XX市南海區(qū)桂江路桂江大橋擴(kuò)建工程通航論證報(bào)告

XX市南海區(qū)桂江路桂江大橋擴(kuò)建工程通航論證報(bào)告（送審稿）廣東XXX工程咨詢有限公司二○XX年三月廣東正方圓工程咨詢有限公司贛州至韶關(guān)鐵路雄州湞江大橋通航論證報(bào)告PAGE1咨詢單位：廣東XXX工程咨詢有限公司發(fā)證單位：中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì)咨詢資格證書：工咨甲12320070075設(shè)計(jì)資格證書：水運(yùn)行業(yè)（港口、航道）甲級(jí)項(xiàng)目名稱：XX市南海區(qū)桂江路桂江大橋擴(kuò)建工程通航論證報(bào)告項(xiàng)目委托單位：XX市南海區(qū)道路建設(shè)管理處項(xiàng)目完成單位：廣東XXX工程咨詢有限公司審批:（總經(jīng)理、高工)校核：（高工）項(xiàng)目負(fù)責(zé)人:（工程師）（助工）參加人員:PAGE1東正方圓工程咨詢有限公司GuangdongZhengFangYuangEngineering&ConsultingCo.工程咨詢資質(zhì)質(zhì)量保證證書目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章概述 1一、項(xiàng)目背景 1二、橋區(qū)通航條件 4三、航道等級(jí) 6四、論證依據(jù) 1五、論證內(nèi)容和目標(biāo) 2六、橋梁建設(shè)地點(diǎn) 3七、主要研究結(jié)論 6八、航道、港口、航運(yùn)現(xiàn)狀 9九、航道、港口、航運(yùn)發(fā)展規(guī)劃 10第二章自然條件 13一、河流概況 13二、氣象 16三、水文、泥沙 21四、地質(zhì)及地震 23第三章橋區(qū)水文測驗(yàn)及建橋后水流分析 27一、測驗(yàn)項(xiàng)目 27二、航跡線觀測 27三、流速、流向觀測 27第四章河床演變分析 34一、河道歷史演變 34二、工程河段附近的河床演變 34第五章數(shù)學(xué)模型研究分析 38一、計(jì)算目的 38二、二維潮流數(shù)學(xué)模型的建立與驗(yàn)證 38三、數(shù)模結(jié)果與分析 46第六章橋梁選址及通航凈空尺度論證 75一、橋位選擇的基本原則 75二、現(xiàn)有橋位評(píng)價(jià) 76三、通航凈空寬度 77四、設(shè)計(jì)最高通航水位 82五、通航凈空高度 82第七章橋區(qū)通航條件及安全保障措施 84一、施工期通航條件 84二、施工期安全保障措施 84三、營運(yùn)期安全保障措施 86第八章結(jié)論與建議 87附圖1：桂江大橋橋區(qū)河段水深地形圖附圖2：桂江大橋橋型圖附圖3：桂江大橋區(qū)河段漲潮流速、流向圖附圖4：桂江大橋橋區(qū)河段退潮流速、流向圖附圖5：桂江大橋橋區(qū)河段航跡線圖PAGE14第一章概述一、項(xiàng)目背景桂江路是一條貫穿南北的城市快速干線公路，是大瀝組團(tuán)規(guī)劃“六橫六縱”區(qū)域性交通骨架道路系統(tǒng)和“方格網(wǎng)狀”主干道網(wǎng)絡(luò)組成之一，是聯(lián)系南海區(qū)與廣州花都區(qū)的重要通道。為了改善區(qū)域交通條件，確保沿線交通順暢，在完成桂江路(桂江大橋～江夏立交橋)道路改造的基礎(chǔ)上，計(jì)劃啟動(dòng)XX市南海區(qū)桂江路桂江大橋擴(kuò)建工程，這將提升桂江路的景觀效果和完善桂江路兩側(cè)的交通功能。為了解大橋的建設(shè)對(duì)通航的影響及應(yīng)采取的措施，XX市南海區(qū)道路建設(shè)管理處委托廣東XXX工程咨詢有限公司對(duì)擬建大橋工程的通航尺度進(jìn)行論證。我公司在接受委托后，根據(jù)國家及有關(guān)部門頒布的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及雙方簽訂的合同要求進(jìn)行論證，確定桂江大橋的凈空尺度和技術(shù)要求，為桂江大橋擴(kuò)建工程的設(shè)計(jì)工作提供基礎(chǔ)資料和設(shè)計(jì)依據(jù)。二、論證依據(jù)1、與業(yè)主單位簽訂的該工程項(xiàng)目通航論證合同；2、《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GB50139－2004）（中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)）；3、《內(nèi)河助航標(biāo)志》（GB5863－93）（中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)）；4、《內(nèi)河航道維護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ287－2005）（中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）；5、《內(nèi)河航道與港口水文規(guī)范》（JTJ214－2000）（中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）；6、《廣東省內(nèi)河航道技術(shù)等級(jí)評(píng)定材料》；7、桂江大橋橋區(qū)河段航道測量圖；8、桂江大橋橋區(qū)段水文、船型、航道等資料及擬建大橋相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙等；9、現(xiàn)行的國家的有關(guān)法律、法規(guī)。三、論證內(nèi)容和目標(biāo)1、本報(bào)告主要論證如下內(nèi)容：（1）根據(jù)XX水道的航道的現(xiàn)狀、規(guī)劃以及實(shí)測橋區(qū)內(nèi)航跡線位置，分析橋區(qū)附近河段的通航條件；（2）依據(jù)該航道的通航標(biāo)準(zhǔn)、代表船舶的現(xiàn)狀以及實(shí)測橋址上下游航道的流速、流向，結(jié)合橋區(qū)河段的航道、港口、船型論證以及設(shè)計(jì)最高通航水位分析計(jì)算成果，通過數(shù)學(xué)模型手段，綜合論證提出合理的桂江大橋通航凈空尺度。2、論證目標(biāo)通過對(duì)桂江大橋所跨越的航道及附近地區(qū)的港口、水文、船型調(diào)查和論證分析，提出合理的通航凈空尺度，并根據(jù)橋梁施工中對(duì)船舶通航的影響采取相應(yīng)的技術(shù)措施，使大橋滿足所跨越XX水道的通航安全技術(shù)要求，為桂江大橋設(shè)計(jì)提供依據(jù)和相關(guān)資料。四、橋梁建設(shè)地點(diǎn)桂江大橋跨越XX水道，位于XX市南海區(qū)桂城與大瀝分界處，XX水道總長37km，沙口～三尾橋段為上游，長27km，五丫口～花地口為下游，長10km。桂江大橋擴(kuò)建工程地理位置示意圖見圖1-1。圖1-1XX市南海區(qū)桂江路桂江大橋擴(kuò)建工程地理位置示意圖五、橋區(qū)通航條件擬建大橋工程位于XX水道的上游，河面寬度約為128m，河道兩側(cè)邊灘發(fā)育，在低水位情況下，邊灘裸露，河道右岸水深較淺，水深約為0.5m；橋址位置0m等深線寬度約為100m，主航槽水深約為2.5m左右。根據(jù)我公司在此位置的測流成果，漲潮最大流速0.39m/s，退潮最大流速為0.55m/s，水流速度較緩。XX水道橋梁見下表：表1-2XX水道橋梁一覽表航道名稱橋名最高通航水位（珠基）凈空高度凈空寬度XX水道（1）佛開高速公路汾江大橋2.515.580XX大橋2.33.914汾江橋2.33.014中山橋2.313.015河濱大橋2.313.915謝疊大橋2.315.560桂江大橋2.15.526桂瀾大橋2.15.580XX水道（2）花地河五丫大橋2.15.570沙尾橋2.05.525環(huán)城高速橋2.15.528山村鐵路橋1.85.524花蕾大橋5.5花地橋1.85.524圖1-2舊桂江大橋圖1-3舊桂江大橋主通航孔為左邊兩孔六、設(shè)計(jì)推薦橋墩布置方案根據(jù)委托方提供的設(shè)計(jì)圖紙和橋軸線坐標(biāo)，桂江大橋擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)軸線采用直線跨過XX水道，本擴(kuò)建工程在舊橋上下游拓寬兩幅新橋，新舊橋間距2m。橋軸線法線方向與水流流向的交角為8°，橋梁通航孔設(shè)置雙孔單向通航，左幅采用11×16m簡支空心板+21m簡支空心板+（59m+59m）連續(xù)鋼箱梁+29m簡支小箱梁+3×16m簡支空心板；右幅采用11×16m簡支空心板+14m簡支空心板+（59m+59m）連續(xù)鋼箱梁+20m簡支空心板+4×16m簡支空心板。擬擴(kuò)建大橋通航孔承臺(tái)之間的凈距為55.5m，投影到航道方向的凈寬為50.8m，上底寬32m，通航凈高5.5m，側(cè)高4.5m。本橋共有三個(gè)橋墩位于水中，其中靠近河道岸邊的兩承臺(tái)為7.372×3m的倒圓矩形，均已埋入泥面以下；位于河道中間的承臺(tái)為9.757×4m的倒圓矩形，其承臺(tái)頂標(biāo)高為1.8m。桂江大橋擴(kuò)建工程橋址水深地形圖見附圖1，橋型圖見附圖2。七、主要研究結(jié)論三、航道等級(jí)根據(jù)廣東省人民政府文件《關(guān)于同意全省五至七級(jí)航道定級(jí)方案的批復(fù)》（粵府函【1998】270號(hào)文），XX水道沙口至三尾橋?yàn)閮?nèi)河V級(jí)航道，通航300t級(jí)船舶。航道尺度為40×260×1.3（航寬×彎曲半徑×水深）。1、代表船型根據(jù)廣東省人民政府《關(guān)于同意全省五至七級(jí)航道定級(jí)方案的批復(fù)》（粵府函【1998】270號(hào)文），確定XX水道沙口至三尾橋?yàn)閮?nèi)河V級(jí)航道，現(xiàn)主要通航300t內(nèi)河船舶，根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、資料，代表船型的主尺度如下：表1-1XX水道船型主尺度表船型總長(m)型寬(m)吃水(m)100t自航機(jī)動(dòng)船32.26.21.2200t自航機(jī)動(dòng)船3371.56300t自航機(jī)動(dòng)船44.69.22.1300t多用途集裝箱船39.07.31.62、設(shè)計(jì)最高通航水位XX水道規(guī)劃為內(nèi)河V級(jí)航道，設(shè)計(jì)最高通航水位采用10年一遇洪水位，舊橋的設(shè)計(jì)最高通航水位為2.1m（珠基），轉(zhuǎn)換85高程：2.1+0.744=2.844m。設(shè)計(jì)單位提供的最高通航水位為2.85m（黃海高程）轉(zhuǎn)換85高程：2.85+0.158=3.008m。但由于本橋是在舊橋上下游兩側(cè)進(jìn)行擴(kuò)建，為確保船舶通航安全，建議新橋的設(shè)計(jì)最高通航水位建議采用2.844m（85高程）。3、通航凈空尺度根據(jù)桂江大橋橋區(qū)流速值、橋軸線與水流的交角等資料，結(jié)合《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GB50139-2004）的有關(guān)規(guī)定和推薦代表船型，對(duì)橋梁所需最小凈寬值進(jìn)行分析，計(jì)算出桂江大橋雙孔單向通航凈寬為50.8m，設(shè)計(jì)單位提供的大橋通航凈寬為53.6m基本滿足要求。擬擴(kuò)建大橋設(shè)計(jì)通航凈高為5.5m，僅能滿足《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》V級(jí)航道的最低通航凈高5m要求，與珠江三角洲通常采用的凈高8m是有差距的。但該工程是在舊橋上下游兩側(cè)進(jìn)行擴(kuò)建，舊橋通航凈高為5.5m，受舊橋通航凈高的限制，擬建凈高8m并未改善該航段的通航凈高。因此設(shè)計(jì)單位在擬建橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，凈高按5.5m建設(shè)，僅能滿足標(biāo)準(zhǔn)中限制V級(jí)航道通航最小凈高5m的要求。4、橋墩布置位置擬建桂江大橋擴(kuò)建工程跨XX水道，本擴(kuò)建工程在舊橋上下游拓寬兩幅新橋。新橋共有三個(gè)橋墩位于水中，靠近河道岸邊的兩承臺(tái)為7.372×3m的倒圓矩形，均已埋入泥面以下；位于河道中間的承臺(tái)為9.757×4m的倒圓矩形，其承臺(tái)頂標(biāo)高為1.8m。新橋橋墩順航道方向布置，通航孔布置為雙孔單向通航，即把舊橋每兩個(gè)通航孔含為一個(gè)孔，因此本橋橋墩平面位置對(duì)原有通航環(huán)境影響不大。八、航道、港口、航運(yùn)現(xiàn)狀1、航道現(xiàn)狀XX水道位于珠江三角洲水網(wǎng)的北部，西起禪城區(qū)的沙口，經(jīng)過XX市郊的羅村、張槎、環(huán)市鎮(zhèn)市區(qū)、南海鹽步、平洲、廣州郊區(qū)永紅等地，經(jīng)花地沖至芳村入廣州港或走三尾沖出三尾橋入東平水道，全長37公里。從沙口至XX大橋河段，長13公里，現(xiàn)狀維護(hù)水深1.5m，維護(hù)底寬20m，維護(hù)彎曲半徑170m，有跨河線15條，最小通航凈高6.51m，有跨河橋梁1座，最小凈高5.5m，最小凈寬45m，現(xiàn)有船閘1座即沙口新閘，設(shè)計(jì)水深3.0m，閘室長140m，寬18.0m，閘檻標(biāo)高－2.7m，可通航300噸級(jí)船舶。中山橋～花地口河段長24km，目前維護(hù)等級(jí)為Ⅶ級(jí)航道，該段主要支流有XX涌、范涌、水頭涌、鹽步涌等。河道比較彎曲，河面不寬，且通過地區(qū)大部分為XX經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，橋梁眾多，該段主要橋梁有文沙大橋、謝疊大橋、桂江大橋、桂瀾大橋、鹽步橋、環(huán)城高速公路橋、山村鐵路橋、花蕾大橋、芳村公路橋等。2、港口現(xiàn)狀XX市現(xiàn)有港口、碼頭226個(gè)、泊位492個(gè)、岸線27公里，設(shè)計(jì)年吞吐量5519.3萬噸。其中XX水道沙口至中山橋段沿河有碼頭30座，中山橋至花地口段臨河有碼頭49座，多為簡易碼頭（截至2006年）。3、航運(yùn)現(xiàn)狀XX水道是溝通XX區(qū)域與廣州之間水運(yùn)的要道，其主要經(jīng)濟(jì)腹地為XX市，由于該水道是西江北江上游地區(qū)通往廣州里程最短的經(jīng)濟(jì)航道（比東平水道近14公里），所以也是小型機(jī)動(dòng)船舶來往西北江與廣州之間的經(jīng)濟(jì)航道。沙口新河閘運(yùn)作后，候閘、過閘時(shí)間縮短，有利于吸引這部分運(yùn)量，但目前，這條水道仍以服務(wù)XX市區(qū)為主。九、航道、港口、航運(yùn)發(fā)展規(guī)劃1、航道布局規(guī)劃XX市航道由于具有通港澳、連內(nèi)陸、達(dá)沿海的便利條件，水運(yùn)成為與外?。ㄊ校⒏郯闹g物資交流的主要運(yùn)輸方式之一，在西江流域東西部物資交流、與港澳特區(qū)物資交流、沿海港口集疏運(yùn)中起著重要的作用。作為廣東省及珠江三角洲地區(qū)航道網(wǎng)的重要組成部分，XX市航道布局與《廣東省內(nèi)河航道總體布局規(guī)劃》相協(xié)調(diào)，航道劃分為骨干航道、重要航道和一般航道三個(gè)層次。根據(jù)XX市經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和各航道在珠江三角洲航道網(wǎng)中的地位與作用，XX市航道布局規(guī)劃為：以“兩縱三橫”1000噸級(jí)及以上航道為骨干，以三、五百噸級(jí)航道為基礎(chǔ)的縱橫交錯(cuò)、江海直達(dá)、連通港澳的航道網(wǎng)。2、港口布局規(guī)劃XX市港口規(guī)劃原則為：協(xié)調(diào)發(fā)展、規(guī)模經(jīng)營、合理定位、可持續(xù)發(fā)展及統(tǒng)一管理。主要貨運(yùn)港區(qū)規(guī)劃總體思想是：整合資源，構(gòu)建系統(tǒng)，拓展功能，完善布局，實(shí)現(xiàn)港口經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)以上規(guī)劃原則及規(guī)劃思想，充分考慮港區(qū)的現(xiàn)狀條件及功能作用，港口布局規(guī)劃實(shí)施預(yù)計(jì)2020年完成。XX市港口布局規(guī)劃基本圍繞著東平水道及周邊流域范圍內(nèi)進(jìn)行，有利于XX市水運(yùn)行業(yè)整體競爭力提高及可持續(xù)發(fā)展，與XX市航道規(guī)劃建設(shè)相配套,順德水道的沿線港口將做大做強(qiáng)，順德水道的功能地位將得到加強(qiáng)，其航道優(yōu)勢將得到更大程度的發(fā)揮。XX市航道規(guī)劃XX水道為內(nèi)河V級(jí)航道，通航300t級(jí)貨船。在港口規(guī)劃中，并沒有新建碼頭規(guī)劃在XX水道，且新建碼頭多在順德水道周圍，隨著船舶大型化的趨勢越來越明顯，300t級(jí)船舶的保有量呈逐漸下降趨勢，因此作為300t級(jí)航道的XX水道港口建設(shè)會(huì)逐漸放慢腳步。圖1-4XX市港口總體規(guī)劃圖

第二章自然條件一、河流概況（一）河流概況XX水道位于珠江三角洲水網(wǎng)的北部，西起禪城區(qū)的沙口，經(jīng)過XX市郊的羅村、張槎、環(huán)市鎮(zhèn)市區(qū)、南海鹽步、平洲、廣州郊區(qū)永紅等地，經(jīng)花地沖至芳村入廣州港或走三尾沖出三尾橋入東平水道，全長37公里。XX水道上游來水由沙口船閘控制，中枯水期沙口船閘保持開放，使XX水道水流通暢。當(dāng)遇到洪水時(shí)沙口閘關(guān)閉保護(hù)下游的堤防安全。水道沿程有羅村沖、大范沖、水頭沖、鹽步?jīng)_、三洲沖匯入。羅村沖是一條很短的小河沖，流量不大；大范沖、水頭沖、鹽步?jīng)_與XX水道交匯處分別設(shè)有瓜步汛水閘、鎮(zhèn)水東水閘、鹽步閘、三洲水閘，在中枯水期這些小船閘關(guān)閘蓄水，滿足河沖兩岸的灌溉需要；在洪水期則開閘放水減小河沖兩岸的防洪壓力。故XX水道上的徑流量由沙口船閘控制，同時(shí)受著各支流河沖小船閘的影響，水道里的水位較穩(wěn)定，變化不會(huì)很大。該水道目前的維護(hù)尺度為內(nèi)河Ⅶ級(jí)航道。XX水道地理位置見圖2-1。（二）水道附近的堤圍情況約1000年以前，珠江三角洲地區(qū)人口迅速增加，為防御洪水災(zāi)害，大量興修堤圍，至清代出現(xiàn)將小圍合并成為大聯(lián)圍的治河工程，20世紀(jì)50年代初至70年代中期，采取“控支強(qiáng)干”、“聯(lián)圍并流”工程，以達(dá)到簡化河系，縮短防洪堤線的目的，有計(jì)劃地進(jìn)行聯(lián)圍筑閘工程，把原來的數(shù)百條行洪河道簡化成大致東南走向的數(shù)十條行洪水道。XX水道兩邊的堤圍共有三處，東面為芳村圍；南面為山大圍、四鄉(xiāng)聯(lián)圍。由于堤圍是限制作用，XX水道的平面形態(tài)較穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)較大的擺動(dòng)情況。XX水道附近的堤圍位置見圖2-2。圖2-1XX水道地理位置圖圖2-2XX水道堤圍位置示意圖PAGE27二、氣象XX市位于珠江三角洲中部，地處北回歸線以南，頻臨南海，氣候?qū)倌蟻啛釒В哂酗@著的海洋性季風(fēng)氣候特征。終年氣候溫和，春季潮濕多雨，夏季較熱，時(shí)有暴雨，秋季晴多氣爽，冬季溫暖不寒。冬季受西北北風(fēng)控制，夏季受東南南風(fēng)控制。XX地區(qū)冬短夏長，春秋兩季長短相當(dāng)。按平均氣溫劃分季節(jié)為：1月1日至2月10日為冬季，2月11日至4月15日為春季，4月16日至10月25日為夏季，10月26日至12月31日為秋季。個(gè)別偏暖年份平均氣溫在10°C以上，沒有出現(xiàn)冬季。（一）氣溫?fù)?jù)XX市氣象臺(tái)1994～2003年十年氣象觀測資料，年平均氣溫22.5℃，極端最高氣溫為38.5℃，極端最低氣溫為0.7℃（見表2-1）。春季的氣溫變化較大，不穩(wěn)定。4月初才會(huì)穩(wěn)定上升，并以7～8月最高，9月開始趨于下降，至1～2月達(dá)到最低點(diǎn)。表2-1XX氣溫（1994～2003年）單位：℃月份項(xiàng)目一二三四五六七八九十十一十二全年平均氣溫13.714.817.922.625.928.129.029.027.524.520.316.122.5極端最高27.928.330.933.535.637.238.338.537.834.532.528.838.5日期10155262561117113111017/8年份98969994919994909098969090極端最低2.62.66.49.015.918.721.923.016.010.36.40.70.7日期172073588232829222929/12年份95969496019502999798950199（二）相對(duì)濕度及蒸發(fā)量XX市的年平均相對(duì)濕度為58%（表2-2），1994-2003年十年間月平均相對(duì)濕度最大為69%（三月），最低為47%（十一月）。年平均蒸發(fā)量為1343mm（表2-3），最大月蒸發(fā)量為230.0m，最小月蒸發(fā)量為34.8m。表2-2XX市相對(duì)濕度（1994-2003年）月份項(xiàng)目一二三四五六七八九十十一十二全年平均相對(duì)濕度57626967636560585749474858最小相對(duì)濕度22132824263338312720181413日期11351711619232330523/2年份97999598999901029597999899表2-3XX市的蒸發(fā)量（1994-2003年）單位：毫米月份項(xiàng)目一二三四五六七八九十十一十二全年平均76.967.571.098.2130.3139.2174.9171.6154.0167.1128.7103.91343.3最大114.2135.7112.3137.2159.7212.3211.2230.3179.8229.9175.0147.33562.4年份97999799919990909898969690最小46.444.434.863.796.597.6141.6123.8120.7112.994.461.71287.3年份97949603029401959495039498（三）降水量本區(qū)降水充沛，1994年～2003年十年間平均降水量1597mm，最多降水量為2172mm，最少降水量為1076mm，年平均降水日數(shù)為146天（表2-4）。6月份為降水最多的月份，占全年總雨量的18%，而4～9月的降水約占全年的82%。最大日降水量為279.8mm（表2-5）。表2-4XX市1994—2003年降水量及降水日數(shù)（降水量≥0.1毫米）單位：毫米月份項(xiàng)目一二三四五六七八九十十一十二全年平均降水量48.781.167.4185.6200.3291.4204.9224.1211.165.527.429.61597.1最多降水量119.8226.9136.9328.1465.3464.4334.0583.4540.4305.4102.1128.32172.2年份90929293989394999395939493最少降水量2.20.026.730.571.3141.4132.053.9109.00.00.00.51075.7年份94999091959993909196929091平均降水日8.311.214.616.016.519.317.615.712.24.34.45.8145.9最多日數(shù)（天）151823222423242218101113160年份90989290939894949597939494最少日數(shù)（天）20101191211106002127年份94990197959994020196999701表2-5XX市的雨日數(shù)（1994-2003年）月月份項(xiàng)目一二三四五六七八九十十一十二全年中雨日數(shù)（10—24.9毫米）91717263437283724766248大雨日數(shù)（25—49.9毫米）464181930211316611139暴雨以上日數(shù)（≥50毫米）11079146111031164最大日降水量（毫米）57.985.940.7113.6109.0106.179.7279.8168.9136.659.851.3279.8年份98959996989894999595979499（四）霧XX市年平均霧日為19.8天（表2-6），霧日全年各日均有出現(xiàn)，尤以春季出現(xiàn)較多，2-4月份霧日為11.6天，占全年的59%。有霧時(shí)多為微風(fēng)，使氣體污染物不易擴(kuò)散。表2-6XX市的霧（1994-2003年）月份項(xiàng)目一二三四五六七八九十十一十二全年平均日數(shù)（天）2.02.75.03.90.80.40.40.30.50.61.81.41.7最多日數(shù)（天）6611113211336511年份9893969699979295969195969997949496最少日數(shù)（天）0100000000000年份959697950102979498010294969701029394969900039794999897989900010203949597989901029798990001029495969899969798999799（五）風(fēng)XX市的主導(dǎo)風(fēng)為西北風(fēng)，頻率為23.9%，靜風(fēng)頻率為14.5%。年平均風(fēng)速為2.1米/秒（表2-7）。XX市季風(fēng)氣候明顯，冬季受西北北風(fēng)控制，夏季受東南南風(fēng)控制。表2-7XX市的風(fēng)（1994-2003年）月份項(xiàng)目一二三四五六七八九十十一十二全年平均風(fēng)速（m/s）2.32.22.12.02.02.22.32.12.02.11.92.12.1靜風(fēng)頻率（%）14.315.614.011.712.011.410.013.418.916.119.816.514.5最多風(fēng)向NNWNNWNNWSSESSESSESSESSESENNWWNNNWNNNWNNNWWNNNW最多風(fēng)向風(fēng)速3.83.93.63.23.03.42.82.92.83.43.53.73.9最多風(fēng)向風(fēng)頻33.123.924.422.624.024.120.214.210.915.013.927.014.526.515.627.316.223.9臺(tái)風(fēng)是熱帶氣旋最強(qiáng)烈的天氣系統(tǒng)。這里指的臺(tái)風(fēng)是熱帶氣旋（包括熱帶風(fēng)暴、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，臺(tái)風(fēng)）的簡稱。熱帶風(fēng)暴10級(jí)以上稱臺(tái)風(fēng)，12級(jí)以上為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。它產(chǎn)生于西北太平洋或南海的海面，來自太平洋的臺(tái)風(fēng)占62.2%，來自南海臺(tái)風(fēng)占37.8%。太平洋臺(tái)風(fēng)一般范圍大，風(fēng)力強(qiáng)，移動(dòng)方向較穩(wěn)定。在珠江口附近登陸的太平洋臺(tái)風(fēng)大部份經(jīng)過巴士海峽或呂宋島，登陸時(shí)一般風(fēng)力已較最強(qiáng)盛時(shí)有所減弱；南海臺(tái)風(fēng)大部份形成于北緯15度以北的南海海面，一般強(qiáng)的少，弱的多，范圍也較小，且距海岸近，往往來勢急，且移動(dòng)路線不規(guī)則，有的登陸時(shí)尚處發(fā)展階段，風(fēng)力仍在繼續(xù)增強(qiáng)，較難準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。總的來說，5～6月主要是南海臺(tái)風(fēng)登陸，7～10月太平洋和南海臺(tái)風(fēng)都有，以太平洋臺(tái)風(fēng)居多，11月后臺(tái)風(fēng)很少出現(xiàn)，最遲登陸的臺(tái)風(fēng)是12月2日，實(shí)屬罕見。12級(jí)以上的太平洋強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，主要在8～9月登陸。臺(tái)風(fēng)對(duì)水運(yùn)威脅最大，臺(tái)風(fēng)影響的地方，往往出現(xiàn)大風(fēng)暴雨天氣，尤其是臺(tái)風(fēng)正面襲擊的地方，常伴有狂風(fēng)暴雨，破壞力大。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，1994-2003年影響XX市的臺(tái)風(fēng)有19次，年平均1.9次。初臺(tái)（這期間影響XX市最早一次臺(tái)風(fēng)）是2003年5月2日，終臺(tái)是2003年9月27日（9913號(hào)）。影響XX市最大的是2003年8月22日，（9908）號(hào)臺(tái)風(fēng)在深圳登陸，XX市降水量170毫米，8級(jí)大風(fēng)。影響XX市最多臺(tái)風(fēng)的年份是1999年，共4次，對(duì)XX市影響較輕的年份是1998年。（六）日照XX市1994年～2003年十年間全年平均日照時(shí)數(shù)為1517.7小時(shí)，年平均相對(duì)濕度為58%，1～6月份多陰雨天氣，日照百分率多低于35%，7～12月份多晴好天氣，日照百分率在50%左右（表2-8）。表2-8XX市日照（1994～2003年）月份項(xiàng)目一二三四五六七八九十十一十二全年日照時(shí)數(shù)97.771.954.570.2111.2115.2181.3172.6153.4186.1164.5139.11517.7日照百分率%29.120.814.518.427.232.944.243.341.751.751.949.934.6三、水文、泥沙（一）徑流特征XX水道是東平水道中游沙口分汊的一條支流，東平水道上接北江干流，并通過思賢滘與西江干流相連，來水來沙狀況受三水（二）水文站控制，區(qū)間河道有多處分汊，具有明顯的多口分流、入流的特點(diǎn)?？傮w上講，西、北江徑流控制著東平水道上段，流向較為單一，其后在紫洞口分汊，中枯水約有占三水站20-25%的徑流量進(jìn)入東平水道中段。XX水道與東平水道相接處有個(gè)沙口船閘，XX水道的徑流一部分受東平水道徑流量的影響（由沙口船閘控制），但絕大部分直接由大氣降水補(bǔ)給，徑流具有與降水相似的時(shí)空分布特征。年徑流具有年際變化較大和年內(nèi)分配不均勻的特點(diǎn)，豐、枯水年徑流相差2.5～3.3倍，汛期（4～9）月占全年徑流的77～85％。一般說來，以6月份水量最大，1月或12月徑流量最小。（二）潮汐特性珠江口潮汐類型屬于不規(guī)則半日混合潮型，即在一個(gè)太陰日內(nèi)出現(xiàn)兩次高潮和低潮，且兩次高潮和低潮均不相等，各潮潮差大小和歷時(shí)長短也不一樣。潮流動(dòng)力受潮差與納潮面積及納潮體的邊界的影響，潮差受邊界和徑流量的影響。從珠江口八個(gè)口門的情況看（表2-9），珠江三角洲兩側(cè)的口門虎門和崖門潮差較大，中間的口門如磨刀門潮差較??；潮差大的口門，漲潮流量較大，如虎門和崖門，潮差較小的口門，漲潮量小，落潮量卻較大，如磨刀門；落潮流量以虎門、磨刀門和崖門最大。從各口門水道的徑流量和漲潮量的比值（即徑潮比）可以判別各口門水道徑流和潮流作用的相對(duì)重要性，如虎門和崖門，其徑潮比小于1，分別為0.26和0.3，屬潮流作用為主的口門，其他口門，徑潮比大于1，屬徑流作用為主的河口，尤以磨刀門為最甚。對(duì)橋區(qū)河段潮汐影響最大的是沿珠江三角洲東部的虎門、蕉門和洪奇門進(jìn)入并沿珠江前、后航道和順德水道上溯的潮汐，此三口門均屬于徑流作用為主的口門。表2-9珠江八大口門潮汐動(dòng)力概況單位：潮差-m;潮量-億m3;流量-m3/s（三）泥沙特征珠江是我國七大江河中含沙量最小的河流，多年平均含沙量0.27kg/m3。西江高要站多年平均含沙量為0.32kg/m3，北江和東江的含沙量比西江小，北江石角站和東江博羅站的多年平均含沙量均為0.13kg/m3。含沙量的年內(nèi)變化顯著，與降水量和暴雨強(qiáng)度有關(guān)。汛期4～9月含沙量在0.14～0.53kg/m3之間，非汛期的含沙量在0.02～0.07kg/m3之間。雖然珠江各河含沙量較小，但由于年徑流量大，全流域多年平均年輸沙量達(dá)8872萬噸。輸沙量的年際變化與徑流的年際變化相對(duì)應(yīng)，即豐水年多沙，枯水年少沙。珠江流域的河流輸沙主要來自西江，西江高要站多年平均年輸沙量為7100萬噸，占珠江流域年總輸沙量的82.8%；北江（石角站和石狗站）多年平均年輸沙量為647萬噸，占珠江流域年總輸沙量的7.5%；東江博羅站多年平均輸沙量296萬噸，占珠江流域年總輸沙量的3.5%。全流域汛期是輸沙量高度集中的時(shí)期，各水系的輸沙量占全年輸沙量的90.7%～94.9%，最大月輸沙量多為6月或7月，約占全年的30%。經(jīng)由研究河段輸往下游的泥沙主要來自于北江和西江經(jīng)思賢滘的泥沙。區(qū)間產(chǎn)沙量較少，主要包括水流沖刷河岸所產(chǎn)生的部分泥沙及小流域內(nèi)地表徑流的產(chǎn)沙。四、地質(zhì)及地震（一）地貌類型XX市區(qū)屬珠江三角洲的一部分。按三角洲陸地形成的順序，一般是由三角洲的頂部順序向海推進(jìn)。XX市距離珠江三角洲最早（北江）的頂點(diǎn)南海市蘆苞鎮(zhèn)不遠(yuǎn)，并且石灣—桂城鐳崗之間為島嶼錯(cuò)落的淺海灣或河心灘，水流較為平緩，即水動(dòng)力條件的突然變?nèi)跤欣谏澳辔镔|(zhì)的沉淀、淤積，因此XX市成陸較早，地形上XX市屬三角洲平原，地勢較低平，海拔多為1～2m。在平原的低洼處人工開挖有星羅棋布的魚塘，現(xiàn)大部分被填平為建筑用地，平原的其他部分則被開發(fā)為耕地。而原先的島嶼或河心灘形成崗地，主要的有石灣的大霧崗、五峰公園附近的蒙清崗、圣堂崗、大星崗及大江附近的獅崗、赤珠崗等。這些崗地相對(duì)高度大致相等，頂部海拔一般為20～40m，是由第三紀(jì)紅色砂頁巖或礫巖構(gòu)成的臺(tái)地的一部分，后經(jīng)長期的風(fēng)化侵蝕，形成現(xiàn)在的崗地。其中XX市區(qū)西部沙口的王借崗，海拔為51m，是XX市區(qū)的最高點(diǎn)，這是一座火山錐，是次橄欖玄武巖組成，目前擬開辟為風(fēng)景區(qū)。（二）地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域地質(zhì)資料表明，本區(qū)位于華南褶皺系之粵中拗陷的中部，具體為北東走向的廣州～從化斷層和近東西走向的廣州～三水?dāng)鄬咏徊娌课恢髂喜康拇笮拖蛐惫扒鷺?gòu)造——三水段陷盆地的東翼。區(qū)內(nèi)構(gòu)造形跡較為簡單，主要表現(xiàn)為脆性斷裂，其中較為規(guī)模的斷裂自西往東有南北走向的石灣斷裂和北北東走向的XX斷裂、鐳崗斷裂、鐳崗西斷裂等4條。這些斷裂構(gòu)造主要形成、活動(dòng)于喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期，性質(zhì)為正斷層。中—新生代以來，區(qū)內(nèi)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)得較為明顯，其中最為特征的是三水盆地的形成。在第三紀(jì)期間，由于區(qū)域性大斷裂——廣州、廣三斷裂的復(fù)活，促使包括XX市區(qū)在內(nèi)的三水盆地的形成，區(qū)域上接受了白堊紀(jì)內(nèi)陸湖盆相沉積。進(jìn)入早第三世，三水盆地繼續(xù)沉陷和接受沉積物。進(jìn)入喜馬拉雅期，該構(gòu)造盆地在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下形成一近南北走向的大型向斜拱曲。之后，區(qū)內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為斷塊差異性升降。其中XX市區(qū)為沉降區(qū)，但第四紀(jì)沉積層厚度不大，新石器晚期海水逐漸退出，最后發(fā)展為現(xiàn)代地形地貌。總體而言，XX市區(qū)主體位于基本區(qū)域穩(wěn)定區(qū)，但其東、西兩側(cè)則位于次區(qū)域不穩(wěn)定區(qū)。（三）地層特征XX市區(qū)內(nèi)出露的地曾從老到新主要為石炭紀(jì)測水組，白堊紀(jì)白鶴洞組，晚第三世莘莊組，寶月組和第四紀(jì)地層。其中石炭紀(jì)測水組僅出露于XX市區(qū)東部（桂城）鐳崗，即鐳崗斷裂以東，巖性主要為砂巖、含礫砂巖、泥巖、厚度37—129m。白堊紀(jì)白鶴洞組則出露于鐳崗斷裂西部，巖性主要為粗砂巖、砂礫巖、粉砂巖、泥巖等，總厚度大于445.7m。晚第三世寶月組主要分布在XX市區(qū)石灣—張槎一帶，巖性為砂巖、鈣質(zhì)泥巖、中細(xì)砂巖、粉砂巖、鈣質(zhì)砂巖等。這些第三紀(jì)地層均為紅色巖層，反映出沉積時(shí)期為炎熱、干燥的氣候。第四紀(jì)地層，在XX市區(qū)分布廣泛，主要為河海交相互的淤泥、粘土、亞粘土、細(xì)砂、粉細(xì)砂、礫砂等，粘土多為粘性土夾砂性土，整體上具典型的二元結(jié)構(gòu)。厚度變化較大，在城區(qū)為6～35m，石灣區(qū)為10余m，部分地區(qū)沉積物中見蠔殼層。（四）地震情況地震活動(dòng)與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（主要是活動(dòng)性斷裂作用）有關(guān)資料記載。公元1500年以來，XX地區(qū)（廣義）發(fā)生過多次地震。這些地震的震中幾乎均落在原有的東西向斷裂，北東向斷裂、北西向斷裂等三個(gè)斷裂之上，如廣三斷裂1584年發(fā)生地震，1665年再次發(fā)生。北東向走向的鹽步斷裂通過地段，分別在XX的瀾石、順德的龍江發(fā)生過地震。發(fā)震強(qiáng)度和頻率，以北東向斷裂為主，北西、東西向斷裂稍次，在這些斷裂交叉復(fù)合部位，地震強(qiáng)度較大，重復(fù)率較高。近代，廣州—XX—順德之間發(fā)生過相對(duì)密集的3.0級(jí)到4.0級(jí)的地震活動(dòng)。其中主要有1937年2月24日石灣3.0級(jí)地震、1940年9月南海市大瀝鎮(zhèn)橫崗4.0級(jí)地震。按照地震強(qiáng)度區(qū)劃圖，XX市區(qū)位于地震基本烈度七度區(qū)，屬中強(qiáng)地震背景區(qū)。

第三章橋區(qū)水文測驗(yàn)及建橋后水流分析一、測驗(yàn)項(xiàng)目為詳細(xì)探明橋區(qū)河段的水文情況，我公司組織測量隊(duì)對(duì)桂江大橋工程橋區(qū)段進(jìn)行了流速、流向、航跡線等情況的實(shí)地觀測。二、航跡線觀測公司測量隊(duì)在桂江大橋橋軸線上下游800m區(qū)間內(nèi)對(duì)上、下行各2條航跡線進(jìn)行觀測，共觀測4條航跡線，航跡線觀測成果見附圖3。由航跡線圖可知，橋區(qū)河段船舶基本偏河道左岸航行，由于河道右岸水深較淺，因此船舶在橋區(qū)主要是通過舊橋左邊兩個(gè)通航孔航行。三、流速、流向觀測為觀測桂江大橋橋區(qū)河段流速、流向情況，公司測量隊(duì)于2009年2月27日在大橋軸線上下游800m區(qū)間內(nèi)進(jìn)行了3條漲潮流跡線觀測和3條退潮流跡線觀測。流跡線觀測采用浮標(biāo)法，觀測以GPS跟蹤。本次流跡觀測期間天氣良好，江面風(fēng)況為東南風(fēng)1級(jí)，測驗(yàn)河段微彎，流跡線走向基本與河道的走勢一致。漲潮始測水位為0.78m，終測水位為0.94m，漲潮最大流速為0.39m/s，最小流速為0.16m/s，最大橫向流速為0.08m/s；退潮始測水位為-0.05m，終測水位為-0.13m，退潮最大流速為0.55m/s，最小流速為0.42m/s，最大橫向流速為0.07m/s，橋軸線法線方向與水流流向的最大夾角為8°。流速流向圖見附圖4，流速成果見圖3-1，3-2。佛山市南海區(qū)桂江路桂江大橋擴(kuò)建工程通航論證報(bào)告廣東正方圓工程咨詢有限公司GuangdongZhengFangYuangEngineering&ConsultingCo.PAGE29圖3-1橋區(qū)河段漲潮流速觀測圖圖3-2橋區(qū)河段退潮流速觀測圖表3-1漲潮流速及橫流表單位：m/s點(diǎn)號(hào)流速橫流點(diǎn)號(hào)流速橫流點(diǎn)號(hào)流速橫流漲1-10.240.01漲1-310.210.01漲2-260.330.08漲1-20.260.01漲1-320.220.01漲2-270.310.02漲1-30.280.01漲1-330.230.01漲2-280.290.03漲1-40.290.00漲1-340.210.01漲2-290.270.03漲1-50.280.01漲1-350.160.02漲2-300.280.01漲1-60.280.01漲2-10.370.00漲2-310.290.05漲1-70.280.02漲2-20.330.01漲2-320.270.04漲1-80.290.02漲2-30.380.01漲2-330.270.04漲1-90.30.00漲2-40.380.02漲2-340.280.01漲1-100.290.00漲2-50.380.01漲2-350.280.01漲1-110.280.02漲2-60.360.01漲2-360.280.01漲1-120.280.00漲2-70.330.01漲2-370.270.01漲1-130.270.02漲2-80.340.00漲2-380.260.01漲1-140.270.03漲2-90.390.05漲2-390.250.01漲1-150.260.05漲2-100.350.07漲3-10.310.01漲1-160.260.00漲2-110.390.02漲3-20.30.01漲1-170.280.01漲2-120.350.04漲3-30.310.01漲1-180.260.02漲2-130.350.02漲3-40.320.01漲1-190.250.01漲2-140.340.06漲3-50.310.01漲1-200.290.02漲2-150.390.01漲3-60.310.01漲1-210.260.00漲2-160.390.01漲3-70.290.01漲1-220.270.00漲2-170.360.01漲3-80.30.02漲1-230.290.01漲2-180.360.00漲3-90.30.02漲1-240.260.00漲2-190.370.04漲3-100.310.02漲1-250.290.02漲2-200.370.02漲3-110.340.02漲1-260.260.02漲2-210.350.01漲3-120.320.02漲1-270.240.03漲2-220.350.01漲3-130.330.02漲1-280.250.03漲2-230.370.02漲3-140.310.02漲1-290.250.03漲2-240.360.01漲3-150.340.01漲1-300.240.01漲2-250.310.06漲3-160.330.00續(xù)上表點(diǎn)號(hào)流速橫流點(diǎn)號(hào)流速橫流點(diǎn)號(hào)流速橫流漲3-170.330.00漲3-180.340.01漲3-190.330.02漲3-200.340.00漲3-210.330.01漲3-220.320.01漲3-230.320.01漲3-240.310.00漲3-250.290.02漲3-260.280.00漲3-270.280.01漲3-280.290.03漲3-290.30.01漲3-300.290.02漲3-310.30.01漲3-320.310.00漲3-330.30.03漲3-340.320.04漲3-350.280.02漲3-360.290.01漲3-370.280.00漲3-380.280.01漲3-390.290.02表3-2退潮流速及橫流表單位：m/s點(diǎn)號(hào)流速橫流點(diǎn)號(hào)流速橫流點(diǎn)號(hào)流速橫流退1-10.420.02退1-310.520.02退2-250.530.01退1-20.460.02退1-320.530.00退2-260.520.01退1-30.430.02退1-330.530.01退2-270.510.01退1-40.440.02退1-340.550.06退2-280.50.01退1-50.450.02退1-350.530.01退2-290.50.04退1-60.460.02退1-360.510.01退2-300.510.00退1-70.480.02退2-10.530.02退2-310.50.03退1-80.50.02退2-20.530.00退2-320.510.03退1-90.510.02退2-30.530.00退2-330.480.01退1-100.50.02退2-40.530.06退2-340.480.02退1-110.480.00退2-50.530.01退2-350.490.01退1-120.470.02退2-60.530.01退2-360.480.01退1-130.480.02退2-70.540.01退3-10.510.02退1-140.480.00退2-80.540.04退3-20.520.06退1-150.510.03退2-90.530.04退3-30.520.02退1-160.430.02退2-100.510.04退3-40.530.03退1-170.460.00退2-110.490.01退3-50.520.03退1-180.490.05退2-120.50.03退3-60.50.03退1-190.50.01退2-130.510.03退3-70.490.03退1-200.50.02退2-140.520.01退3-80.480.03退1-210.510.03退2-150.530.01退3-90.470.07退1-220.520.01退2-160.520.03退3-100.470.05退1-230.530.00退2-170.520.03退3-110.460.03退1-240.520.00退2-180.520.01退3-120.440.02退1-250.520.01退2-190.510.00退3-130.460.03退1-260.510.03退2-200.530.01退3-140.470.02退1-270.50.03退2-210.520.00退3-150.440.02退1-280.510.02退2-220.530.01退3-160.460.04退1-290.520.02退2-230.510.03退3-170.470.01退1-300.530.02退2-240.520.03退3-180.460.01 續(xù)上表點(diǎn)號(hào)流速橫流點(diǎn)號(hào)流速橫流點(diǎn)號(hào)流速橫流退3-190.450.01退3-200.460.02退3-210.480.03退3-220.50.01退3-230.520.00退3-240.530.04退3-250.530.01退3-260.530.03退3-270.520.01退3-280.520.02退3-290.530.02退3-300.520.01退3-310.510.03退3-320.50.03退3-330.510.01退3-340.490.01退3-350.480.03

第四章河床演變分析珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)河道，從宏觀來看是一網(wǎng)河型水道，從局部來看，不同河段由于來水來沙（分水分沙）條件不同及邊界條件的差異，河型有所不同，其幾何形態(tài)各異，有的相對(duì)寬淺，有的相對(duì)窄深。一、工程河段附近的河床演變?yōu)榱朔治鰯M建大橋工程附近的河床近期的情況，本報(bào)告采用2006年、2010年的水深地形圖，取工程附近約800m河段（工程上游400m~工程下游400m）進(jìn)行河床演變分析，將河段劃分為5個(gè)斷面進(jìn)行分析。斷面圖見圖4-1，各斷面沖淤圖見圖4-2，采用斷面法進(jìn)行沖淤計(jì)算，各斷面河道特性見表4-1。1、河寬特征按繪圖水位下的斷面相應(yīng)的水面寬度進(jìn)行計(jì)算分析，2006年的平均河寬為116m，2009年的平均河寬為116m，河寬基本保持不變。2、斷面水深特征由表4-1可知，各斷面的平均水深從2006年的1.10～1.62m，2010年的1.11～1.65m。各斷面均有所沖深，水深變化不大。表4-1工程上下游800m河道特性及沖淤統(tǒng)計(jì)表位置河寬（m）平均水深（m）寬深比2006年2010年2006年2010年2006年2010年1＃1141131.471.423.02.92＃1231241.271.213.03.03＃1191201.231.212.42.44＃1201191.101.112.32.45＃1061041.621.652.32.5平均1161161.341.322.62.6三、建橋后河床演變趨勢分析根據(jù)數(shù)模研究結(jié)果，工程后通航孔內(nèi)流速最大值由原來的1.13m/s變?yōu)?.17m/s；由于橋墩的阻水作用，橋墩附近的流速有所減小，但減小幅度不大，橋梁建成后對(duì)橋區(qū)河床變化的影響不大。圖4-1沖淤分析斷面布置圖4-22006年、2010年1#斷面沖淤分析比較圖圖4-32006年、2010年2#斷面沖淤分析比較圖圖4-42006年、2010年3#斷面沖淤分析比較圖圖4-52006年、2010年4#斷面沖淤分析比較圖圖4-62006年、2010年5#斷面沖淤分析比較圖第五章數(shù)學(xué)模型研究分析一、計(jì)算目的為研究桂江大橋擴(kuò)建工程建成后，對(duì)橋區(qū)河段的水流流態(tài)的影響范圍和程度，本論證對(duì)桂江大橋擴(kuò)建工程進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型研究。由于桂江大橋采用四幅橋布置，利用中間舊橋作為機(jī)動(dòng)車道，外側(cè)拓寬兩幅新橋；故本數(shù)模以舊桂江大橋存在的情況作為本項(xiàng)目數(shù)模的工程前的情況。數(shù)模研究采用工程附近局部河道平面二維數(shù)學(xué)模型的方法進(jìn)行。平面二維模型主要針對(duì)橋梁興建前、后工程局部河段水流流態(tài)和水動(dòng)力條件的變化進(jìn)行模擬，對(duì)比工程前、后的水流流速、流態(tài)的變化情況，為分析提供依據(jù)。二、二維潮流數(shù)學(xué)模型的建立與驗(yàn)證（1）基本方程平面二維水流方程：連續(xù)方程 （5-1）動(dòng)量方程（5-2）（5-3）以上各式中U，V分別為垂線平均流速在x、y方向上的分量；Zs、H分別為水位和水深；g為重力加速度；v為水流紊動(dòng)粘性系數(shù)；為水的密度；C為謝才系數(shù)，常用曼寧公式計(jì)算：C=H1/6/n；、分別為底部切應(yīng)力在x和y方向上的分量：（）=（）/2。（2）有限元方程將整個(gè)計(jì)算域剖分成一個(gè)三角形網(wǎng)格系統(tǒng)。每個(gè)三角形為一個(gè)單元，其編號(hào)為e，e=1，2，3，…，NE，NE為單元總數(shù)。單元三個(gè)頂點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)，其局部編號(hào)為j=1，2，3（以逆時(shí)針為序）。節(jié)點(diǎn)的整體編號(hào)為i，i=1，2，3，…，NP，NP為節(jié)點(diǎn)總數(shù)。節(jié)點(diǎn)的整體編號(hào)與局部編號(hào)計(jì)算前規(guī)定好。引入插值函數(shù)：，為形函數(shù)。對(duì)方程（5-1）～（5-3）中的變量用插值函數(shù)近似表示，并使用伽遼金法對(duì)方程進(jìn)行整理變形，可得到積分方程：（5-4）(5-5)(5-6)由此，經(jīng)整理得到如下有限元方程：（5-7）（5-8）（5-9）其中：,,=1,2,3,…,NP。（3）計(jì)算方法為書寫方便，采用通用變量P來代替方程（5-6）～（5-8）中的變量Zs、U、V、S和N，用FP表示方程中等號(hào)右邊項(xiàng)，并用對(duì)角矩陣來代替，則方程可化成統(tǒng)一的形式：dPi/dt=FPi。對(duì)該方程的求解，可以采用R-K法、線性多步法、Euler法等，本模型采用R-K法進(jìn)行計(jì)算，以時(shí)間步長為迭代參數(shù)進(jìn)行迭代，直到得到恒定的流場。（4）研究范圍及網(wǎng)格布置二維水流數(shù)學(xué)模型的研究范圍：研究區(qū)域上游距擬建工程約2.5km，下游距擬建工程約2.8km。計(jì)算區(qū)域總長約5.3km，橫向?qū)捈s0.25km，控制面積約為1.3km2。網(wǎng)格布置的原則：一般工程處及河道地形變化較大的地方網(wǎng)格較密較小，其它地方則網(wǎng)格較稀疏較大。根據(jù)這個(gè)原則。二維模型研究范圍內(nèi)共布置有53426個(gè)三角形網(wǎng)格，工程附近網(wǎng)格布置見圖5-1。5-1工程局部網(wǎng)格布置圖（5）邊界條件及計(jì)算步長上游進(jìn)口斷面采用流量過程線Q＝Q(t)，結(jié)合實(shí)測資料相關(guān)分析或產(chǎn)匯流計(jì)算得出；下游出口斷面采用潮位過程線Z＝Z(t)，實(shí)測資料或相關(guān)分析計(jì)算。模型計(jì)算的初始水位根據(jù)下游水位按研究范圍內(nèi)的河道比降插值得出，初始流速為0；由于計(jì)算網(wǎng)格較小，經(jīng)分析，計(jì)算時(shí)間步長取為1s。（6）動(dòng)邊界處理技術(shù)對(duì)研究范圍內(nèi)隨潮落潮漲而出沒的沙洲和灘地，計(jì)算時(shí)采用動(dòng)邊界技術(shù)，即將落潮期間出露的區(qū)域轉(zhuǎn)化為灘地（干網(wǎng)格），同時(shí)形成新邊界；反之，將漲潮期間淹沒的灘地轉(zhuǎn)化成計(jì)算水域（濕網(wǎng)格）。（7）建模地形資料二維模型河道地形資料主要采用2009年廣東XXX工程咨詢有限公司實(shí)測的水下地形資料。（7）計(jì)算水文組合二維模型計(jì)算主要采用10年一遇洪水落潮、中水落潮、枯水漲潮、枯水落潮這幾組典型水文組合。（8）工程概化樁墩的阻水面積采用扣除辦法，繞流阻力采用南京水利科學(xué)研究院的樁群阻力公式進(jìn)行概化。：單樁阻力系數(shù)；=2.0：樁群當(dāng)量系數(shù)；=0.3～1.0：樁數(shù)：單樁或樁群阻力；：單樁或樁群的阻力系數(shù)；：樁柱在垂直于水流方向上的投影面積；V：作用于樁柱上的趨近流速。在一個(gè)計(jì)算單元網(wǎng)格ΔA內(nèi)，河床的邊界阻力為F，若有單樁或樁群，則總阻力應(yīng)為F1=F+。便于應(yīng)用，在計(jì)算中采用等效糙率替代n。的計(jì)算公式如下：(5-14)式中：為等效糙率；n為河床糙率；H為水深。計(jì)算中水深不一，網(wǎng)格大小不等，取值范圍不同。（9）模型驗(yàn)證工程區(qū)域?qū)崪y資料比較稀缺，本模型驗(yàn)證水文條件選取2010年2月27日的實(shí)測水位、流速資料，該資料測量任務(wù)由廣東XXX工程咨詢有限公司承擔(dān)。模型經(jīng)過驗(yàn)證，計(jì)算流速過程線與實(shí)測過程線吻合程度較好，驗(yàn)證點(diǎn)布置圖見圖5-2，驗(yàn)證成果見圖5-3，由驗(yàn)證圖可見，模型流速計(jì)算成果誤差基本符合有關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)定的精度要求，所建模型可以用來進(jìn)行工程計(jì)算。佛山市南海區(qū)桂江路桂江大橋擴(kuò)建工程通航論證報(bào)告圖5-22010年2月27日擬建工程驗(yàn)證點(diǎn)布置圖圖5-3a2010年2月27日擬建工程實(shí)測水位驗(yàn)證圖（水位采用85國家高程系統(tǒng)）圖5-3b2010年2月27日擬建工程實(shí)測流速驗(yàn)證圖（漲潮為正，落潮為負(fù)）從表中可以看出，各水文條件下，二維數(shù)值模擬水位與一維成果能較好地吻合，符合技術(shù)規(guī)程規(guī)定的精度要求。所建模型可用于工程方案計(jì)算。三、數(shù)模結(jié)果與分析流速采樣點(diǎn)分布圖見圖5-4，10年一遇洪水、“99.7”中水落急、“2001.2”枯水漲急、“2001.2”枯水落急等條件下工程前后流速變化等值線圖見圖5-5～5-8，工程前后流態(tài)對(duì)比圖見圖5-9～5-12，現(xiàn)狀、工程后橫向流速等值線圖見圖5-13～5-20，采樣點(diǎn)的流速、流向及橫向流速的變化值見表5-3～5-6。分析二維計(jì)算結(jié)果可以得到工程后水流、水位、流向等水流流態(tài)的變化幅度如下：1、流速變化（1）工程前流速情況工程前，通過流速采樣點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表5-3～5-6和流速采樣點(diǎn)布置圖分析可知，在10年一遇洪水，橋區(qū)河段流速為0.33m/s～1.13m/s，最大流速出現(xiàn)在29#采樣點(diǎn)（位于舊橋右邊通航孔內(nèi)）；“99.7”中水落急狀態(tài)下，橋區(qū)河段流速為0.15m/s～0.62m/s，最大流速也出現(xiàn)在62#采樣點(diǎn)；“2001.2”枯水漲急狀態(tài)下，橋區(qū)河段流速為0.07m/s～0.34m/s，最大流速也出現(xiàn)在291#采樣點(diǎn)；“2001.2”枯水落急狀態(tài)下，橋區(qū)河段流速為0.05m/s～0.32m/s，最大流速出現(xiàn)在29#采樣點(diǎn)；（2）工程后流速變化情況工程前，通過流速采樣點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表5-3～5-6和流速采樣點(diǎn)布置圖分析可知，在10年一遇洪水，橋區(qū)河段流速為0.32m/s～1.17m/s，最大流速出現(xiàn)在29#采樣點(diǎn)（位于舊橋右邊通航孔內(nèi)）；“99.7”中水落急狀態(tài)下，橋區(qū)河段流速為0.15m/s～0.64m/s，最大流速也是出現(xiàn)在29#采樣點(diǎn)；“2001.2”枯水漲急狀態(tài)下，橋區(qū)河段流速為0.08m/s～0.36m/s，最大流速出現(xiàn)在23#采樣點(diǎn)（位于舊橋右通航上游9m處）；“2001.2”枯水落急狀態(tài)下，橋區(qū)河段流速為0.05m/s～0.33m/s，最大流速也出現(xiàn)在23#采樣點(diǎn)。表5-1工程前后各種流態(tài)下流速情況對(duì)比表工況工程前工程后10年一遇洪水0.33~1.13m/s0.32~1.17m/s0.36～2.31“99.7”中水落急0.15~0.62m/s0.15~0.64m/s0.34～2.06“2001.2”枯水落急0.07~0.34m/s0.08~0.36m/s0.12～0.84“2001.2”枯水漲急0.05~0.32m/s0.05~0.33m/s對(duì)比工程前后流速變化情況可以看出，該橋區(qū)水域在擬建大橋建成以后水流速度略有增加，但增加幅度不大，10年一遇洪水位情況下，最大流速值由1.13m/s變?yōu)?.17m/s，增大了0.04m/s，工程前后流速變化很小。2、流向變化由工程前后流場變化圖可見，除墩頭附近由于橋墩的阻水作用，流向有一定的改變外，通航孔內(nèi)的水流流向變化不大。10年一遇大水通航孔內(nèi)的流向變化均小于2°。3、橫向流速變化（1）工程前橫向流速情況工程前，通過橫向流速采樣點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表5-3～5-6和橫向流速采樣點(diǎn)布置圖分析可知，在10年一遇洪水，橋區(qū)河段橫向流速為0m/s～0.17m/s，最大橫向流速出現(xiàn)在63#采樣點(diǎn)（舊橋右橋墩上游10m處）；“99.7”中水落急狀態(tài)下，橋區(qū)河段橫向流速為0m/s～0.09m/s，最大橫向流速也出現(xiàn)在63#采樣點(diǎn)；“2001.2”枯水漲急狀態(tài)下，橋區(qū)河段橫向流速為0m/s～0.05m/s，最大橫向流速出現(xiàn)在67#采樣點(diǎn)（舊橋右橋墩右側(cè)7m處）；“2001.2”枯水落急狀態(tài)下，橋區(qū)河段橫向流速為0m/s～0.04m/s，最大橫向流速也出現(xiàn)在67#采樣點(diǎn)，由此可見工程前橋區(qū)河段的水流橫向流速不大。（2）工程后橫向流速變化情況工程后，通過橫向流速采樣點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表5-3～5-6和橫向流速采樣點(diǎn)布置圖分析可知，在10年一遇洪水，橋區(qū)河段橫向流速為0m/s～0.20m/s，最大橫向流速出現(xiàn)在16#采樣點(diǎn)（舊橋右通航孔上游22m）；“99.7”中水落急狀態(tài)下，橋區(qū)河段橫向流速為0m/s～0.10m/s，最大橫向流速也出現(xiàn)在16#采樣點(diǎn)；“2001.2”枯水漲急狀態(tài)下，橋區(qū)河段橫向流速為0m/s～0.06m/s，最大橫向流速出現(xiàn)在41#采樣點(diǎn)（舊橋右通航孔下游24m處）；“2001.2”枯水落急狀態(tài)下，橋區(qū)河段橫向流速為0m/s～0.05m/s，最大橫向流速出現(xiàn)在25#采樣點(diǎn)（舊橋左通航孔上游10m處），由此可見工程后橋區(qū)河段的水流橫向流速有所變化，最大值變化為0.03m/s。表5-2橋址附近工程前后橫流對(duì)比表工況工程前（m/s）工程后（m/s）10年一遇洪水0.00～0.170.00～0.20“99.7”中水落急0.00～0.090.00～0.10“2001.2”枯水漲急0.00～0.050.00～0.06“2001.2”枯水落急0.00～0.040.00～0.05由數(shù)模結(jié)果可以看出，10年一遇洪水情況下，工程前最大橫向流速為0.17m/s，工程后最大橫向流速為0.20m/s，增值為0.03m/s，變化不大。PAGE55圖5-4流速采樣點(diǎn)布置圖圖5-510年一遇洪水工程前后流速變化等值線圖圖5-6“99.7”中水落急工程前后流速變化等值線圖圖5-7“2001.2”枯水漲急工程前后流速變化等值線圖圖5-8“2001.2”枯水落急工程前后流速變化等值線圖圖5-910年一遇洪水工程前后流態(tài)對(duì)比圖圖5-10“99.7”中水落急工程前后流態(tài)對(duì)比圖圖5-11“2001.2”枯水漲急工程前后流態(tài)對(duì)比圖圖5-12“2001.2”枯水落急工程前后流態(tài)對(duì)比圖廣東正方圓工程咨詢有限公司GuangdongZhengFangYuangEngineering&ConsultingCoPAGE68圖5-1310年一遇洪水現(xiàn)狀橫向流速等值線圖圖5-1410年一遇洪水工程后橫向流速等值線圖圖5-15“99.7”中水落急現(xiàn)狀橫向流速等值線圖圖5-16“99.7”中水落急工程后橫向流速等值線圖圖5-17“2001.2”枯水漲急現(xiàn)狀橫向流速等值線圖圖5-18“2001.2”枯水漲急工程后橫向流速等值線圖圖5-19“2001.2”枯水落急現(xiàn)狀橫向流速等值線圖圖5-20“2001.2”枯水落急工程后橫向流速等值線圖佛山市南海區(qū)桂江路桂江大橋擴(kuò)建工程通航論證報(bào)告廣東正方圓工程咨詢有限公司GuangdongZhengFangYuangEngineering&ConsultingCoPAGE87表5-3“10年一遇”洪水工程前后流速、流向變化統(tǒng)計(jì) 續(xù)上表表5-4“99.7”中水落急工程前后流速、流向變化統(tǒng)計(jì) 續(xù)上表380.470.050.522130.020.010.02390.28-0.020.263-300.01-0.010.00400.30-0.100.191450.000.020.02410.530.000.541120.010.010.02420.380.010.391010.010.000.01430.320.020.344050.020.000.03440.440.040.483-130.03-0.010.02450.25-0.040.211120.000.000.01460.37-0.070.302020.020.000.02470.430.000.433140.020.010.03480.240.000.243-120.010.000.01490.43-0.030.404030.030.000.02500.430.010.445050.040.000.04510.220.000.235050.020.000.02520.45-0.020.430000.000.000.00530.460.000.461010.010.000.01540.210.000.210000.000.000.00550.45-0.010.440010.000.000.00560.440.000.451010.010.000.01570.210.000.211010.010.000.01580.390.000.395050.030.000.03590.340.000.340110.000.010.01600.43-0.050.381790.010.050.06610.440.050.484260.030.010.05620.310.020.345050.030.000.03630.42-0.050.3712-840.09-0.060.03640.47-0.080.402-110.02-0.010.01650.570.000.576170.060.010.07660.520.030.551-100.01-0.010.00670.44-0.040.409-630.07-0.040.02680.570.020.594-310.04-0.030.01690.460.000.468-520.06-0.040.02700.41-0.040.363140.020.010.03710.480.030.510010.000.000.01720.300.030.333030.020.000.02730.340.020.362020.010.000.01表5-5“2001.2”枯水漲急工程前后流速、流向變化統(tǒng)計(jì) 續(xù)上表380.230.020.258-170.030.000.03390.15-0.010.142-100.000.000.00400.23-0.060.184370.020.010.03410.270.010.275380.020.040.06420.240.020.264160.020.010.02430.230.010.247180.030.000.03440.200.010.217-160.030.000.02450.11-0.010.104-310.01-0.010.00460.26-0.010.254040.020.000.02470.250.000.265150.020.000.02480.090.000.093030.010.000.01490.270.000.274040.020.000.02500.230.000.234040.020.000.02510.080.000.084040.010.000.01520.270.000.270000.000.000.00530.250.000.251010.010.000.01540.080.000.080000.000.000.00550.270.000.270000.000.000.00560.230.000.230000.000.000.00570.090.000.090000.000.000.00580.220.000.225060.020.000.02590.190.010.201-100.000.000.00600.19-0.040.152240.010.010.01610.280.020.302020.010.000.01