基于码头建设项目防洪评价水文分析计算_曹开兴.pdf

70 2022 年 第 12 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.12.2022 （第 50 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.50）基于码头建设项目防洪评价水文分析计算曹开兴（景德镇市赣皖土木工程规划设计有限责任公司，江西 景德镇 333000）摘 要：依据国家计委、水利部 河道管理范围内建设项目管理的有关规定（水政 1992 7号）对在河道管理范围内建设的码头工程应进行防洪评价。根据 2004 年 8 月印发的河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）内容要求进行了码头工程防洪影响分析。近年来，各地开展河湖管理范围划定工作，且陆续出台成果，为加强河道管理范围内建设项目的管理，保障江河防洪安全，规范河道管理范围内建设项目防洪评价报告的编制，水利部 2021 年发布出台河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则，该导则要求评价的内容很多，各个评价单位都有计算和分析的要求。文章以景德镇港昌江港区鱼山码头工程防洪评价为案例提出码头建设项目防洪评价水文分析计算。关键词：码头；防洪评价；水文分析；计算中图分类号：TV87 文献标识码：B文章编号:1007-7596（2022）12-0070-03 收稿日期 2022-11-17 作者简介 曹开兴（1 9 8 8-），男，江西景德镇人，工程师，研究方向为水文水资源。1 设计频率的取用本次设计洪水计算中设计频率的取用原则，主要依据洪水计算、分析目的确定。具体地说，主要考虑景德镇港昌江港区鱼山码头工程设计洪水标准和工程附近洪水防御标准1。设计洪水计算中设计频率取用 20a 一遇和 10a一遇两种频率。2 设计洪水流量的分析计算水文分析计算的内容主要包括设计洪水位和设计流量的计算2。根据昌江流域水文站点及资料情况，选择位于鱼山闸上游 12.7km 处的渡峰坑水文站为设计洪水分析代表站。码头不同频率洪水流量表，见表 1。表 1 码头不同频率洪水流量表站名集水面积各频率设计值/（m3/s）5%10%义城作业区515791007560良港作业区524092507680 3 设计洪水水位的分析计算项目作业区断面 20a 一遇和 10a 一遇两种频率设计洪水位以下游古县渡水位站和上游鱼山闸同频率设计洪水位为控制，通过设计洪水水面线计算方法确定。通过计算，景德镇港昌江港区鱼山码头工程义城、良港作业区码头断面 5%设计洪水位分别为 27.86m 和 26.54m，10%设计洪水位分别为27.14m 和 25.79m。4 施工期设计洪水计算采取与上面 5%、10%设计洪水计算相同方法，分别由渡峰坑水文站流量、鲇鱼山闸上和古县渡水位站水位，计算景德镇港昌江港区鱼山码头工程义城、良港作业区码头断面施工期（分 9 月-次年 1月和 10 月-次年 1 月），义城、良港码头断面施工期设计洪水（P=20%）成果表，见表 2。表2 义城、良港码头断面施工期设计洪水（P=20%）成果表时段流量/（m3/s）水位/黄海，m9 月-次年 1 月义城良港义城良港71472617.3017.3010 月-次年 1 月42943617.3017.30DOI:10.14122/ki.hskj.2022.12.017 71 2022 年 第 12 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.12.2022 （第 50 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.50）5 壅水分析计算（以义城作业区为例）5.1 壅水高度计算5.1.1 运行期壅水高度计算防洪评价报告编制导则研究及解读推荐以局部水头损失计算方法计算涉河建筑物产生的河道局部壅水高度3。通过水面线法、水利动能设计手册计算公式铁路工程水文勘测设计规范近似公式法和局部水头损失法 4 种计算方法计算结果。鱼山码头最大壅水高度计算结果比较，见表 3。表 3 鱼山码头最大壅水高度计算结果比较 m计算方法水面线法水利动能公式铁路工程近似公式局部水头损失采用值义城作业区0+000 断面5%0.0590.0270.0180.0830.05910%0.0510.0260.0160.0710.051义城作业区0+500 断面5%0.0490.0170.0100.0730.04910%0.0410.0160.0080.0610.041由表 3 可以看出，采用不同方法计算的壅水值虽然差异明显，但都在 0.1m 以下，本报告推荐采用水面线计算法计算的壅水成果，作为鱼山码头义城作业区 0+000 断面、0+500 断面和良港作业区 0+566 断面（上游附近）最大壅水高度，即 20a一遇洪水义城作业区 0+000 断面最大壅水高度为0.059m、0+500 断面最大壅水高度为 0.049m。5.1.2 施工期壅水高度计算由于义城作业区 1#3#泊位及 5#7#泊位码头前沿及港池位置有较高的中风化砂岩，因此在开挖时，需利用围堰，然后对中风化岩层进行开挖（利用围堰，将中风化较高区域的水抽出，然后利用液压破碎机进行破碎开挖。义城作业区码头 20%设计洪水位对应的围堰挤占过水面积及壅水高度计算结果，表明义城作业区 0+780 断面和 1+100 断面围堰造成的壅水高度分别为 0.007m 和 0.004m，说明围堰对施工洪水及其行洪的影响很小。5.2 壅水长度计算根据计算与分析，义城作业区 0+000 断面 20a一遇洪水和10a一遇洪水的Z最大值分别取0.059 m 和 0.051m（指运行期），由义城作业区 0+000断面附近 20a 一遇洪水水面线得 i=0.271，求得L=516.6m；10a 一遇洪水水面线得 i=0.270，求得 L=459.3m。0+500 断面 20a 一遇洪水和 10a 一遇洪水的 Z 最大值分别取 0.049 m 和 0.041m，由义城作业区 0+000 断面附近 20a 一遇洪水水面线得 i=0.261，求得 L=414.3m；10a 一遇洪水水面线得 i=0.260，求得 L=362.1m。义城作业区码头建设造成 0+000 断面 20a 一遇洪水的壅水影响长度为 517m，10a 一遇洪水的壅水影响长度为 459m；0+500 断面 20a 一遇洪水的壅水影响长度为 414m，10a 一遇洪水的壅水影响长度为 362m。表明景德镇港昌江港区鱼山码头工程义城作业区码头壅水影响范围较小，上述壅水长度计算指运行期、施工期壅水很小，不做施工期壅水长度计算。6 冲刷与淤积分析计算 按照景德镇港昌江港区鱼山码头工程(义城作业区)工程可行性研究报告景德镇港昌江港区鱼山码头工程(义城作业区)采用 10a 一遇设计洪水位为最高通航水位对码头结构进行设计，故码头墩桩对冲刷适应性分析采用 10a 一遇设计洪水对应的最不利组合冲刷深度，义城作业区 0+000 断面 10a 一遇设计洪水对应的最不利组合冲刷深度为2.49m。7 岸坡冲刷计算经过计算求得景德镇港昌江港区鱼山码头义城作业区 0+000 断面 20a 一遇和 10a 一遇设计洪水的岸坡冲刷深度，义城、良港作业区岸坡冲刷深度计算结果，见表 4。表 4 义城、良港作业区岸坡冲刷深度计算结果 m计算位置义城作业区 0+000 断面频率2%10%岸坡冲刷0.560.53义城作业区 0+000 断面 20a 一遇和 10a 一遇设计洪水岸坡冲刷深度分别为 0.56m 和 0.53m。8 河势影响分析计算根据景德镇港昌江港区鱼山码头工程（义城作业区）码头结构设计资料，义城作业区码头位于河道左岸，良港作业区码头位于河道右岸，码头墩桩在河床中所占用过流面积很小，以当地设防标准洪水（20a 一遇洪水）为例，义城作业区码头建设后0+000 断面面积缩小 8.83%，平均流速加大 9.64%（0.092m/s）；义城作业区码头建设后 0+500 断面面积缩小6.82%，平均流速加大7.32%（0.052m/s）；可见景德镇港昌江港区鱼山码头工程（义城、良港作业区）码头建成后减少河道行洪断面、造成断面 72 2022 年 第 12 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.12.2022 （第 50 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.50）流速加大的比例较小，引起码头附近河段河床局部变形幅度很小，对附近河段平面形态和深泓轴线产生的总体影响很小，不会对附近河段平面形态和深泓轴线产生总体上的影响。9 洪水对建设项目的影响分析计算9.1 淹没影响分析计算景德镇港昌江港区鱼山码头工程义城作业区码头断面 10a 一遇洪水的设计洪水位分别为27.14m，码头面设计高程分别为 27.63m，符合河港工程总体设计规范（JTJ212-2006）设计要求（码头面设计高程=设计高水位+超高，超高=0.1 0.5m），表明遭遇 10a 一遇洪时码头也不至于淹没。9.2 岸坡稳定分析计算鱼山码头义城作业区驳岸整体稳定计算按照水运工程地基设计规范，按平面问题考虑，采用圆弧滑动简单条分法验算。根据规范码头驳岸整体稳定性验算，其危险滑弧应满足极限状态设计表达式：0sd Rk/R （1）式中：sd 为滑动力矩设计值；Rk 为抗滑力矩标准值；0 为重要性系数；R 为抗力分项系数。根据本工程地质资料分析，按照码头最不利工况（发生 10%设计洪水）考虑，选择典型断面（中间断面），义城、良港作业区整体稳定计算结果，见表 5。表 5 义城、良港作业区整体稳定计算结果作业区时期抗力系数义城作业区使用期1.48施工期1.30根据计算，本工程岸坡稳定可以满足规范要求。9.3 冲刷与淤积影响分析计算鱼山码头义城作业区发生码头防御标准洪水（10a 一遇洪水）时 0+000 断面最不利冲刷深度为2.49m，而义城作业区 0+000 断面河中桩基础基底在河床 11.50 17.60m 以下，远低于可能冲刷点高程，冲刷不会影响码头墩桩安全；义城作业区近岸河床属于水流难以冲动的岩层，码头墩桩安全不受冲刷影响。根据考虑船舶停靠的码头减淤措施的研究，船舶停靠会产生泊位淤积，建议针对码头采取“顺直短堤”减少码头泊位淤积4。码头建成运营后，由于码头前沿附近流速减缓将会产生淤积，因此业主在码头运营过程中应密切关注港池和河道淤积情况，加强监测5。10 结 语码头防洪评价主要目的是保障航道防洪安全，降低工程对河道行洪、通航和防洪建筑物造成的影响，而正确且切合实际的防洪评价水文分析计算，为防洪评价过程中的水流流态、河势稳定、雍水、冲刷、堤防、护岸和其他水工程的影响分析提供了最基础的数据支撑。参考文献：1 胡清玲，蘭秋生.河道范围内修建码头工程的防洪影 响评价 J.人民长江,2008（10）:23-25.2 赵博，朱梅等.码头工程防洪评价方法与探讨 J.地下水，2016（11）:139-141.3 徐新华，夏云峰.防洪评价报告编制导则研究及解读 M.北京：中国水利水电出版社,2008:26-284 白志刚，藏颖.考虑船舶停靠的码头减淤措施的研究 J.水利水运工程学报，2016（05）:61-69.5 夏玉林.对某地区码头工程中防洪工程的评价分析 J.科 技与创新,2015（03）:90.