庫(kù)區(qū)變動(dòng)回水段港口工程設(shè)計(jì)思考

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摘要：當(dāng)前，山區(qū)河流水利樞紐在建設(shè)的過(guò)程中在很大程度撒航改變了天然河道的自然水文特征，天然河道和水庫(kù)之間具體的變動(dòng)回水段區(qū)呈現(xiàn)出了兩種不同的水流特征，在水利工程建設(shè)的過(guò)程中，變動(dòng)回水段改口工程設(shè)計(jì)水位的方法還沒(méi)有一個(gè)相對(duì)比較統(tǒng)一的觀點(diǎn)，所以這也是當(dāng)前需要集中精力解決的一個(gè)問(wèn)題。本文主要分析了庫(kù)區(qū)變動(dòng)回水段港口工程設(shè)計(jì)水位確定方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：庫(kù)區(qū)變動(dòng)回水段；港口工程；設(shè)計(jì)水位

我國(guó)是一個(gè)地域十分廣闊，同時(shí)河流數(shù)量也非常多的一個(gè)過(guò)渡，所以這也給我國(guó)的內(nèi)河航運(yùn)發(fā)展創(chuàng)造了非常好的條件，當(dāng)前我國(guó)的水利工程建設(shè)數(shù)量越來(lái)越多，而變動(dòng)回水段港口工程設(shè)計(jì)水位的確定也就成了一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，在這樣的情況下，我們需要對(duì)回水段港口工程設(shè)計(jì)水位確定的方法進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析和研究。

1變動(dòng)回水港口設(shè)計(jì)水位計(jì)算的方法

碼頭設(shè)計(jì)的水位確定在港口工程設(shè)計(jì)的過(guò)程中是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，在山區(qū)河流建設(shè)的過(guò)程中，通常都要修建一些水利樞紐工程，這對(duì)工程的綜合使用有著十分重要的作用，因?yàn)闃屑~建設(shè)之后改變了河流原有的水文特征，同時(shí)還引起了上下游河段流沙和河床的變化，所以庫(kù)區(qū)的上下游碼頭設(shè)計(jì)水位確定相比之前會(huì)更加的復(fù)雜，針對(duì)同行建筑物口外連接段到編動(dòng)回水區(qū)末端之間的碼頭，設(shè)計(jì)高水位從而使得流量和不同的壩前水位組合，從而構(gòu)成一個(gè)相對(duì)比較確定的數(shù)值。設(shè)計(jì)低水位的時(shí)候應(yīng)該保證低水回水簇二者之間的低水回水簇能夠得到確定。還有一些研究人員提出變動(dòng)回水區(qū)河流的流量資料樣本的一致性非常強(qiáng)，這樣的情況下，我們可以通過(guò)流量資料的計(jì)算而得到設(shè)計(jì)流量的具體數(shù)值，之后再對(duì)近期的水位流量關(guān)系查到設(shè)計(jì)最低同行的水位值，但是在水庫(kù)蓄水之后，處在變動(dòng)回水段的水位流量會(huì)產(chǎn)生非常大的變化，大流量對(duì)應(yīng)的有可能不是高水位，所以采用這種方式確定設(shè)計(jì)水位是不合理的。當(dāng)前，我國(guó)現(xiàn)行的規(guī)范當(dāng)中沒(méi)有提到樞紐上游碼頭設(shè)計(jì)水位的計(jì)算方法，但是相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中已經(jīng)給出了規(guī)定，重現(xiàn)期洪水重現(xiàn)期洪水和相應(yīng)的汛期壩前水位組合在一起，也可以將把錢(qián)正常的蓄水水位或者是設(shè)計(jì)擋水水位和不同級(jí)別的入庫(kù)流量組合在一起，從而得到各組的回水曲線，將其上包線當(dāng)做是各個(gè)點(diǎn)設(shè)計(jì)最高的同行水位，同時(shí)還要將其計(jì)算到河床淤積所引發(fā)的水位抬高的數(shù)值。在設(shè)計(jì)最低同行水位的時(shí)候應(yīng)該將多年的歷時(shí)保證率的入庫(kù)流量和其對(duì)應(yīng)的把錢(qián)消落水位組合在一起，同時(shí)還要將把錢(qián)死水位或者是地運(yùn)行水位和不同級(jí)別的入庫(kù)流量組合在一起，這樣就得到了多個(gè)回水曲線，將其下包線當(dāng)做是沿程各個(gè)點(diǎn)的最低同行設(shè)計(jì)水位。同時(shí)還要將其計(jì)算到河床沖淤可能引發(fā)的水位變化當(dāng)中。

2變動(dòng)回水段碼頭設(shè)計(jì)低水位的確定

2.1算術(shù)平均法

算術(shù)平均法通常就是將每一年的算術(shù)最低水位平均數(shù)當(dāng)做設(shè)計(jì)的低水位。我們?cè)谑褂眠@種算法的時(shí)候可以對(duì)歷年的水文狀況等予以全面的總結(jié)和歸納。但是如果豐水年的數(shù)量相對(duì)較多的時(shí)候，通常會(huì)使得設(shè)計(jì)的水位和實(shí)際的稅務(wù)相比出現(xiàn)偏高的問(wèn)題，為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，我們可以在水文序列當(dāng)中選出枯水年，之后再用枯水年最低水位的算術(shù)平均數(shù)當(dāng)做最低設(shè)計(jì)水位。這種方法在應(yīng)用的過(guò)程中對(duì)水文數(shù)據(jù)的組數(shù)要求較多，不然就會(huì)出現(xiàn)較大的誤差，雖然其計(jì)算的方法比較簡(jiǎn)單，但是這種方法的不足也十分明顯，因此沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。

2.2綜合歷時(shí)曲線法

歷時(shí)曲線通常也被人們叫做保證率曲線或者是累計(jì)頻率曲線。這種曲線能夠反映出河流徑流分配的特征。在曲線繪制的時(shí)候，我們可以采取很多形式，其中應(yīng)用最廣的就是以年為時(shí)段，水位以日平均值為準(zhǔn)，這一曲線被人們稱作日水位歷時(shí)曲線。這種方法主要是對(duì)多年的水文變化情況予以體現(xiàn)，在航運(yùn)效益的評(píng)價(jià)方面采用的是通航日保證率來(lái)評(píng)價(jià)。這種方法比較適合使用在河流補(bǔ)給源相似，變量的年際變化也不是非常明顯且資料系列五較長(zhǎng)的工程當(dāng)中，但是如果徑流年際變化比較明顯或者是設(shè)計(jì)的要求比較嚴(yán)格的時(shí)候，使用這種方法就無(wú)法充分的發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

2.3保證率頻率法

保證率頻率法就是要在保證率的概念當(dāng)中融入頻率的概念，就是對(duì)m年繪制出的m調(diào)保證率曲線對(duì)任何一條指定其保證率，每一年都應(yīng)該有和其相互對(duì)應(yīng)的水位，保證率頻率法通常就是將水位當(dāng)成是隨機(jī)變量，之后在累積頻率曲線上獲得指定頻率條件下所獲得的水位當(dāng)做是設(shè)計(jì)的水位。

3變動(dòng)回水段設(shè)計(jì)高水位的確定

3.1關(guān)于山區(qū)河流碼頭設(shè)計(jì)高水位確定方法的探討內(nèi)河碼頭設(shè)計(jì)最高水位是指河流中船舶或船隊(duì)在港口正常營(yíng)運(yùn)作業(yè)時(shí)的上限臨界水位。根據(jù)《河港工程總體設(shè)計(jì)規(guī)范》及《內(nèi)河航道與港口水文規(guī)范》(JTJ214-200叻規(guī)定:樞紐上游河段碼頭設(shè)計(jì)高水位應(yīng)根據(jù)樞紐壩前正常蓄水位或設(shè)計(jì)擋水位時(shí)的沿程回水曲線確定，并應(yīng)計(jì)入河床可能淤積引起的水位抬高值，當(dāng)該值低于規(guī)定的數(shù)值時(shí)，應(yīng)按規(guī)定確定。由于山區(qū)河流的主要特征是洪水時(shí)期水位暴漲暴落，且洪水歷時(shí)時(shí)間短、水流形態(tài)惡劣，船舶難以航行，在一定洪水流量下被迫停航。在山區(qū)港口的營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，為了保證船舶的停靠及航行安全，不得不定出禁航水位。因此，對(duì)于山區(qū)變動(dòng)回水段的港口設(shè)計(jì)高水位采取日、旬、月均流量(水位)作為統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行頻率分析，而不以洪峰流量(水位)作為統(tǒng)計(jì)變量，本文以旬均水位作為統(tǒng)計(jì)樣本進(jìn)行頻率分析。

3.2兩種設(shè)計(jì)高水位計(jì)算方法的比較

3.2.1旬均最大水位重現(xiàn)期計(jì)算法

按照規(guī)范規(guī)定，重鋼碼頭設(shè)計(jì)高水位重現(xiàn)期選擇10年，即以十年一遇洪水作為設(shè)計(jì)高水位，則洪峰累積頻率為T(mén)10?，F(xiàn)行的傳統(tǒng)確定設(shè)計(jì)高水位的方法，是以歷最高瞬時(shí)年洪峰流量(水位)作為統(tǒng)計(jì)樣本進(jìn)行頻率分析。由于本文的原始資料以旬均流量作為計(jì)算樣本，則采用每年的最大旬平均水位作為統(tǒng)計(jì)樣本來(lái)進(jìn)行頻率計(jì)算，按選配的頻率曲線推算出某一指定頻率下的水位作為設(shè)計(jì)最高水位。

3.2.2瞬時(shí)最大洪峰重現(xiàn)期計(jì)算方法

根據(jù)歷年瞬時(shí)最大洪峰流量統(tǒng)計(jì)其頻率及適線計(jì)算的結(jié)果，天然狀態(tài)下和樞紐蓄水后的水位即為設(shè)計(jì)高水位，兩種狀態(tài)下的設(shè)計(jì)高水位仍然相差不大，但是均大于按旬均水位統(tǒng)計(jì)得到的設(shè)計(jì)高水位。因此說(shuō)明采用旬平均流量作為統(tǒng)計(jì)量有效的降低了設(shè)計(jì)高水位，大大降低了洪峰對(duì)碼頭引起的浪費(fèi)，能夠有效節(jié)省工程造價(jià)。

4結(jié)論

當(dāng)前我國(guó)的水利工程建設(shè)質(zhì)量和水平在不斷的提高，在這樣的情況下，人們也逐漸的展開(kāi)了庫(kù)區(qū)變動(dòng)回水段港工程設(shè)計(jì)水位確定方法的研究，在研究的過(guò)程中雖然已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，但是還存在著一些問(wèn)題，這需要研究人員的積極努力。

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作者：向凱 谷陽(yáng) 單位：河南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司