以洪水频率确定山区性河流船闸最高通航水位的方法探讨

李　靖（湖北省交通规划设计院，湖北　武汉　430000）



以洪水频率确定山区性河流船闸最高通航水位的方法探讨

李靖（湖北省交通规划设计院，湖北武汉430000）

本文结合某航电枢纽船闸工程，根据山区性河流水位变幅较大、暴涨暴落的特点，探讨确定该枢纽船闸最高通航水位。一般山区性河流船闸设计最高通航水位现行洪水频率标准偏高，在设计中适当降低洪水频率标准，不仅通航保证率变化不大，还能节约工程投资，对工程建设是好处良多的。

山区性河流；洪水频率；最高通航水位

引言

船闸水工建筑物主要包括上、下闸首、闸室以及上、下游导航墙等，各部位的高程一般都是通过设计水位加超高来确定。根据《船闸总体设计规范》（JTJ305-2001）（下文简称总体设计规范），船闸挡水前缘闸首的闸门顶部高程应为上游校核高水位加安全超高确定。船闸非挡水前缘闸首的闸门顶部高程应为上游设计最高通航水位加安全超高。设计水位的选取特别是最高通航水位的选取关系到船闸水工建筑物顶高程的确定，而船闸水工建筑物的顶部高程，又直接关系到工程的造价，故合理地选取设计水位，对船闸水工建筑物的设计至关重要。

本文结合某航电枢纽船闸工程，根据山区性河流水位变幅较大、暴涨暴落的特点，探讨确定该枢纽船闸最高通航水位。一般山区性河流船闸设计最高通航水位现行洪水频率标准偏高，在设计中适当降低洪水频率标准，不仅通航保证率变化不大，还能节约工程投资，对工程建设是好处良多的。

1　设计最高通航水位的确定

根据《总体设计规范》，Ⅰ、Ⅱ级船闸最高通航水位设计洪水重现期为100～20年，Ⅲ、Ⅳ级船闸最高通航水位设计洪水重现期为20～10年，Ⅴ～Ⅶ级船闸最高通航水位设计洪水重现期为10～5年。

由于我国幅员辽阔，地貌多样，河流众多，山区河流与平原河流，其水文特性有很大差别。即使在同一河流上，对于同等级的船闸，其上、中、下游各河段的自然地理条件、水文特性也不尽相同。目前通行的确定最高通航水位的方法是以每年最高瞬时洪水位或洪峰流量值，作为统计系列的样本，进行频率计算，按选配的理论频率曲线，推算某一指定频率的洪水位或流量，作为设计最高通航水位。所确定的设计最高通航水位，仅反映其峰值的大小，并不反映该值的历时长短。而相比水位值的大小，对船闸运行起控制作用的往往是该设计水位的历时长短。再者山区性河流的水位过程线呈尖而瘦的驼峰形，一次洪水涨落过程历时较短，水位暴涨暴落，变幅大，水位与历时的关系与平原河流有较大差异，往往是峰值水位持续时间很短，只有当水位下降至一定值后，水位的变化才会引起历时的显著增加。且即使采用同一设计频率的设计最高通航水位（或流量），也会出现上、下游通航历时不一致的情形。因此，按洪水频率标准确定船闸的最高通航水位有待商榷。

2　工程实例

由于山区河流特有的水文特性，根据《总体设计规范》确定船闸最高通航水位，一般山区性河流船闸设计最高通航水位现行洪水频率标准偏高，造成工程造价不合理的增加。目前的做法是适当降低设计洪水频率标准，避免浪费。

以某航电枢纽工程船闸为例，该船闸级别为Ⅲ级，有效尺度为200m×23m×4.2m。按照《总体设计规范》，Ⅲ级船闸永久水工建筑物闸室以及闸首按2级设计，导航、靠船建筑物按3级设计。枢纽设计水位如下：

正常蓄水位：236.80m。

设计洪水位：255.20m（P=2%）

校核洪水位：259.46m（P=0.2%）

根据《总体设计规范》，山区性河流Ⅲ、Ⅳ级船闸最高通航水位的洪水重现期采用5～10年，对于出现高于设计最高通航水位历时很短的山区性河流，Ⅲ级船闸的洪水重现期可采用10年。

该枢纽水位资料及水力计算成果见表1。

表1　

从表1可以看出：洪水频率标准越高，通航保证率也越高。但对本具体工程而言，洪水频率由10%（十年一遇洪水标准）降低到20%（五年一遇洪水标准），通航保证率仅由99.96%降低到99.93%，仅提高0.03%，几乎可以忽略。但是水位却由252.25m降低到250.22m，降低2.03m，由此节约的混凝土工程量却是巨大的。综上，该船闸最高通航水位采用5年重现期洪水位250.22m。

3　结束语

（1）一般山区河流船闸设计最高通航水位现行洪水频率标准偏高，在设计中适当降低洪水频率标准，不仅通航保证率变化不大，还能节约工程投资，对工程建设是好处良多的。

（2）文中工程实例船闸最高通航水位选取5年重现期洪水位250.22m，既满足了通航保证率的要求，又带来了工程投资的节省。但枢纽设计洪水位为255.20m，较选取的最高通航水位高出近5m，即在设计洪水位时船闸将被完全淹没在水下，带来很大的安全隐患。由此可见，协调好设计水位和水工建筑物顶高程之间的关系，使船闸既安全稳定运行，又经济合理，是在具体设计中应进一步探讨研究的问题。

［1］中华人民共和国交通部.《船闸总体设计规范》（JTJ305-2001）［S］.北京：人民交通出版社，2001.

［2］郝 岭，谭先泽，吴文凤.山区河流船闸设计最高通航水位研究［J］.水运工程，2014（04）.

［3］闵朝斌.关于内河设计最高通航水位的标准和计算方法的研究［J］.水运工程，2015（07）.

李靖（1989-），男，硕士，主要从事水运工程设计工作。

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2095-2066（2016）19-0125-01

2016-6-20