庫區(qū)變動回水段港口工程設(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，天然河道和水庫之間具體的變動回水段區(qū)呈現(xiàn)出了兩種不同的水流特征，在水利工程建設(shè)的過程中，變動回水段改口工程設(shè)計(jì)水位的方法還沒有一個相對比較統(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問題。本文主要分析了庫區(qū)變動回水段港口工程設(shè)計(jì)水位確定方法，以供參考。
關(guān)鍵詞：庫區(qū)變動回水段；港口工程；設(shè)計(jì)水位
我國是一個地域十分廣闊，同時河流數(shù)量也非常多的一個過渡，所以這也給我國的內(nèi)河航運(yùn)發(fā)展創(chuàng)造了非常好的條件，當(dāng)前我國的水利工程建設(shè)數(shù)量越來越多，而變動回水段港口工程設(shè)計(jì)水位的確定也就成了一個非常重要的環(huán)節(jié)，在這樣的情況下，我們需要對回水段港口工程設(shè)計(jì)水位確定的方法進(jìn)行簡要的分析和研究。
1變動回水港口設(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)的過程中，通常都要修建一些水利樞紐工程，這對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，同時還引起了上下游河段流沙和河床的變化，所以庫區(qū)的上下游碼頭設(shè)計(jì)水位確定相比之前會更加的復(fù)雜，針對同行建筑物口外連接段到編動回水區(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)成一個相對比較確定的數(shù)值。設(shè)計(jì)低水位的時候應(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，但是在水庫蓄水之后，處在變動回水段的水位流量會產(chǎn)生非常大的變化，大流量對應(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，我國現(xiàn)行的規(guī)范當(dāng)中沒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，也可以將把錢正常的蓄水水位或者是設(shè)計(jì)擋水水位和不同級別的入庫流量組合在一起，從而得到各組的回水曲線，將其上包線當(dāng)做是各個點(diǎn)設(shè)計(jì)最高的同行水位，同時還要將其計(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)最低同行水位的時候應(yīng)該將多年的歷時保證率的入庫流量和其對應(yīng)的把錢消落水位組合在一起，同時還要將把錢死水位或者是地運(yùn)行水位和不同級別的入庫流量組合在一起，這樣就得到了多個回水曲線，將其下包線當(dāng)做是沿程各個點(diǎn)的最低同行設(shè)計(jì)水位。同時還要將其計(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。我們在使用這種算法的時候可以對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)量相對較多的時候，通常會使得設(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)用的過程中對水文數(shù)據(jù)的組數(shù)要求較多，不然就會出現(xiàn)較大的誤差，雖然其計(jì)算的方法比較簡單，但是這種方法的不足也十分明顯，因此沒有得到廣泛應(yīng)用。
2.2綜合歷時曲線法
歷時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曲線。這種方法主要是對多年的水文變化情況予以體現(xiàn)，在航運(yùn)效益的評價方面采用的是通航日保證率來評價。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)格的時候，使用這種方法就無法充分的發(fā)揮其優(yōu)勢。
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m年繪制出的m調(diào)保證率曲線對任何一條指定其保證率，每一年都應(yīng)該有和其相互對應(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)在港口正常營運(yùn)作業(yè)時的上限臨界水位。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，應(yīng)按規(guī)定確定。由于山區(qū)河流的主要特征是洪水時期水位暴漲暴落，且洪水歷時時間短、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)港口的營運(yùn)過程中，為了保證船舶的?？考昂叫邪踩?，不得不定出禁航水位。因此，對于山區(qū)變動回水段的港口設(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T10?，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瞬時最大洪峰重現(xiàn)期計(jì)算方法
根據(jù)歷年瞬時最大洪峰流量統(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，大大降低了洪峰對碼頭引起的浪費(fèi)，能夠有效節(jié)省工程造價。
4結(jié)論
當(dāng)前我國的水利工程建設(shè)質(zhì)量和水平在不斷的提高，在這樣的情況下，人們也逐漸的展開了庫區(qū)變動回水段港工程設(shè)計(jì)水位確定方法的研究，在研究的過程中雖然已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，但是還存在著一些問題，這需要研究人員的積極努力。
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作者：向凱 谷陽 單位：河南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司