港珠澳大橋?qū)α尕暄鬄┑匮葑冇绊懺囼?yàn)研究

吳門伍，嚴(yán) 黎，周家俞，吳天勝

(1.珠江水利委員會(huì)珠江水利科學(xué)研究院，廣東 廣州 510611;2.重慶交通大學(xué) 西南水運(yùn)工程科學(xué)研究所，重慶 400016)

港珠澳大橋跨越珠江口伶仃洋，連接香港、珠海和澳門三地.港珠澳大橋的建設(shè)可明顯縮短港、澳、粵三地的交通距離，大大加強(qiáng)三地的溝通和聯(lián)系，對(duì)促進(jìn)三地及泛珠三角地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大［1－2］.但是大橋橫跨伶仃洋水域，工程規(guī)模巨大，對(duì)珠江河口防洪、納潮、排澇及伶仃洋河勢(shì)穩(wěn)定的影響十分關(guān)鍵，倍受社會(huì)各方關(guān)注.

2004年，中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司擬定了一地三檢(只設(shè)珠海澳門口岸)中線橋梁、北線橋遂等5個(gè)規(guī)劃方案，2007年初，又?jǐn)M定了三地三檢(分設(shè)珠海、澳門和香港口岸)10個(gè)規(guī)劃方案，針對(duì)其中的重點(diǎn)方案我院均采用一、二維聯(lián)解潮流數(shù)學(xué)模型、整體物理模型等手段進(jìn)行了研究.研究結(jié)果表明［3－4］:推薦方案阻水比較大，大橋興建后工程上游海區(qū)、口門及網(wǎng)河區(qū)水道高潮位普遍降低、低潮位有所抬高、潮差減小，潮汐動(dòng)力有所減弱、潮波變形、潮汐通道的輸沙能力降低、口門地區(qū)攔門沙抬高等問題，對(duì)珠江三角洲受洪、潮、澇災(zāi)影響的約2 012萬人口和5 706 km2耕地造成嚴(yán)重影響.同時(shí)，潮汐動(dòng)力減小后不利于珠江三角洲城市群的排污，對(duì)當(dāng)?shù)厮鷳B(tài)環(huán)境將造成嚴(yán)重影響.2009年初，在前期論證及征詢各方意見的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目設(shè)計(jì)方對(duì)大橋線位及具體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了優(yōu)化，珠江水利科學(xué)研究院對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行了深化研究.研究過程中經(jīng)與大橋設(shè)計(jì)單位多次溝通協(xié)調(diào)，最終確定深化階段的推薦方案總體布置為:隧道東、西人工島迎水面長度由1 000 m縮短為625 m，香港口岸人工島設(shè)在機(jī)場(chǎng)島以東水域，珠海澳門側(cè)設(shè)珠澳口岸人工島、珠海連接線人工島、深水區(qū)非通航孔跨徑為110 m，淺水區(qū)非通航孔跨徑為75 m，預(yù)留香港側(cè)航道、青州航道、江海直達(dá)船航道、九洲航道等主要通航過道.本文為推薦方案總體布置的物理模型試驗(yàn)研究成果，旨在為港珠澳大橋的建設(shè)及優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù).

1 大橋概況

港珠澳大橋工程從香港大濠島至珠海拱北、澳門半島，主線全長約35.525 km.從東向西布置有香港口岸、隧道東、西人工島及珠海澳門口岸、珠海接線人工島等5個(gè)人工島，香港口岸總用地面積約1.85 km2，東西人工島用地面積均為0.10 km2，珠海澳門口岸人工島總用地面積約2.18 km2(包括珠海接線人工島占地0.11 km2).整個(gè)線位為東西－西南走向，東段上游距離內(nèi)伶仃島約13 km，下游距離桂山島約15 km，西段上游距離淇澳島約16 km，緊臨九洲港，并跨九洲港出海航道.隧道東人工島西距伶仃航道約3.6 km，隧道西人工島東距伶仃航道約1.99 km.

從香港機(jī)場(chǎng)至珠海澳門口岸布置橋墩約318個(gè)，其中，粵港分界線―香港機(jī)場(chǎng)為80組橋墩，采用雙幅墩式;珠澳人工島―粵港分界線為238組橋墩，采用整體單幅墩式.大橋工程共設(shè)5處通航孔:伶仃西航道及銅鼓航道處采用5 990 m的海底隧道;青州航道橋?yàn)?110+126+458+126+110)m兩塔鋼箱梁斜拉橋;江海直達(dá)船航道橋采用(129+2×258+129)m三塔鋼箱梁斜拉橋;九洲航道橋采用(75+150+298+150+75)m兩塔鋼箱梁斜拉橋;香港側(cè)預(yù)留通航孔采用3跨150 m的連續(xù)梁橋.從香港大濠島起，主通航孔以東非通航孔為75 m跨，以西為60 m跨，該段橋墩承臺(tái)出露河床;隧道東、西人工島島體長均為625 m;隧道西人工島至江海直達(dá)船航道非通航孔采用110 m跨，江海直達(dá)船航道至珠澳口岸非通航孔采用75 m跨，兩段非通航孔橋墩承臺(tái)均埋入河床.

2 河段概況

伶仃洋是珠江口東部4個(gè)口門(虎門、蕉門、洪奇瀝和橫門)注入的河口灣，灣型呈喇叭狀，走向接近NNW－SSE方向，灣頂寬約4 km(虎門口)，灣口寬約30 km(澳門至香港大濠島之間)，縱向長達(dá)72 km，水域面積約2 110 km2.灣內(nèi)分布有舢舨洲、內(nèi)伶仃島、淇澳島、桂山島、大濠島等大小島嶼.其中內(nèi)伶仃島、淇澳島、赤灣一線以北水域習(xí)慣稱為內(nèi)伶仃洋，以南稱外伶仃洋.伶仃洋水域地形具有西部淺、東部深的橫向分布特點(diǎn)和灣頂窄深、灣腰寬淺、灣口寬深的縱向分布特點(diǎn)，淺灘分布呈現(xiàn)三灘兩槽的基本格局，即西灘、中灘、東灘與西槽、東槽［5］.

珠江流域地處熱帶、亞熱帶氣候區(qū)，徑流量相對(duì)豐富，根據(jù)《珠江流域水資源規(guī)劃》1956—2000年資料統(tǒng)計(jì)，珠江流域多年平均徑流量為3 381億m3，其中西江2 301億m3，北江510億m3，東江274億m3，珠江三角洲295億m3，分別占珠江流域徑流總量的68.1%，15.1%，8.1%和8.7%.根據(jù)近20 a資料計(jì)算分析，八大口門多年平均徑流分配比為［6］:虎門24.5%，蕉門16.8%，洪奇門7.2%，橫門12.5%，磨刀門26.6%，雞啼門4.0%，虎跳門3.9%和崖門4.5%.

珠江三角洲河流輸沙主要以懸移質(zhì)為主，含沙量較小，各主要控制站多年平均值為0.11～0.31 kg/m3，西江馬口站最大為0.31 kg/m3.伶仃洋西部水域受蕉門、橫門和洪奇瀝三大口門來水來沙直接影響，東部水域主要接納虎門來水來沙及蕉門部分水沙，虎門、蕉門、洪奇瀝、橫門占四大口門年輸沙總量分別為27.2%，36.1%，13.3%和23.4%［7］.伶仃洋潮差較小，屬弱潮型，為不正規(guī)半日混合潮型.東部自然水深較大，潮汐作用強(qiáng)，西部受河口徑流影響，潮勢(shì)較弱，東岸潮差大于西岸［8］，潮汐系數(shù)在0.96～1.77之間(擔(dān)桿1.77，大萬山1.64，赤灣1.21，唐家灣0.96，舢舨洲1.15).根據(jù)天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所2007年實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析［9］，大虎站最大潮差為2.62 m，平均潮差為1.85 m;內(nèi)伶仃島站最大潮差為2.51 m，平均潮差為1.52 m;桂山島站最大潮差為2.17 m，平均潮差為1.21 m;大萬山島站最大潮差為2.02 mm，平均潮差為1.12 m.從外海大萬山到虎門，沿程潮差呈遞增變化［10］.

伶仃洋海域水體懸移質(zhì)的中值粒徑一般為0.002～0.017 mm，大潮粗，中、小潮細(xì)，但差別不大，床沙的中值粒徑變化范圍在0.002～0.64 mm，有北粗南細(xì)、東粗西細(xì)、槽粗灘細(xì)、峽粗灣細(xì)的空間分布特征［11］.據(jù)文獻(xiàn)［12－13］的研究，伶仃洋西灘的自然沉積速率約為2～5 cm/a，東灘沉積速率僅為1 cm/a，灣內(nèi)平均沉積速率為1.5～2.5 cm/a，總體處于微淤態(tài)勢(shì).

3 模型概況

3.1 模型特點(diǎn)

(1)本模型為珠江河口整體潮汐物理模型，主要用于研究口門區(qū)和主干道的港口、航道、跨海大橋建設(shè)和大型引水工程的可行性論證，以及研究水質(zhì)污染源的釋放和回蕩過程及其采用措施的可行性論證，還為網(wǎng)河區(qū)的水沙調(diào)配提供原型實(shí)測(cè)資料無法得到的不同徑潮組合條件下的邊界控制條件等.模型下邊界為珠江八大出?？陂T外海區(qū)－25 m等高線，并延長5 km左右的過渡段.模型上邊界為:西北江上游至兩江交匯處思賢滘附近，廣州水道上游至老鴉崗，東江至石龍，并分別向上游延伸2 km作為過渡段.上邊界以上用扭曲水道與量水堰連接，用以模擬潮區(qū)界段納潮的長度和容積.所有上、下邊界的過渡段都按實(shí)測(cè)地形模擬，以保證模型水流與原型相似.模型水平比尺為700，垂直比尺為100，變率為7，模擬的原型長度約為140 km，原型寬度約為120 km(見圖1).

(2)模型采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制采集及處理數(shù)據(jù)系統(tǒng).本模型采用多邊界模擬系統(tǒng)，模型的上邊界通過量水堰控制徑流流量，下邊界生潮方式采用多口門變頻器控制.模型潮位的量測(cè)采用我院研制的GS－3B光柵式跟蹤水位儀，精度可達(dá)到0.1 mm.流速的量測(cè)采用LS－3C光電流速儀.模型加沙系統(tǒng)采用我院研制的CRL自動(dòng)加沙系統(tǒng)，加沙過程與潮位、潮流控制過程同步.

(3)模型沙選擇.經(jīng)原型資料分析及水槽試驗(yàn)結(jié)果，選用密度為1.4 t/m3，中值粒徑為0.7 mm的株洲精煤屑作為床沙，江蘇靖江生產(chǎn)的密度為1.16 t/m3，中值粒徑為0.048 mm的木粉作為懸沙.

圖1 珠江河口整體模型Fig.1 Pearl River estuary global physical model

3.2 模型驗(yàn)證

模型是否與天然相似，在幾何相似實(shí)現(xiàn)后，主要視模型潮位、流速、流向、潮量、流路和地形變化量是否與原型一致而定.本模型的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證成果已于2003年10月通過了水利部國際合作與科技司主持的鑒定［14］.

為進(jìn)行模型試驗(yàn)，本模型采用新近實(shí)測(cè)地形進(jìn)行重新制作，采用“2005.6”(2005年6月24日3∶00—25日3∶00，洪水大潮)、“1998.6”(1998年6月27日0∶00—28日0∶00，洪水大潮)、“2007.8”(2007年8月13日20∶00—14日20∶00，中水大潮)、“2003.7”(2003年7月29日11∶00—30日11∶00，中水大潮)、“2009.3”(2009年3月27日12∶00—28日12∶00，枯水大潮)共5組水文組合對(duì)模型進(jìn)行了重新驗(yàn)證.其中“2005.6”組合是超百年一遇的洪水組合;“1998.6”組合是特大洪水組合，是研究珠江河口整治規(guī)劃中防洪問題的代表潮型;“2003.7”組合是中水大潮典型組合，重點(diǎn)用以研究伶仃洋海區(qū)水動(dòng)力條件變化;“2007.8”組合是與模型地形施測(cè)年代最相近的水文組合;“2009.3”組合是為港珠澳大橋?qū)ｎ}施測(cè)的最新枯水期水文資料.采用“1999.7”中水徑潮組合(含大、中、小潮)+“2001.2”枯水徑潮組合(含大、中、小潮)的水沙條件進(jìn)行泥沙淤積驗(yàn)證，以1954—2007年期間伶仃洋各主要灘地的年平均淤積速率作為模型驗(yàn)證的依據(jù)(淤積驗(yàn)證結(jié)果見表1).

表1 泥沙淤積驗(yàn)證Tab.1 The verification of sedimentation m

通過反復(fù)調(diào)試加沙量及加沙時(shí)間，最后確定含沙量比尺為0.22，沖淤時(shí)間比尺為726.驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明:模型的漲、落潮歷時(shí)及相位與原型基本一致，潮位特征值偏差值一般在±0.10 m(原型值)以內(nèi);各測(cè)點(diǎn)的漲落潮平均流速、最大流速與原型值比較，誤差基本在±10%以內(nèi)，個(gè)別測(cè)點(diǎn)誤差略大，可能由于局部地形的變化所致;各測(cè)點(diǎn)的流向角誤差一般在±10°以內(nèi);物理模型觀測(cè)到的流態(tài)與數(shù)模及遙感的研究成果基本相符;懸沙淤積驗(yàn)證試驗(yàn)中模型驗(yàn)證區(qū)域平均淤積強(qiáng)度與多年實(shí)測(cè)地形資料分析的淤積結(jié)果較為相近.由此說明:模型的設(shè)計(jì)和制作、模型沙確定、加糙方式、試驗(yàn)方法以及原型資料均是正確的.而且模型測(cè)試采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、采集和處理數(shù)據(jù)，測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠，可進(jìn)行方案試驗(yàn).

4 方案試驗(yàn)及結(jié)果分析

模型方案試驗(yàn)分2個(gè)階段，先進(jìn)行清水定床潮流試驗(yàn)，其目的是了解港珠澳大橋修建后伶仃洋水域流場(chǎng)變化;然后進(jìn)行泥沙試驗(yàn)，泥沙試驗(yàn)首先進(jìn)行港珠澳大橋工程實(shí)施后局部動(dòng)床長時(shí)間沖刷試驗(yàn)，將沖刷基本穩(wěn)定后的地形邊界進(jìn)行固化處理，再進(jìn)行港珠澳大橋工程實(shí)施前后懸沙淤積試驗(yàn).

根據(jù)研究目的，本次研究主要采用“2005.6”洪水組合、“1998.6”洪水組合、“1999.7”中水組合、“2003.7”中水組合、“2001.2”枯水組共5組典型水文組合進(jìn)行試驗(yàn)，分析評(píng)價(jià)工程對(duì)上游防洪(潮)、排澇、潮排、潮灌和工程附近水域流速、流態(tài)的影響.

局部動(dòng)床范圍為:伶仃洋西側(cè)，上游邊界距橋軸線約為2.0 km，下游邊界距橋軸線約為2.5 km;伶仃洋東側(cè)，上游邊界距橋軸線約為5.0 km，下游邊界距橋軸線約為4.0 km.試驗(yàn)時(shí)動(dòng)床范圍內(nèi)鋪設(shè)密度為1.4 t/m3，中值粒徑為0.7 mm的株洲精煤屑，試驗(yàn)水文組合采用“1999.7”中水徑潮組合(含大、中、小潮)+“2001.2”枯水徑潮組合(含大、中、小潮).模型試驗(yàn)時(shí)采用這兩組水文組合對(duì)河床進(jìn)行沖刷，直至河床基本穩(wěn)定為止.

懸沙淤積試驗(yàn)是在局部動(dòng)床長時(shí)間沖刷試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將局部動(dòng)床沖刷試驗(yàn)后的地形進(jìn)行固化，然后再進(jìn)行懸沙淤積試驗(yàn).試驗(yàn)水文組合為“1999.7”中水徑潮組合(含大、中、小潮)+“2001.2”枯水徑潮組合(含大、中、小潮)，試驗(yàn)懸沙采用江蘇靖江生產(chǎn)的密度為1.16 t/m3，中值粒徑為0.048 mm的木粉.試驗(yàn)時(shí)先施放“1999.7”潮型，再施放“2001.2”潮型，落潮時(shí)上游加沙，漲潮時(shí)下游加沙，為全面了解工程的長期累積影響，模型試驗(yàn)?zāi)M原型時(shí)間為10 a，對(duì)有工程和無工程2種工況進(jìn)行了對(duì)比研究.

4.1 清水定床試驗(yàn)結(jié)果

(1)清水定床條件下，從工程前后潮位變化結(jié)果看，港珠澳大橋興建后工程上游潮位變化總體呈高高潮位降低、低低潮位抬高、潮差減小規(guī)律，潮位的變化幅度自海區(qū)向上游呈遞減變化.從空間分布看，潮位變化以離工程最近的赤灣－內(nèi)伶仃島－淇澳島一線最大，高高潮位最大降低值為0.03 m，低低潮位最大抬高值為0.04 m，潮差最大減小值為0.07 m;工程上游東四口門則以虎門站潮位的變化最大，高高潮位最大降低值為0.01 m，低低潮位最大抬高值為0.03 m，潮差最大減小值為0.04 m，其余三口門變化略小;上游網(wǎng)河區(qū)虎門潮汐通道大石以上、西北江三角洲大隴滘以上、磨刀門的燈籠山以上的潮位基本保持不變;幾種不同水文組合相比，“2005.6”洪水大潮的潮位變化略大于其他幾種潮型組合.因此，港珠澳大橋的興建將給伶仃洋沿岸、獅子洋及西北江三角洲近口門區(qū)一帶河道的行洪、排澇帶來一定程度的影響，主要影響地區(qū)包括廣州、東莞、深圳、中山、珠海等河口地區(qū).

(2)港珠澳大橋興建后流速變化較大的水域?yàn)闁|、西人工島上、下游及伶仃西航道近橋區(qū)航段.東、西人工島上、下游流速明顯減小，伶仃西航道近橋區(qū)航段流速明顯增大，漲潮流速最大增加0.10～0.14 m/s，落潮流速最大增加0.16～0.25 m/s，而離橋線較遠(yuǎn)的航段卻有所減小，橋址其他部位流速變化相對(duì)較小.伶仃洋海區(qū)東灘、中灘和西灘工程后流速普遍有所減小.盡管伶仃深槽的流速有增有減，灘地流速亦有改變，但從工程前后總體流場(chǎng)變化結(jié)果看，伶仃洋海區(qū)漲落潮主流沒有明顯改變，港珠澳大橋的興建不會(huì)改變伶仃洋三灘二槽分布的總體格局.

(3)工程實(shí)施后在人工島上下游形成明顯的回流及漩渦現(xiàn)象.漲潮時(shí)，伶仃洋西側(cè)人工島的回流及漩渦寬約1.0 km，長約2.1 km，東側(cè)人工島的回流及漩渦寬約1.0 km，長約2.5 km;落潮時(shí)，伶仃洋西側(cè)人工島的回流及漩渦寬約1.1 km，長約2.3 km，東側(cè)人工島的回流及漩渦寬約1.2 km，長約2.9 km.

(4)潮量變化統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見表2)表明，工程實(shí)施后伶仃洋海區(qū)(金星門－淇澳島－內(nèi)伶仃島－赤灣斷面)和工程上游潮汐通道(虎門斷面)的漲落潮量均有所減小，而洪灣水道(馬騮洲斷面)漲落潮量則略有增大.5種水文組合條件下，工程實(shí)施后東四口門漲潮量減小0～3.2%，落潮量減小0～0.7%;金星門－淇澳島－內(nèi)伶仃島－赤灣斷面漲潮量減小0.8% ～2.7%，落潮量減小0.6% ～0.9%;馬騮洲斷面漲潮量增加0～2.9%，落潮量增加0～0.6%.因此，港珠澳大橋?qū)嵤┖罅尕暄蠛^(qū)及虎門潮汐通道的納潮能力將有所減弱.

表2 工程前后潮量變化統(tǒng)計(jì)Tab.2 The statistics of tidal volume changes

4.2 局部動(dòng)床試驗(yàn)結(jié)果

(1)隧道斷面河床演變 港珠澳大橋工程實(shí)施后，橋墩及東、西人工島阻水，減小了河道過流面積，人工島之間水流流速增加，河床發(fā)生普遍沖刷.工程實(shí)施后，人工島之間隧道段沖淤示意圖見圖2.由圖可見，由于受工程實(shí)施后人工島頭部沉管回填護(hù)坡及人工島的影響，人工島島頭水流流速增大，水流紊動(dòng)強(qiáng)度增強(qiáng)，人工島島頭局部沖刷明顯，西人工島東側(cè)島頭局部沖深約1.78 m，東人工島西側(cè)島頭局部沖深約2.00 m.從斷面平均沖刷深度來看，工程前隧道斷面海床平均高程為－12.51 m，工程后海床平均高程為－12.81 m，工程后海床平均沖刷深度約為0.30 m.即工程實(shí)施后，主要是人工島頭部局部沖深較大，伶仃西航道深槽有沖有淤，隧道斷面其他部位沖淤變化較小，一般不超過0.20 m.

圖2 工程實(shí)施后人工島之間隧道斷面Fig.2 Sketch of tunnel cross-section between the artificial islands after the project completion

(2)人工島附近河床演變 港珠澳大橋工程實(shí)施后，受橋墩及東、西人工島阻水影響，工程附近水流流速增大，水流挾沙力增強(qiáng)，人工島上下游存在明顯的回流及漩渦現(xiàn)象，漩渦左右搖擺不定，距人工島越遠(yuǎn)，漩渦越寬，強(qiáng)度越小.局部動(dòng)床清水試驗(yàn)結(jié)果表明，人工島兩側(cè)附近河床發(fā)生普遍沖刷，人工島上下游發(fā)生少量淤積.東、西人工島兩端沖刷最為明顯，最大沖刷深度可達(dá)2.00 m，沖刷區(qū)內(nèi)均有明顯的沙波.沖刷區(qū)寬度以東人工島島頭向東最大，約0.95 km，西人工島島頭向西最小，約0.30 km.從沖刷深度看，東人工島大于西人工島，各部位最大沖刷深度分別為:東人工島西側(cè)隧道回填護(hù)坡頭部約2.00 m，東人工島東側(cè)約1.45 m，西人工島東側(cè)隧道回填護(hù)坡頭部約1.78 m，西人工島西側(cè)約0.81 m.東、西人工島下游掩護(hù)區(qū)均有明顯的淤積體出現(xiàn)，東人工島下游淤積最大厚度約為0.07 m，西人工島下游淤積最大厚度約為0.06 m.

(3)其他部位河床演變 工程實(shí)施后，珠澳人工島和橋墩附近雖有為數(shù)不少的沖刷坑，但僅為橋墩局部沖刷，且沖刷范圍和沖刷深度都很小.

局部動(dòng)床清水試驗(yàn)結(jié)果表明，工程后主流區(qū)附近橋址斷面局部河床將出現(xiàn)明顯的沖刷調(diào)整，該調(diào)整有利于減小工程對(duì)潮流進(jìn)出伶仃洋帶來的負(fù)面影響.

4.3 懸沙淤積試驗(yàn)成果

懸沙淤積試驗(yàn)結(jié)果表明，與無工程相比，工程實(shí)施后，伶仃洋各主要淺灘10 a累積淤積厚度有所增大，但量值較小(見圖3(a));伶仃洋各主要淺灘發(fā)展速度呈增大趨勢(shì)，但變化幅度不大(見圖3(b))，伶仃洋三灘兩槽的總體格局基本保持不變.以下是對(duì)伶仃洋灘地淤積演變進(jìn)行具體分析.

圖3 伶仃洋灘地淤積厚度和淤長長度Fig.3 The thickness and length of siltation beach

(1)西灘 清水定床試驗(yàn)研究結(jié)果表明，港珠澳大橋工程實(shí)施后，伶仃洋西灘水域水流流速略有減小，且因西灘水域水流來沙量較大，工程實(shí)施后泥沙淤積相對(duì)較為明顯.懸沙淤積試驗(yàn)結(jié)果表明，與無工程相比，蕉門延伸段尾閭淺灘在工程實(shí)施后10 a累積淤積厚度為0.020 m，萬頃沙尾閭淺灘為0.031 m，橫門淺灘為0.022 m，淇澳島南淺灘為0.033 m，伶仃洋西側(cè)淺灘為0.058 m;工程實(shí)施前后西灘10 a累積－5 m等高線也有一定變化，與無工程相比，工程實(shí)施后蕉門延伸段尾閭淺灘－5 m等高線基本不變，西灘北部向東拓展10～106 m，淇澳島南淺灘尾部向南延伸最大值為315 m，東部則向東拓展20～146 m，伶仃洋西側(cè)淺灘向東拓展20～140 m.受南沙、馮馬廟、橫門來流影響，在蕉門延伸段尾閭淺灘下游、萬頃沙下游(中山港對(duì)面)均將出現(xiàn)一條沖刷溝.同時(shí)，中山港航道深水區(qū)將一直延伸到淇澳島南側(cè)，挾沙水流在此擴(kuò)散，流速減小，泥沙落淤，使淇澳淺灘及伶仃洋西側(cè)淺灘形成較大淤積.

(2)中灘 東、西人工島修建之后，人工島之間的伶仃西航道水流流速增大，漲潮時(shí)向上游的潮流動(dòng)力增強(qiáng).與無工程相比，中灘內(nèi)伶仃島下游淺灘－5 m等高線在工程實(shí)施后10 a累積蝕退最大值為173 m，內(nèi)伶仃島上游以北淺灘－5 m等高線向北延伸約120 m;該區(qū)域工程實(shí)施后10 a累積淤積厚度增加0.035～0.040 m.

(3)東灘 東灘位于工程上游左岸，由清水定床試驗(yàn)結(jié)果可知，工程實(shí)施后，該區(qū)域流速變化較小.懸沙淤積試驗(yàn)結(jié)果表明，與無工程相比，該區(qū)域工程實(shí)施后10 a累積淤積厚度變化約為0.011 m，－5 m等高線范圍淺灘變化較小，東灘灘頭向下游淤長約為57 m，向伶仃西航道方向淤長約為33 m.

(4)東、西人工島 工程實(shí)施后，受東、西人工島阻流影響，人工島上下游掩護(hù)區(qū)內(nèi)流速減小，兩側(cè)流速增大，形成較強(qiáng)的回流及漩渦.懸沙淤積試驗(yàn)結(jié)果表明，工程實(shí)施后，東、西人工島的淤積主要位于掩護(hù)區(qū)一帶，淤積平面分布基本呈帶狀，淤積厚度則呈西島大于東島、北側(cè)大于南側(cè)的基本特征.其中，東、西人工島北側(cè)10 a累積最大淤厚分別為0.6和0.8 m，淤積長度約為5 km;南側(cè)10 a累積最大淤厚分別為0.4和0.5 m，淤積長度約為3 km.

(5)珠澳人工島 工程實(shí)施后，挾沙水流遇珠澳人工島后，漲潮時(shí)在工程西北側(cè)、北側(cè)及上游水域流速明顯減小，落潮時(shí)在工程下游產(chǎn)生較大回流區(qū)，流速減小，因此該區(qū)域泥沙主要落淤在珠澳人工島東側(cè)、南側(cè)及西側(cè)，最大淤積厚度約為0.30 m，而珠澳人工島北側(cè)即港珠澳大橋與珠海連接線橋以北落淤厚度相對(duì)較小，僅約0.02 m.

(6)橋址附近 受橋墩及承臺(tái)阻水影響，大橋附近上下游水流流速略有減小，橋墩之間流速略有增加.工程實(shí)施后，橋墩附近上下游略有淤積，但淤積量很小，橋墩之間基本無變化.

5 結(jié)語

(1)清水定床條件下，港珠澳大橋興建后工程上游潮位變化總體呈高高潮位降低、低低潮位抬高、潮差減小規(guī)律，潮位的變化幅度自海區(qū)向上游呈遞減變化.因此，港珠澳大橋的興建將給伶仃洋沿岸、獅子洋及西北江三角洲近口門區(qū)一帶河道的行洪、排澇帶來一定程度的影響，主要影響地區(qū)包括廣州、東莞、深圳、中山、珠海等河口地區(qū).

(2)港珠澳大橋興建后流速變化較大的水域主要是東、西人工島上、下游及伶仃西航道近橋區(qū)航段.從工程前后總體流場(chǎng)變化結(jié)果看，伶仃洋海區(qū)漲落潮主流沒有明顯改變，港珠澳大橋的興建不會(huì)改變伶仃洋三灘二槽分布的總體格局.

(3)局部動(dòng)床試驗(yàn)結(jié)果表明，工程實(shí)施后，東、西人工島兩端沖刷最為明顯，最大沖刷深度可達(dá)2.0 m.工程后主流區(qū)附近橋址斷面局部河床將出現(xiàn)明顯的沖刷調(diào)整，該調(diào)整有利于減小工程對(duì)潮流進(jìn)出帶來的負(fù)面影響.

(4)懸沙淤積試驗(yàn)結(jié)果表明，工程實(shí)施后，東、西人工島的淤積主要位于南、北兩側(cè)掩護(hù)區(qū)一帶，淤積平面分布基本呈帶狀，而淤積厚度則呈西島大于東島、北側(cè)大于南側(cè)的基本特征.

(5)懸沙淤積試驗(yàn)結(jié)果表明，與無工程相比，工程實(shí)施后伶仃洋各主要淺灘10 a累積淤積厚度有所增大，但量值較小;伶仃洋各主要淺灘發(fā)展速度呈增大趨勢(shì)，但變化幅度不大.從工程前后淤積厚度變化看，工程對(duì)西灘南部影響最大，其次為西灘北部和中灘，對(duì)東灘影響最小.因此港珠澳大橋工程實(shí)施后，伶仃洋三灘兩槽的總體格局基本保持不變.

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