码头设计高程: 17
4码头前水域的宽度 18
5锚地 18
6回旋水域 19
7航道宽度 19
1.4 陆域平面布置 19
1集装箱码头堆场所需容量及地面箱位数: 19
2 集装箱拆装箱库所需容量: 20
3 铁路、道路的确定 21
2装卸工艺 23
2.1 集装箱码头装卸机械 23
1集装箱装卸桥 23
2 集装箱牵引车 23
3 集装箱半挂车 24
4 轮胎式龙门起重机 24
5 拆装箱库内低架叉车 24
2.2 24
1司机人数 25
2 装卸工人数 25
3 码头结构方案设计比选 26
3.1 设计原则 26
3.2结构选型中的“三因素” 26
1 使用要求与结构型式的关系 26
2 自然条件与结构型式的关系 27
3 施工条件与码头结构型式的关系 27
3.3 结构方案设计 28
1 设计船型 28
2 结构安全等级 29
3 自然条件 29
4 码头面荷载 29
3.4结构尺寸拟定及验算 34
1断面结构尺寸初步拟定 34
2结构尺寸验算公式 34
4 结构计算 42
4.1 面板计算 42
1 计算跨度 42
2计算原则 43
3面板作用 43
4荷载计算 44
5 各种情况的作用效应的组合 46
4.2 纵梁计算 47
1 计算原则 48
2 计算跨度 48
3荷载计算 49
4 作用效应组合 51
4.3 横向排架计算 52
1 横梁的结构型式,见图6-6。 52
2 断面的特征、支撑系数 52
3 计算原则 53
4 计算跨度 53
5荷载作用 53
6 施工期横梁各部分的内力计算 58
7使用期荷载的计算 59
4.4力荷载作用下的内力计算 59
1计算公式 59
4.5 结构配筋计算 64
1面板配筋计算 64
2 裂缝验算 65
3 装卸桥梁配筋计算 66
小结 69
主要参考文献 70
TRANSLATION INFORMATION 71
翻译资料 82
资料
自然条件
1 地理位置
拟建鸿业有限公司的码头工程位于广州市南沙区,码头所在的板沙尾河段宽约800m,两岸筑有堤围。码头所在的番顺联围堤防防洪标准为50年一遇,堤顶高程4.2~4.5m。工程河段属感潮河段,同时受上游来水和下游出海口潮汐影响,水文情势复杂。地理坐标113°33′43″E,22°50′24″N。
拟建工程地理位置见图2-1。
图2-1 拟建工程地理位置示意图
2 气象资料
采用东莞气象台(东经113°45¢, 北纬23°02¢, 海拔高度19.3m) 1957年~1997年的气象观测资料统计得:
2.1 气温
多年平均气温:22.0℃
极端最高气温:38.2℃1994年7月2日
极端最低气温:-0.5℃1957年2月11日
历年平均³35的日数:4.9天
2.2 降水
多年平均降水量:1774.1mm
历年最大降水量:2394.9mm
历年最小降水量:972.2mm
最长连续降水量:481.3mm
日最大降水量:367.8mm
多年日降水³10mm的天数:46.9天
多年日降水³25mm的天数:21.0天
多年日降水³50mm的天数:7.7天
多年日降水³100mm的天数:1.4天
雨季月份:4~9月
降水日数占全年的百分比:40.8%
2.3 雾
多年平均雾日数(能见度<1000米):5.7日
最多年份日数:15日
年分布情况:1~4月多, 6~8月少
日分布情况:早晨多, 午间少
雾日占全年的百分比:1.56%
2.4 湿度
多年平均相对湿度: 79%
最高相对湿度: 100%
湿度年内分布情况: 3~9月大, 其余各月少
2.5 日照
历年平均日照时间1932.1h。
2.6 风况
风向的变化主要受季风环流的影响。由表2-1和图2-2可知,全年以北风为主导风向,南风次之,出现频率分别为13.2%和12.7%,西北偏北风(主要出现在秋冬季节)的出现频率也较高,为11.3%,全年静风频率为8.0%,偏西风出现机率最少,频率在2%以下。
表2-1 风向风速特征值
风向
项目
N
NNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSE
平均风速(m/s)
3.3
3.2
2.4
2.0
2.0
1.9
1.9
2.5
平 均 风 向
频率(%)
13.8
7.2
5.6
5.7
5.1
3.9
6.4
5.2
风 向
项目
S
SSW
SW
WSW
W
WNW
NW
NNW
平均风速(m/s)
2.5
2.2
2.0
2.1
1.7
1.4
2.1
3.1
平均风向
频率(%)
12.7
5.2
2.1
1.6
1.2
1.4
3.6
11.3
图2-2 风玫瑰图
图2-2风玫瑰图
多年年平均风速为2.6m/s,偏北风(NNW-N-NNE)的风速较大,为3.1-3.3m/s,其次为偏南风(SSE-S-SSW),平均风速在2.1-2.5m/s之间。
2.7 台风
台风影响期:4月至次年1月
台风盛行期:7~9月
平均每年次数:2.6次
台风过境情况最大风速:26m/s, 东南东风
瞬时风速:35m/s, 东南东风
3 水文资料
3.1潮汐
(1)潮汐性质
港址所在水域具有河口的潮汐性质,据附近的泗盛围站,(Hk1+Ho1)/Hm2=0.98,属不规则半日混合潮型。在一个太阴日内有两次高潮和两次低潮,但相邻的高潮(低潮)的潮位和潮时不相等,出现潮汐周日不等现象。在一个太阴月中,随着溯望月周期变化,本海区也有一个由大潮到小潮、再由小潮到大潮的月变化规律。
海域属弱潮区,潮差相对较小,一般是春、秋分潮差最大,夏、冬至潮差最小,汛期又普遍小于枯水期。
(2)潮位特征值
水位特征值采用泗盛围站的1964~1978年的数值,泗盛站位于东莞河上,其位置东经113°36′,北纬22°55′,距河口2km。以下所有水位值均换算到当地理论最低潮面起算。
历年最高潮位: 2.26m(1989年)
历年最低潮位: -0.09m(1968年)
平均海平面: 1.88m
平均高潮位: 2.68m
平均低潮位: 1.07m
涨潮最大潮差: 3.02m
落潮最大潮差: 3.35m
平均潮差: 1.64m
平均涨潮历时: 5时45分
平均落潮历时: 6时45分
(3)设计水位
设计水位采用泗盛围站1974完整一年潮位推算。
设计高水位(高潮10%): 3.27m
设计低水位(低潮90%): 0.56m
(4)极端水位
极端水位用泗盛围站1964~1992年年极值水位求得。
极端高水位(50年一遇): 4.35m
极端低水位(50年一遇): -0.15m
(5)乘潮水位
表2-2 高潮乘潮水位(单位:m)
累积频率(%)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
高潮1小时
3.28
3.07
2.92
2.80
2.70
2.59
2.46
2.32
2.17
高潮2小时
3.09
2.92
2.79
2.68
2.58
2.49
2.38
2.23
2.12
3.2 潮流
(1)流入拟建工程水域的落潮流,主要有珠江干流和东江四口门(东江干流、麻涌、淡水和东莞水道)及沙湾水道,就落潮量来讲,珠江干流远比东江四口门及沙湾水道大。因此,珠江干流落潮水流仍是该水域落潮流的主要动力因素。
(2)本水域处于珠江干流和东江四口门(潮汐水道)的交汇处,水深流急。流速:本河道水流较急,实测流速,A站涨潮最大流速0.60m/s,落潮最大流速为1.15m/s。B站涨潮最大流速0.75m/s,落潮最大流速为1.00m/s。C站涨潮最大流速1.35m/s,落潮最大流速为0.85m/s。A、B两站落潮流速均大于涨潮流速,而C站却相反,涨潮最大流速大于落潮最大流速,这主要是由于C站所处的地理位置,潮流受小虎山角及小虎礁影响的结果。
图2-3 小虎岛码头测流点位置示意图
(3)三站涨落潮流向因所处位置不同,受岸线及地形影响,涨落潮流向各有不同。但仍可以看出拟建工程水域的水流基本上是顺水道方向的往复流。
A站:涨潮流向295度,WNW向;落潮流向115度,ESE向。
B站:涨潮流向300~315度,NW向;落潮流向155度,SE向。
C站:涨潮表层流向330度,NNW向,中底层30度,NNE向;落潮流向210~250度,SW向。
(4)拟建工程水域的外海潮波,从伶仃洋传入,通过虎门水道进入狮子洋向向黄埔方向逐渐消弱。涨潮时受径流的顶托;落潮时径流和潮流一起下泻。因此,落潮平均流速大于涨潮平均流速;落潮历时相对的大于涨潮历时。
3.3 波浪
港区位于珠江口喇叭顶以内,外海传进来的波浪受沿程众多岛屿(特别是上、下横挡岛,大虎岛)、河床地形及水深等因素影响,传到港区逐渐消能,波浪不大,因而只需考虑小风区的风生波。
表2-3 极端高水位下波浪要素
方向
重现期(年)
H1%
H4%
H5%
H13%
Hm
Tm
L
E
50
2.32
1.96
1.89
1.58
1.00
3.20
16.0
25
2.02
1.70
1.64
1.37
0.86
3.00
12.0
10
1.58
1.33
1.29
1.07
0.67
2.80
12.2
2
0.76
0.64
0.62
0.51
0.32
2.00
6.2
NE
50
1.66
1.39
1.35
1.12
0.70
2.70
11.4
25
1.42
1.20
1.16
0.96
0.60
2.60
10.5
10
1.10
0.92
0.89
0.74
0.46
2.30
8.3
2
0.60
0.50
0.48
0.40
0.25
1.80
5.1
N
50
1.69
1.42
1.37
1.14
0.72
2.90
13.1
25
1.50
1.26
1.22
1.01
0.63
2.80
12.2
10
1.22
1.02
0.99
0.82
0.51
2.60
10.5
2
0.73
0.61
0.59
0.49
0.31
2.10
6.9
SE
50
1.58
1.33
1.29
1.07
0.67
2.80
12.2
25
1.42
1.20
1.16
0.96
0.60
2.60
10.5
10
1.22
1.02
0.99
0.82
0.51
2.50
9.7
2
0.76
0.64
0.62
0.51
0.32
2.00
6.2
4 泥沙运动
4.1 泥沙来源
本工程位于珠江干流与小虎沥出口相汇处,处于珠江狮子洋河段。其泥沙主要来源于上游下泻的泥沙(珠江干流与沙仔沥)和随潮流挟带的上溯泥沙,还包括少量河道内的局部搬运泥沙。以珠江干流下泄的泥沙及潮流挟带的泥沙为主。主要为悬移质输沙,影响泥沙运动的主要因素为潮流,风浪、船行波及径流的影响相对较小。
4.2 含沙量变化
据冬、夏两季实测水文资料分析,虎门以上河道水体含沙量的大小与季节性有关。一般认为洪季含沙量大,枯季含沙量小,但新沙港区以下河段则相反,洪季含沙量较低,全河段平均值为0.055kg/m3,枯季较高,全河段平均值为0.14kg/m3,见表2-12。这种变化现象表明,虎门至新沙港区河段的泥沙受潮流输入的影响较明显。而潮流带来的悬移质泥沙主要来源于三个方面:一是来自虎门口外的伶仃浅滩,随涨潮流带入河道;二是从本河道内冲刷起来的泥沙:三是凫州水道下泄的高浓度含沙水体随涨潮流的直接输入。
表2-4 虎门以上河段实测平均含沙量结果 单位:kg/m3
站名
1991年12月
1992年7月
1999年9月
总平均
涨潮
落潮
平均
涨潮
落潮
平均
涨潮
落潮
平均
墩头基
1站
0.19
0.14
0.17
0.07
0.08
0.08
—
—
—
0.12
新沙码
头1站
0.18
0.13
0.16
0.05
0.07
0.06
—
—
—
0.11
海心沙
1站
0.14
0.06
0.10
0.05
0.06
0.06
0.08
0.09
0.09
0.08
坭洲
1站
0.14
0.08
0.11
0.03
0.04
0.04
0.09
0.10
0.10
0.08
东莞
河口
—
—
—
—
—
—
0.26
0.28
0.27
0.27
虎门
上游
0.19
0.14
0.17
0.05
0.05
0.05
0.06
0.06
0.06
0.09
全河段
平均
0.139
0.055
—
4.3 垂线分布
虎门以上河段含沙量垂线分布,无论洪季还是枯季,均呈上层小下层大规律。其中:在洪季,整个水域含沙量都很小,因此各垂线上层和下层含沙量变化也小,表层平均含沙量均介于0.03~0.05kg/m3,底层均介于0.05~0.12kg/ m3;该结果表明,在洪季,本河段水体中的泥沙主要以径流挟带的悬沙影响为主。在枯季,整个水域含沙量远大于洪季,而且各垂线上层和下层含沙量变化也明显增大,表层均介于0.05~0.06kg/ m3,底层均介于0.12~0.25kg/ m3,底层约为表层的4倍,枯季比洪季高出2倍以上;可见,枯季在潮流控制下,除进入本河段的水体含沙量大于洪季外,底部流速还将掀起河床表面的部分泥沙悬浮而随流运动,这种泥沙的影响也是虎门以上河段含沙量增大的重要原因之一。
4.4 含沙量沿程分布及变化趋势
在近岸河口的含沙量变化,由于受多种动力因素的影响(如潮汐、潮流、径流、波浪及盐水楔等),其运动特征及变化规律十分复杂。但对虎门以上河段而言,风浪对含沙量增减的影响有限,同时河道内水体含盐量也不大,特别是洪季咸淡水已基本混合,因此盐度对含沙量的影响可以不考虑。而本河道含沙量的变化主要与季节和水流的影响密切相关。根据1991年12月、1992年7月及1999年9月三次全潮测验的平均值看,虎门以上河道沿程含沙量的分布基本呈两头大,中间小趋势,而量值变化除东莞河口附近人为采沙造成局部水域含沙量较高外,自上而下的含沙量均介于0.08~0.12kg/ m3之间,这一结果与以往的研究结果基本一致。
据1992年以前的资料统计,经虎门入海的径流量及输沙量,分别占流域总量的18.5%和9.3%,而近年来按最新实测资料的对比结果分析,两者分别占流域总量的16%和5.6%,尤其是输沙量呈减小趋势较为明显。因此,利用珠江干流水多、沙少的优势,在河道内建设大型港口或开挖深水航道其前景是乐观的。
4.5 泥沙淤积
(1) 悬移质淤积量
初步估算开挖后的水域淤强从内向外呈递减趋势:泊地最大(1.00m/a),其次是调头地水域(0.80m/a),连接水域最小(0.50m/a)。全港年淤积总量约10~30万m3,通过定期的清淤,可以确保码头的正常营运。
(2) 推移质淤积量
河道推移质计算是一个十分复杂的问题。如果说航道开挖后的悬沙淤积量计算尽管亦不尽成熟,但借助于实践经验和有关计算式尚可取得与实际淤强在量级上相近的结果,那么推移质计算迄今尚远达不到这种水平。采用不同的计算式,其结果差距甚远,很难满足工程的要求。所以,在这里只能就推移质对港区淤积的影响进行一些定性判断。根据珠江水利委员会、中山大学以及交通部天津水运工程科学研究所等单位的勘测及研究结果表明,珠江河道推移质输沙量占悬移质输沙量的2%左右。依此计算,珠江干流每年推移质总量仅在10万m3左右。如果按珠江流域上游的马口、山水、博罗及流溪河四个水文站1991年、1992年两年及1999年9月18~22日平均流量统计,并假定推移质输沙量与流量成正相关,则流溪河站、博罗站及山水站和马口站下泄而流经本港河段的流量仅占四个水文站总流量的12%~20%之间。也就是说,每年流经本港河段的推移质沙量应在2万m3以内。而且这部分推移质主要循深槽区及近侧高流速区的床面运移,近岸带的运移数量十分有限。即使考虑近岸带,每年流经港区的推移质输沙量也仅在0.1万m3以内,因此推移质输沙对本港淤积的影响甚微。这一分析,与粤海石化油码头、建滔码头和珠江电厂煤码头迄今未出现粒径较粗的推移质在港池上沿集中淤积的实际状况相一致。所以,浅滩推移质输沙,无论从宏观还是局部看都不会对港口水深的维护带来困难。
(3) 骤淤
骤淤是特殊天气(如台风过境)或河流强输沙条件下,短期(如1~2天)内在人工开挖港池或航道所发生的泥沙强淤积现象。这种短期内的强淤,通常仅是一个相对概念,即与正常相比淤积较重。显然上述对骤淤的阐述缺少工程概念。近年来随着生产实践和认识的深化,一些科研、设计、疏浚及港口的工程技术人员,对骤淤一词开始赋予新的内涵,并趋于认识上的一致性。一般认为,骤淤是指短期内港口淤积严重,影响船舶正常停靠或航行或者使突击清淤困难的泥沙淤积现象。下面,从这一概念出发来衡量一下本港的“骤淤”。
任何一个港口,其淤积的发生必须具备两个条件,即沙源和沉积环境。骤淤的出现也不例外。对本港区而言,由于某些泊地及调头地水域建在自然水深较小的边滩地带,各区平均相对开挖深度一般在2.8m~7.0m之间,港口建成后流速降低是必然的。也就是说,随着码头的兴建必将为泥沙落淤提供相应的沉降环境。在这样的条件下,港口骤淤的有无及其大小则取决于来沙条件。从泥沙运移途径看,本区悬移质含沙量的大小取决于径流输沙和潮流输沙两种状况。
先看径流输沙及水体含沙量:珠江水系主要由西江、北江、东江和流溪河组成。多年平均径流量3020亿m3,平均含沙量0.284kg/m3。据1999年前的资料统计,经虎门入海的径流量及输沙量分别占流域总量的18.5%和9.3%;近几年的资料对比分析,二者分别占16%和5.6%。低沙丰水的特征明显。
从1992年7月及1999年9月两次汛期的实测含沙量来看,虎门2站的落潮平均含沙量分别为0.14kg/m3和0.06kg/m3。在骤淤计算时,即使采用其中的大值(0.14kg/m3),其量亦甚微。
再看涨潮潮段最大含沙量:1986年3月11日13时至3月12日16时,虎门河段涨、落潮实测瞬时最大垂线平均含沙量分别为0.48kg/m3和0.
展开阅读全文