原创《茂名港航道清淤疏浚工程土方量计算方法》
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摘 要：本文基于南方CASS9.1、Hypack2018软件,以茂名港内外航道及边坡土方量为研究对象,对比了三种不同的土方量计算方法,结合具体案例分析了不同计算方法的精度.
关键词：航道 土方量 相对误差 计算方法
1．基本情况
茂名港属不正规半日潮港,平均海面为1.9米.平均潮差1.75米,受热带风暴、强热带风暴和台风影响时港内水位一般可增高1 . 2 米；该港的潮流属往复流,涨落潮流方向基本依水道方向.涨潮流向在2 8 0 ° - 3 6 0 °之间,流速0. 5 -1. 8节；落潮流向在128 °-180 °之间,流速为1.1-2.8节.
航道中轴线两边各1 2 5米的范围水域为本次航道水域扫海测量范围.回淤土方量计算要求：按三万吨航道的通航标准（以航道中轴线为中心、航道长10 . 8 公里、航道底宽1 2 0米,航道底标高：内航道为9. 8米,外航道为10.0米,航道边坡：内航道为1：7,外航道为1：10,岩石为1：2）进行计算标准回淤方量,并分别按允许两边超宽各5米、超深0. 3米,两边超宽各7米、超深0.6米,两边超宽各9 米、超深0.7米三种方式计算超宽超深土方量.
2．航道及边坡土方量计算数据
表2中土方量均值取方格网法、断面法、DTM法土方量的算术平均值,绝对值的差值是三种土方量分别和土方量均值的差值.表2中标准土方量基于航道设计边线、设计标高、边坡比计算的土方量,图2中超宽超深土方量基于表2中不同的超宽超深土方量与标准土方量的差值.3．三种土方量计算结果对比分析将表2中三种土方量绝对值差值和土方量均值对比分析,绝对值差值和土方量均值比值形成土方量相对误差,统计结果如表3和图3.
茂名港内外航道土方量计算方法比较分析内容包括：地势分析、相对误差分析、超宽超深量影响分析、异常数据检测.
（1）地势变化与相对误差.茂名港外航道PN段地势平缓,内航道NM段存在边坡,MK段地势变化最大.由图3知沿着PNMK进港方向,航道及边坡地势变化加剧,方格网法、断面法、D T M法土方量相对误差均呈现递增状态,不同土方量计算结果差异变大.外航道曲线斜率相对较小,该区域三种方法计算结果差值较小,可靠性高.
（ 2 ）相对误差比较.地势平缓的外航道,三种方法的相对误差均不超过2 . 5%,差异较小.由图3 、表2知内航道N M段,断面法和D T M法相对误差值差值小,但是土方量差值大.方格网法相对误差值最小,该方法土方量和土方量均值接近,可靠性高.在内航道M K段,方格网法相对误差值最小.
（3）超深超宽量影响.图2 表明随着超宽超深的变大,土方量递增.外航道曲线斜率明显大于内航道,超深超宽的变化对土方量值影响巨大,这主要取决于航道长度.
（4）异常数据检测.使用DT M算法时,内航道MK段、内航道MK段(超宽5m、超深0 . 3 m) 相对误差分别为13.6%、2 0. 5%,超过10%,数据异常.方格网法和断面法计算该区域土方量,差值小.在内航道MK特定地貌,D TM土方量算法可靠性低.
4．结论
茂名港航道海底地势复杂性导致方格网法、断面法、D T M 法土方量计算结果差值较大,应根据海底地貌、相对误差选择合适的计算方法.在本案例中,航道宽1 2 0 米,左右边坡宽度6 2 . 5米,计算范围的4 8.9%区域是平坦地貌,方格网法在内外航道相对误差较低,可靠性高,实证方格网法适用于起伏小、地势平缓区域的土方量计算.
内外航道采用多波束扫海测量5m间隔水深抽稀数据,数据量庞大,计算范围广,方格网法具有计算效率高的特点,是茂名港航道土方量计算的最优算法.
计算方法论文参考资料：
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