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1、岚山海洋观测站验潮、温盐井的设计建设第28卷第4期海岸工程文章编号:10023682(2009)04006405岚山海洋观测站验潮,温盐井的设计建设宋升锋,侯继灵,郑培宁,胡颜开(国家海洋局日照海洋环境监测站,山东El照276800)摘要:验潮井,温盐井设计在海滨观测规范中仅提供了一个参考公式与参考数据,至今尚未形成一个从理论到实际的成熟的设计方法及设计模式.对岚山海洋观测站验潮井,温盐井的设计建设进行了总结,经对比验证效果良好.关键词:验潮井;温盐井;设计建设中图分类号:P718文献标识码:A岚山海洋观测站自动化观测系统位于岚山港化工码头8号泊位,自2003年7月建成并投入业务化运行至今,为
2、港口的生产,建设积累提供了大量的海洋信息数据.2006年l2月,国家海洋局北海分局和岚山港务有限公司签订共建协议书,正式将岚山站纳入国家海洋环境监测系统.由于日照港(集团)岚山港务有限公司建设发展的需要,岚山站海洋观测自动化系统需要进行搬迁,并决定在岚北港区3O万吨化工码头区域建设新验潮井和温盐井,由日照海洋环境监测站负责基础设施设计.验潮井设计的优劣主要表现在潮汐测量的消波性和随潮性上口J,即主要在进水孔设计上.海滨观测规范仅提供了一个参考公式与参考数据,至今尚未形成一个从理论到实际的成熟的设计方法及设计模式.温盐井的设计建设更是近几年随着温盐自动仪器的推广使用刚刚兴起的.本文对岚山港新验潮
3、井,温盐井设计建设进行了总结,经对比验证效果良好.1建设地点水文,地质状况岚山海洋观测站验潮,温盐井设计在岚北港区3O万吨化工码头泊位西部堤头处的系缆墩(靠船墩)沉箱内(见图1).此处位于山东省日照市最南端,黄海海州湾北岸,离江苏省连云港24nmile,离山东省日照港22nmile,海域开阔,不冻不淤,水文气象资料代表性好.化工码头前沿设计水深24.35m,码头结构基床顶标高一24.40m,水深条件良好,底质为沙泥质.岚山海区极端高水位6.48m,极端低水位一O.55m.本海区潮流属旋转性往复流,涨,落急流向较为集中,且最大流速与涨,落急流向一致,涨潮主流向为SW向,落潮主流向为NE向.沉箱直
4、径40m,沉箱壁厚度40CII1.收稿日期:20090320作者简介:宋升锋(1972),男,工程师,主要从事海洋观测预报方面研究.Email:(张骞编辑)第28卷宋升锋,等:岚LLl海洋观测站验潮,温盐井的设计建设65N37ll9.120.121.122.E123.招远烟台:.?鼍,二:i/潍坊乏/一,/胶州:/厂,一一.一/一一一1j,/.,l厂,尊l)其=,l,一j海图1岚山站验潮,温盐井位置图Fig.1Thelocationoftidegaugewellandtemperature-salinityrecorderwellinLanshanMarineObservationStatio
5、n2设计依据设计依据为国家标准GB/T149142006海滨观测规范l2.3验潮井设计3.1验潮井进水孔的计算考虑设计验潮井直径为1.2m,最多可安装3套浮子系统(井内水尺,自动和常规验潮仪)且能相互不干扰.进水孔的大小是验潮井能否具有良好随潮性和消波性的关键,它主要取决于当地最大涨(落)潮率和井筒的截面积.进水孔的设计可参照式(1):51/s2一E/(2gAH).(dh/dt).(1)式中,S为验潮井进水孔截面积(cm.);S为井筒截面积(cm.);g为重力加速度(cm/s.);H为井内外潮位差(cm);(dh/dt)为最大涨(落)潮率(cm/s);/a为流量系数.如一圆形验潮井,假如井内,
6、井外潮位相差1cm,当流量系数为0.753时,通过式(1)计算进水孑L与井筒截面积之比,与最大涨(落)潮率的关系(见表1).在设计进水孔时,还应考虑到海区其他因素的影响,适当加大进水孔与井筒截面积的比例.1)计算1:设井简直径120clTI,流量系数为0.753,H为1cm,最大涨(落)潮率经查近几年岚山潮位资料,最大相邻时次潮位差为161cm,得出近几年最大涨(落)潮率.根据式(1)计算出进水孔的半径r一6.95cm,进水孔直径为13.9cm.2)计算2:设井简直径120cm,流量系数为0.753,H为1cm,最大涨(落)潮率为55.5x10cm/s,根据式(1)计算出进水孔的半径,.一7.
7、74cm,进水孔直径为15.5cm.海岸工程第4期3)计算3:设井筒直径120cm,当井壁不太厚时,流量系数l,H为1cm,最大涨(落)潮率为55.510一cm/s,根据式(1)计算出进水孔的半径r.一6.72cm,进水孑L直径为13.4cm.通过以上计算1至计算3的计算结果可以看出,当验潮井直径设计为1.2m时,在本海区进水孔直径设计为15cm左右比较合适.表1进水孔与井简截面积之比与最大涨(落)潮率的关系Table1Therelationshipbetweentheinlethole/thewellboreandthemaximumincrementrateofhightidelevelm
8、inuslowtidelevel3.2进水孔直径和个数设计通过以上计算1至计算3的计算,再考虑到进水孔周围微生物生长可能引起进水孔缩小的问题,综合以上因素,岚山验潮井进水孔考虑设计设置直径10cm和15cm的进水孔各1个,分别位于岚山港理论深度基准面下3.5m和一6.0m处,并向下倾斜5.3.3泄砂孑L的设计考虑到本海区海水含砂量较高,长年使用可能引起井的淤积,在岚山港理论深度基准面下8.0m处(即井底处)设直径15cm泄砂孔一个.朝向开阔海域并向下倾斜45.进水孔设置方向朝向NW向,以避开强(常)浪向,强(常)流向.3.4验潮井简验潮井筒和温盐井筒安装在沉箱中部,采用钢筋混凝土制成圆形,内直
9、径1.2Ill,井口高于值班室地面30cril,并附有6cm厚的木质盖板,井底低于岚山港理论深度基准面一8.0m.3.5井外水尺在验潮井附近码头边缘设置易安装井外水尺的木桩,要求方便读数,建设台阶.3.6消波板验潮井内岚山港理论深度基准面下一3.0m处井壁预制3处长15cm的凸出,用以安装消波板.消波板用混凝土预制,直径115cm,厚度为10cm,消波板中问开直径10cm的孔径1个,四周开直径6cm的孑L径3个.消波板上固定安装3个不锈钢拉环,消波板收放时用.3.7岚山验潮井高程关系岚山验潮井高程关系见图2.0.8inl1O5m3-0mJp.5m6.0m8.Om井沿高度沉箱顶高度岚山理论深度基
10、准面消波板进水孔进水孔井底图2岚山验潮井高程关系图Fig.2Therelationofthetidegaugewellaltitudes第28卷宋升锋,等:岚山海洋观测站验潮,温盐井的设计建设674温盐井设计建设温盐井建在验潮井旁边,温盐井筒尽量靠近海边,以增加水体交换.考虑将来可增加监测项目或仪器,温盐井直径设计为1.0m.4.1井简井筒采用钢筋混凝土制成圆形,内直径1.0m,井口高于地面30cm,并附有6cm厚的木质盖板,井底低于岚山港理论深度基准面一8.0m.4.2进水孔设计进水孑L直径15cm,在岚山港理论深度基准面往上设6个进水孔,每隔0.8m设1个.进水管口设置方向要避开强浪向和常
11、浪向,朝向w或Nw向,并由内向外向下倾斜度为l015,均设计成有一定弯度(消波作用).4.3泻砂子L的设计考虑到海区海水含砂量较高,常年使用可能引起井的淤积,为此在岚山港理论深度基准面下一8.0m处(即井底处)设直径l5CHI泄砂孔一个(倾斜度45.),主要作用为泻砂防沉积.4.4岚山温盐井高程关系岚山温盐井高程关系见图3.井沿高度沉箱顶高度岚山理论深度基准面井底图3岚山温盐井高程关系图Fig.3Therelationofthetemperature-salinityrecorderwel1altitudes5验潮井,温盐井的建设及使用效果经过近7个月的预制建设,岚山站安装验潮井,温盐井的沉箱
12、(包括验潮井,温盐井建设)于2008年8月份建成,于2008年9月底安装成功.经过井内和井外分别在高,中,低潮潮位对比(表2),井内和井外的温度,盐度对比数据(表3)完全符合规范要求,效果良好.表22008年12月l6日验潮井井内和井外的潮位对比Table2Thetidallevelcomparisonbetweenthetidegaugewellinsideandtheoutside观测时间井外水尺/cm井内水位/cm观测时间井外水尺/cm井内水位/cm08:0050550512:O019819808:3O491491】2:30l5415409:O046646613:O011411410:O
13、039139113:30808O10:3034434414:O0525211:O029329314:303333l1:3024324315:O0262668海岸工程第4期表32009年1月2Et温盐井内和井外的表层水温,盐度对比Table3ThetemperatureandsalinitycomparisonbetweenthethermohalinerecoMerwellinsideandtheoutside观测时间井外水温/井内水温/观测时间井外盐度井内盐度08:004.74.608:0030.1330.1009:004.74.609:OO30.1030.1110:004.84.810:0
14、030.0930.1111:004.74.711:0030.083O.1012:004.74,812:003O.0530.0313:004.64.813:0030.0930.0614:004.74.714:0030.1330.1015:004.84.815:0030.1530.126结论1)验潮,温盐井设计时应充分考虑安装地点的地形,水深,海浪,潮汐,海流状况等因素.2)设计时既要进行公式的反复推算,使之符合规范要求,又要根据本海区实际情况,在进水孔,井的高度等方面留有余地.3)施工时要严格按照进水孔的直径,位置进行施工,防止进水孔的堵塞与移位.参考文献:E1吴依林,颜国泰.验潮井进水孔的设计
15、J.海洋技术,1989,8(2):7781.2国家海洋局.GB/T149142006海滨观测规范S.北京:中国标准出版社,2006:6061DesignandConstructionsofTideGaugeWellandThermohalineRecorderWellatLanshanMarineObservationStationSONGSheng-feng,HOUJiling,ZHENGPei?ning,HUYankai(RizhaoMarineEnvironmentalMonitoringStationofstateOceanAdministration,Rizhao276800,Chi
16、na)Abstract:AformulumanddataareprovidedasreferencesfordesignsoftidegaugewellandthermohalinerecorderwelIinTheSpecificationsofNearshoreObservations.Thetheoretica】andpracticaJmethodsandmodelsforthewellshavenotbeenmaturedandproposedyet.ThedesignsandconstructionsofthewellsatLanshanMarinebservationStationaresummarized.ItiS1earntfromthecomparisonandverificationthattheirobservationalresultsarefavourable.Keywords:tidegaugewell;temperaturesalinitywell;designandconstruction