海洋測繪成果在港口與航道維護(hù)保障中的應(yīng)用探析

彭永波

（河北港口集團(tuán)港口工程有限公司，河北 秦皇島 066000）

作為海上運輸、港口建設(shè)、海洋工程等多方面建設(shè)中必備的工作，海洋測繪有著極高的精準(zhǔn)性要求。身為基礎(chǔ)性工作，為我國海洋尖端事業(yè)做出了自己的貢獻(xiàn)。海洋測繪是一項特殊的基礎(chǔ)性工作，在我國多年的港口與航道維護(hù)中負(fù)責(zé)計算工程所需要的各種數(shù)據(jù)，這其中包括：水下挖槽量、回淤量以及航道邊坡土方量等等。

1 海洋測繪成果在港口與航道維護(hù)保障中的應(yīng)用

1.1 在疏浚工程中對水下挖槽量的計算

在疏浚工程中，對水下挖槽量的計算是非常關(guān)鍵的，這項工作決定著在未來航道的航行是否安全與疏浚工程的整體效率［1］。在沒有進(jìn)行疏浚工程實際施工的計算階段，一般都是先將測量得出的數(shù)據(jù)形成數(shù)字地圖，這個過程中需要進(jìn)行格網(wǎng)化的測量。而后將數(shù)據(jù)與設(shè)計水深圖進(jìn)行疊加，再對數(shù)據(jù)網(wǎng)格中的高程值進(jìn)行比較。通過之前的網(wǎng)格測量與設(shè)計值的計算后，能夠?qū)λ峦诓酃こ塘苛康玫较鄳?yīng)的數(shù)據(jù)。這種傳統(tǒng)模式的施工方法適用于施工地點為矩形的區(qū)域，方便進(jìn)行網(wǎng)格的規(guī)劃。而在施工過程中，不可能所有的施工地點都是矩形，多邊形或者不規(guī)則地形也常有出現(xiàn)，當(dāng)在復(fù)雜地形使用這種網(wǎng)格計算時，會相當(dāng)?shù)穆闊?。在傳統(tǒng)施工過程中，對于復(fù)雜地形的測量方法往往是進(jìn)行三角形測量，因此，在這里為了省去步驟，直接使用三角網(wǎng)數(shù)字海底地形疊加測量法。在進(jìn)行工程前的計算中，只需要將設(shè)計圖中預(yù)備施工的疏浚深度輸入，再導(dǎo)入由三角網(wǎng)數(shù)字海底地形測量法所得到的海底地形圖數(shù)據(jù)，就能得出各個三角面的土方施工量［2］。

1.2 航道邊坡土方量及超寬量計算

在以往的施工過程中，航道邊坡土方量以及相應(yīng)的超寬量都是土方計算中的難題。在計算過程中，首先需要輸入航道邊坡的相應(yīng)指數(shù)，其中包括：坡度、底寬、疏浚深度以及超寬寬度，之后再根據(jù)疏浚前后的水深數(shù)據(jù)來進(jìn)行土方量和超寬量的計算。在以往的施工過程中，具體的施工順序如下：

1）在計算程序中輸入相應(yīng)的航道數(shù)據(jù)：邊線、邊坡、超寬；2）在對疏浚前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取后，進(jìn)行三維建模；3）通過對航道邊線以及邊坡底部寬度，來計算邊坡超寬部分的矩形范圍；4）最后進(jìn)行設(shè)計疏浚深度、邊坡土方量以及挖槽量進(jìn)行計算。在計算過程中需要注意的是，設(shè)計圖中的設(shè)計基準(zhǔn)疏浚圖此時應(yīng)該是一個平面，因此在計算中需要進(jìn)行逐點計算，每點計算的土方量不同；5）得出相應(yīng)土方量計算結(jié)果后，進(jìn)行航道邊線上的邊坡超寬量計算；6）最終得出計算結(jié)果。

1.3 疏浚工程期間回淤量計算

在施工過程中要確定泥沙的回淤量，這也是港口維護(hù)疏浚工程中最大的難題。目前通常使用測圖區(qū)域類比法與計算法，進(jìn)行凝砂回淤量的確定［3］。測圖區(qū)域類比法，是對浚前、浚后與水深圖上挖泥區(qū)域相鄰的未挖區(qū)域進(jìn)行計算，算出具體的回淤值，再預(yù)測水深因素，算出回淤厚度。計算法主要是通過泥沙回淤規(guī)則進(jìn)行計算，算出施工區(qū)域泥沙回淤速率。在計算的過程中，必須考慮測圖區(qū)域的資料，優(yōu)先處理相鄰未挖區(qū)域不足的問題。時段計算類比法是統(tǒng)計施工前的兩個重要時刻（t1、ta）、平均水深（h1）、浚前（ha）、施工后的兩個重要時刻 （tb、t2）、平均水深 （hb）、浚后（h2）的計算，計算時間段的差，根據(jù)浚前、浚后非施工過程中的回淤量，計算施工過程中的泥沙回淤量。假設(shè)，t1至ta、tb至t2時間段內(nèi)該區(qū)域并未施工。如此，h1至ha是浚前的泥沙淤積厚度，而h2至hb是浚后的泥沙淤積厚度，那么平均泥沙回淤速率可以通過公式計算得出。為了避免受季節(jié)和月份的影響，t1-t2時間段要盡量選取在同一季節(jié)，對季節(jié)性速率變化系數(shù)進(jìn)行校正。此外，水深對泥沙回淤速率的影響也非常大。水深大，泥沙回淤的速率大；反之，泥沙回淤的速率小。

1.4 疏浚工程效益保障方法分析

保障疏浚工程的效益，主要是通過疏浚深度了解有效水深時間。不同區(qū)域的泥沙回淤速率不同，所以，在進(jìn)行疏浚工程效益分析過程中，只能以某一區(qū)域進(jìn)行談?wù)摗Ｈ纾夯赜偎俾逝c水深沒有太大關(guān)聯(lián)，那么工程效益基本保持一致。但是通常情況下水深越深，回淤速率越快。所以，不同浚深可以影響泥沙回淤速率，影響疏浚工程效益［4］。

2 結(jié)語

在進(jìn)行航道通行時，不能按照設(shè)計等級直接進(jìn)行通行。而是應(yīng)當(dāng)按照水深來決定，只有水深到達(dá)了20萬噸級，才能進(jìn)駐20萬噸級的巨輪。也就是說需要時刻針對水深來決定船只，所以海洋測繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)就顯得異常重要。只有將海洋測繪技術(shù)在港口以及航道維護(hù)保障中進(jìn)行更多的使用，才能確保在未來的航道航行中實現(xiàn)安全有序，將事故出現(xiàn)的可能性降為零。除了要不斷擴大海洋測繪成果，還要進(jìn)行新的成果應(yīng)用探索，以此滿足不斷發(fā)展的港口與航道設(shè)計需求。