以洪水頻率確定山區(qū)性河流船閘最高通航水位的方法探討

李　靖（湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院，湖北　武漢　430000）

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以洪水頻率確定山區(qū)性河流船閘最高通航水位的方法探討

李靖（湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院，湖北武漢430000）

本文結(jié)合某航電樞紐船閘工程，根據(jù)山區(qū)性河流水位變幅較大、暴漲暴落的特點，探討確定該樞紐船閘最高通航水位。一般山區(qū)性河流船閘設(shè)計最高通航水位現(xiàn)行洪水頻率標準偏高，在設(shè)計中適當降低洪水頻率標準，不僅通航保證率變化不大，還能節(jié)約工程投資，對工程建設(shè)是好處良多的。

山區(qū)性河流；洪水頻率；最高通航水位

引言

船閘水工建筑物主要包括上、下閘首、閘室以及上、下游導航墻等，各部位的高程一般都是通過設(shè)計水位加超高來確定。根據(jù)《船閘總體設(shè)計規(guī)范》（JTJ305-2001）（下文簡稱總體設(shè)計規(guī)范），船閘擋水前緣閘首的閘門頂部高程應為上游校核高水位加安全超高確定。船閘非擋水前緣閘首的閘門頂部高程應為上游設(shè)計最高通航水位加安全超高。設(shè)計水位的選取特別是最高通航水位的選取關(guān)系到船閘水工建筑物頂高程的確定，而船閘水工建筑物的頂部高程，又直接關(guān)系到工程的造價，故合理地選取設(shè)計水位，對船閘水工建筑物的設(shè)計至關(guān)重要。

本文結(jié)合某航電樞紐船閘工程，根據(jù)山區(qū)性河流水位變幅較大、暴漲暴落的特點，探討確定該樞紐船閘最高通航水位。一般山區(qū)性河流船閘設(shè)計最高通航水位現(xiàn)行洪水頻率標準偏高，在設(shè)計中適當降低洪水頻率標準，不僅通航保證率變化不大，還能節(jié)約工程投資，對工程建設(shè)是好處良多的。

1　設(shè)計最高通航水位的確定

根據(jù)《總體設(shè)計規(guī)范》，Ⅰ、Ⅱ級船閘最高通航水位設(shè)計洪水重現(xiàn)期為100～20年，Ⅲ、Ⅳ級船閘最高通航水位設(shè)計洪水重現(xiàn)期為20～10年，Ⅴ～Ⅶ級船閘最高通航水位設(shè)計洪水重現(xiàn)期為10～5年。

由于我國幅員遼闊，地貌多樣，河流眾多，山區(qū)河流與平原河流，其水文特性有很大差別。即使在同一河流上，對于同等級的船閘，其上、中、下游各河段的自然地理條件、水文特性也不盡相同。目前通行的確定最高通航水位的方法是以每年最高瞬時洪水位或洪峰流量值，作為統(tǒng)計系列的樣本，進行頻率計算，按選配的理論頻率曲線，推算某一指定頻率的洪水位或流量，作為設(shè)計最高通航水位。所確定的設(shè)計最高通航水位，僅反映其峰值的大小，并不反映該值的歷時長短。而相比水位值的大小，對船閘運行起控制作用的往往是該設(shè)計水位的歷時長短。再者山區(qū)性河流的水位過程線呈尖而瘦的駝峰形，一次洪水漲落過程歷時較短，水位暴漲暴落，變幅大，水位與歷時的關(guān)系與平原河流有較大差異，往往是峰值水位持續(xù)時間很短，只有當水位下降至一定值后，水位的變化才會引起歷時的顯著增加。且即使采用同一設(shè)計頻率的設(shè)計最高通航水位（或流量），也會出現(xiàn)上、下游通航歷時不一致的情形。因此，按洪水頻率標準確定船閘的最高通航水位有待商榷。

2　工程實例

由于山區(qū)河流特有的水文特性，根據(jù)《總體設(shè)計規(guī)范》確定船閘最高通航水位，一般山區(qū)性河流船閘設(shè)計最高通航水位現(xiàn)行洪水頻率標準偏高，造成工程造價不合理的增加。目前的做法是適當降低設(shè)計洪水頻率標準，避免浪費。

以某航電樞紐工程船閘為例，該船閘級別為Ⅲ級，有效尺度為200m×23m×4.2m。按照《總體設(shè)計規(guī)范》，Ⅲ級船閘永久水工建筑物閘室以及閘首按2級設(shè)計，導航、靠船建筑物按3級設(shè)計。樞紐設(shè)計水位如下：

正常蓄水位：236.80m。

設(shè)計洪水位：255.20m（P=2%）

校核洪水位：259.46m（P=0.2%）

根據(jù)《總體設(shè)計規(guī)范》，山區(qū)性河流Ⅲ、Ⅳ級船閘最高通航水位的洪水重現(xiàn)期采用5～10年，對于出現(xiàn)高于設(shè)計最高通航水位歷時很短的山區(qū)性河流，Ⅲ級船閘的洪水重現(xiàn)期可采用10年。

該樞紐水位資料及水力計算成果見表1。

表1　

從表1可以看出：洪水頻率標準越高，通航保證率也越高。但對本具體工程而言，洪水頻率由10%（十年一遇洪水標準）降低到20%（五年一遇洪水標準），通航保證率僅由99.96%降低到99.93%，僅提高0.03%，幾乎可以忽略。但是水位卻由252.25m降低到250.22m，降低2.03m，由此節(jié)約的混凝土工程量卻是巨大的。綜上，該船閘最高通航水位采用5年重現(xiàn)期洪水位250.22m。

3　結(jié)束語

（1）一般山區(qū)河流船閘設(shè)計最高通航水位現(xiàn)行洪水頻率標準偏高，在設(shè)計中適當降低洪水頻率標準，不僅通航保證率變化不大，還能節(jié)約工程投資，對工程建設(shè)是好處良多的。

（2）文中工程實例船閘最高通航水位選取5年重現(xiàn)期洪水位250.22m，既滿足了通航保證率的要求，又帶來了工程投資的節(jié)省。但樞紐設(shè)計洪水位為255.20m，較選取的最高通航水位高出近5m，即在設(shè)計洪水位時船閘將被完全淹沒在水下，帶來很大的安全隱患。由此可見，協(xié)調(diào)好設(shè)計水位和水工建筑物頂高程之間的關(guān)系，使船閘既安全穩(wěn)定運行，又經(jīng)濟合理，是在具體設(shè)計中應進一步探討研究的問題。

［1］中華人民共和國交通部.《船閘總體設(shè)計規(guī)范》（JTJ305-2001）［S］.北京：人民交通出版社，2001.

［2］郝 嶺，譚先澤，吳文鳳.山區(qū)河流船閘設(shè)計最高通航水位研究［J］.水運工程，2014（04）.

［3］閔朝斌.關(guān)于內(nèi)河設(shè)計最高通航水位的標準和計算方法的研究［J］.水運工程，2015（07）.

李靖（1989-），男，碩士，主要從事水運工程設(shè)計工作。

U641

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2095-2066（2016）19-0125-01

2016-6-20