淺析放雞島水文站建設(shè)的構(gòu)想及初步設(shè)計(jì)

◎ 周爭橋 廣州海事測繪中心

淺析放雞島水文站建設(shè)的構(gòu)想及初步設(shè)計(jì)

◎ 周爭橋 廣州海事測繪中心

在廣東省茂名市電白區(qū)博賀鎮(zhèn)放雞島（大放雞）建設(shè)水文一座，通過布設(shè)水位計(jì)、風(fēng)速、風(fēng)向儀、能見度儀實(shí)現(xiàn)對潮汐、風(fēng)速、風(fēng)向、能見度等水文氣象信息的監(jiān)測。

潮汐 放雞島 水文氣象 水位

1.引言

自2004年起，廣州海事測繪中心開始實(shí)施建設(shè)珠江口水文信息系統(tǒng)，截止2016年中，已經(jīng)完成內(nèi)伶仃、湛江港、珠海港等11個(gè)水文站及6個(gè)海事監(jiān)測點(diǎn)的基礎(chǔ)建設(shè)和數(shù)據(jù)中心水文信息發(fā)布網(wǎng)站的建設(shè)，系統(tǒng)整合了現(xiàn)有17個(gè)站點(diǎn)的水文氣象信息資源。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集、存貯、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線更新、發(fā)布，將水文氣象信息資源進(jìn)行共享，更好的服務(wù)水運(yùn)經(jīng)濟(jì)、港行單位及保障相關(guān)水域的航行安全。

2.放雞島水文站建設(shè)基本概況

放雞島位處茂名濱海新區(qū)，放雞島海洋度假公園又是茂名濱海新區(qū)主要旅游項(xiàng)目，隨著茂名濱海新區(qū)的迅猛發(fā)展，博賀新港區(qū)建設(shè)日新月異，博賀新港區(qū)規(guī)劃建設(shè)萬噸級(jí)生產(chǎn)性泊位33個(gè)。為更好的滿足地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，擬在廣東省茂名市電白區(qū)博賀鎮(zhèn)放雞島建設(shè)水文站一座。通過布設(shè)水位計(jì)、風(fēng)速、風(fēng)向儀、能見度儀實(shí)現(xiàn)對潮汐、風(fēng)速、風(fēng)向、能見度等水文氣象信息進(jìn)行監(jiān)測，滿足各級(jí)相關(guān)單位、個(gè)人的需要。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為土建、設(shè)備部署等，包括驗(yàn)潮房平面布置、驗(yàn)潮房結(jié)構(gòu)方案、驗(yàn)潮井設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、水文站相應(yīng)配套設(shè)備、防雷設(shè)計(jì)和工程概算等。

2.1放雞島基本情況

放雞島水文站擬建在放雞島上的礁石淺灘上，放雞島則位于北緯21.23度，東經(jīng)111.00度，在電白縣南海洋面，地處博賀港西南部，距博賀上島碼頭8海里，是廣東東部船舶通向湛江的必經(jīng)之地。

2.2氣象

擬建工程海域無連續(xù)性歷史資料，離本工程區(qū)較近的電白縣氣象站屬于陸地氣象站，多數(shù)氣象要素用作海面分析代表性較差。為此，本報(bào)告氣象要素資料主要選用閘坡海洋站（東經(jīng)111°50′，北緯21°35′）的資料（1965～1996年），閘坡站的氣象要素大體能反映本海域的氣候情況。

2.3水文

（1）潮汐。①潮汐性質(zhì)：本海域潮汐系數(shù)為1.14，屬不規(guī)則半日潮，海面隨天體的運(yùn)動(dòng)而變化明顯，在驗(yàn)潮曲線上可反映出分點(diǎn)潮和回歸潮，大潮和小潮的典型特征。②基面關(guān)系：本海域的基準(zhǔn)面關(guān)系如下圖所示。平均海平面到當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵娴母叱虨?.70，85國家高程基準(zhǔn)面到當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵娴母叱虨?.18。③潮位特征值（從理論最低潮面起算）。工程附近已有幾個(gè)長期水文觀測站點(diǎn)，對該工程建設(shè)的水位參考起關(guān)鍵作用，炮臺(tái)站位于水東港，離本工程位置較近，閘坡海洋站位于東經(jīng)111°50′，北緯21°35′。以上兩個(gè)站點(diǎn)有長期的實(shí)測資料。④設(shè)計(jì)水位（從當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵嫫鹚悖?。根?jù)國家海洋局閘坡站的潮位資料，按《海港水文規(guī)范》的相關(guān)方法計(jì)算得到本工程的設(shè)計(jì)水位。設(shè)計(jì)高水位3.20m；設(shè)計(jì)低水位0.26m；極端高水位4.34m；極端低水位-0.44m。⑤乘潮水位。歷時(shí)2小時(shí)，保證率90%的乘潮水位為2.0m。

（2）波浪。本工程主要使用博賀測波站的資料，并參考青灣站資料。①波型：本海區(qū)常年出現(xiàn)以風(fēng)浪為主的混合浪，東北季風(fēng)期涌浪出現(xiàn)較多，西南季風(fēng)期出現(xiàn)相對較少。②常波向：通過對博賀電廠站的波向統(tǒng)計(jì)得出，全年常浪向?yàn)镋SE，頻率為55.7%；次常浪向?yàn)镾E，頻率為31.8%。③波高：全年的強(qiáng)浪向出現(xiàn)在SSE向，在2005年博賀的波浪觀測中，測得的有效波高HS最大值為4.32m，波向?yàn)镾SE。次強(qiáng)浪向?yàn)镾E。④工程海域深水區(qū)重現(xiàn)期波浪要素的推算：通過歷史50年的臺(tái)風(fēng)資料，通過臺(tái)風(fēng)后報(bào)的方法推算本海區(qū)深海24.5m重現(xiàn)期波浪要素。

2.4工程地質(zhì)

擬建場地位于放雞島巖灘區(qū)，海底表面為長期受海蝕作用而形成的基巖，地質(zhì)條件良好。對于本工程建設(shè)，無不良地質(zhì)現(xiàn)象。

2.5建設(shè)場地現(xiàn)狀

對于本工程建設(shè)，放雞島水文站的建設(shè)位置初步選擇兩處進(jìn)行對比研究，即分為建設(shè)方案一與建設(shè)方案二。

方案一的建設(shè)地點(diǎn)位于放雞島西南側(cè)（礁石淺灘），方案二的建設(shè)地點(diǎn)則位于現(xiàn)有游客登島碼頭附近。

2.6水工建筑物種類和安全等級(jí)

（1）水工建筑物種類。本工程水工建筑物為放雞島驗(yàn)潮房及相應(yīng)的基礎(chǔ)、驗(yàn)潮井等。

（2）抗震設(shè)防及安全等級(jí)。建筑物結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，抗震設(shè)防烈度為7度。

3.放雞島水文站設(shè)計(jì)條件

3.1防震設(shè)計(jì)

根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB50223-2008，本區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g。

3.2水文、氣象條件（詳見第一節(jié)內(nèi)容）

3.3設(shè)計(jì)水位（當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵嫫鹚悖峦?/p>

設(shè)計(jì)高水位3.20m；設(shè)計(jì)低水位0.26m；極端高水位4.34m；極端低水位-0.44m。

3.4設(shè)計(jì)原則

（1）滿足使用的要求；（2）結(jié)構(gòu)方案應(yīng)技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，并能適應(yīng)區(qū)域內(nèi)的施工條件；（3）結(jié)構(gòu)能適應(yīng)地質(zhì)條件。

3.5水文站結(jié)構(gòu)方案

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研情況，擬從建設(shè)位置方面進(jìn)行對比研究，分為建設(shè)方案一與建設(shè)方案二。

（1）建設(shè)方案一——推薦方案。本方案中，將驗(yàn)潮房建于放雞島西南端的礁石淺灘處，即在靠近山腳位置新建一個(gè)C30鋼筋砼樁臺(tái)，尺寸為4.82m×4.0m，面積19.28m2，高1.8m。考慮鋼筋混凝土驗(yàn)潮房自重較大，樁臺(tái)下部基礎(chǔ)采用4根φ600沖孔灌注樁（灌注型嵌巖樁）作為支撐。

樁臺(tái)上部設(shè)驗(yàn)潮房，為直徑3m的圓柱形C30鋼筋砼結(jié)構(gòu)，建筑面積7.09m2，建筑高度5.1m，室內(nèi)鋪地磚。驗(yàn)潮房內(nèi)擺放一個(gè)木桌，安放于驗(yàn)潮井上部，用于安放水文、氣象等設(shè)備。驗(yàn)潮房屋頂及基礎(chǔ)承臺(tái)周圍設(shè)304#不銹鋼護(hù)欄，為方便工作人員到屋頂檢查，設(shè)置304#不銹鋼上屋面爬梯，接閃桿則位于建筑頂部。

樁臺(tái)下設(shè)316L不銹鋼驗(yàn)潮井，內(nèi)徑714mm，樁基平臺(tái)與山體斜坡面上設(shè)置的墩臺(tái)采用鋼筋砼引橋銜接，引橋長3m。

驗(yàn)潮井長度約7.5m，由UHMWPE管材和10mm厚不銹鋼螺旋管組成，總壁厚為31mm，共由5處法蘭盤相拼接形成，驗(yàn)潮井頂部高出地面0.2m，實(shí)木蓋板。進(jìn)水孔位于底部，距離開挖基巖面以上0.5m。驗(yàn)潮井消波器共分為3級(jí)，第3級(jí)消波器位于最低理論潮面下1m。

此外，為避免驗(yàn)潮井筒出現(xiàn)晃動(dòng)，采用寬300mm、厚15mm的316L不銹鋼鋼板將井筒抱箍焊接后，分別與周圍的4根灌注樁鋼護(hù)筒相連接。

鋼筋砼驗(yàn)潮房外墻貼陶瓷馬賽克瓷磚，設(shè)有隱框鋼化玻璃窗，窗臺(tái)和窗上口突出墻面，并選用紅色墻磚，其它部分采用白色墻磚，體現(xiàn)出造型厚實(shí)、穩(wěn)重的地方傳統(tǒng)特色。

（2）建設(shè)方案二——比選方案。本方案的水工結(jié)構(gòu)尺度與建筑物尺度與方案一相同，僅建設(shè)位置發(fā)生了變化。即建設(shè)在現(xiàn)有游客登島碼頭附近處。

（3）方案比較與推薦。①建設(shè)地點(diǎn)比較：建設(shè)方案一位于島西南端的礁石淺灘處，經(jīng)現(xiàn)場踏勘并了解島上岸線規(guī)劃情況，水文站擬建場地不在規(guī)劃范圍內(nèi)，可滿足場地建設(shè)條件要求；建設(shè)方案二位于現(xiàn)有游客登島碼頭附近，據(jù)了解，此靠泊碼頭每天?？看跋鄬^多，當(dāng)船舶停靠時(shí)，將與本方案的建設(shè)位置發(fā)生沖突，且根據(jù)當(dāng)?shù)毓芾聿块T調(diào)研意見，此地點(diǎn)建設(shè)可能性甚小。②驗(yàn)潮房結(jié)構(gòu)方案與耐久性比較：兩種方案均采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)方案，耐久性較好。③施工難易度：兩種方案均需要建設(shè)樁基平臺(tái)，工期較長。

綜合比較，本階段推薦方案一作為建設(shè)方案。

4.總結(jié)

放雞島地處粵西船舶航行關(guān)鍵水域，所屬茂名濱海新區(qū)是我國最大的煉化一體基地，其地理位置特殊、重要性，從而在放雞島建設(shè)水文站，服務(wù)屬地經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。而隨著茂名濱海新區(qū)的進(jìn)一步發(fā)展及各重要港口、航道的相繼投資建設(shè)，會(huì)進(jìn)一步凸顯了放雞島水文站的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、社會(huì)價(jià)值。

[1]海濱觀測規(guī)范.GB/T 14914-2006.

[2]水位觀測標(biāo)準(zhǔn).GB/T 50138-2010.

[3]水文自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范.SL 61-2003.

[4]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范.GB50011-2010.