丁壩建成后航槽流速過大原因分析及整治水位“超高值”的求法.docx

1、廣西科技交通第20卷第1期GUANGXIJIAOTONGKEHVol.20No.l1995二.:m.«0*1WMBIII1丁壩建成后航槽流速過大原因分析及整治水位超高值的求法馬炳澤*摘要'在整治流資相同的控制河段，在禁治水位情況下，河流各斷面的平均流速和水面寬度一般是不相同的，所以灘險(xiǎn)各斷面的整治水位超商值（整治水位高出設(shè)計(jì)水位之值）一般也.不相同；如所面平均流速和水面寬度大，而與控制河段的基本水文（位）站采用同一的整治流量和整治水位超高位，必將產(chǎn)生計(jì)算流/的偏?。蝗邕^于偏小，將形成整治線寬度的計(jì)算結(jié)果也過于偏小，從而導(dǎo)致丁壩建成后航槽流速過大，對于這樣的斷面可用水位相關(guān)法推

2、求共整治水位超存值。主魄伺8航道整治計(jì)算方法F郁江1概述地伏灘位于橫縣縣城下27公里，全長3000米，該灘最大比降7.5%°,表面最大流速2.9米/秒，是郁江西津至貴縣段僅次于伏波大灘的礙航險(xiǎn)灘。1984年冬至1985年春進(jìn)行水下炸焦和筑壩工程整治施工,航道狀況得到很大改善，但位于七星檻左槽的丁壩建成后，在航槽水位接近整治水位時(shí)，形成壩頭航槽流速過大，影響船舶上航,、同時(shí)由于壩上下水位差較大形成比原來更大的橫比降，出現(xiàn)較強(qiáng)的農(nóng)面橫流。七星檻丁壩的整治水位為高于設(shè)計(jì)水位1.2米。在1989年冬維修工程施工中，針對丁壩存在的問題進(jìn)行了整治工程施工，在保持整治線寬度不變情況下，把壩高降低0

3、.5米，即把整治水位超高值（整治水位高出設(shè)計(jì)水位之值）從1.2米降至0.7米8同時(shí)在壩下游200米處加筑了一道丁壩，整治水位為高于設(shè)計(jì)水位1米，工程完工后，七星檻丁壩航槽流速減緩，表面槽橫流減弱，使該航段船舶航行條件大為改善。2丁壩建成后航槽流速過大原因分析七星檻丁壩的整治水位超高值是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用高于設(shè)計(jì)水位1.2米，與西津水電站壩下水位站采用同的整治流量和整治水位超高值Q但實(shí)際上河流各斷面的水位漲落幅度一般是相同的，當(dāng)水文站水位達(dá)到整治水位時(shí)，在整治流量相同的控制河段，各灘不同斷面的整治水位超高值一般是不相同的。我們知道、流量是斷面平均流速、平均水深和斷面水面寬度的乘積,在整治流量相同的控制

4、河段，設(shè)計(jì)水面線和以上水流邊界組成的矩形或接近矩形的部分?jǐn)嗝妫▓D1,ABCD）可得到下式：AQ=vAzxAZxB（1）南寧航道管理處府寧市平西路18號530031圖1設(shè)計(jì)水位、整號水位關(guān)系囹由上式，得'式中，AQ整治流堂與設(shè)計(jì)流量之差值（米3/秒）3pZ整治水位時(shí)斷面的設(shè)計(jì)水面線以上部分?jǐn)嗝嫫骄魉伲?秒Z整治水位超商值（米），B整治水位時(shí)斷而水面寬度（米）O在整治流量相同的控制河段，各灘設(shè)計(jì)流量是相同的，整治流量與設(shè)計(jì)流量之差位是常數(shù)，以（2）式可以看出，由于灘險(xiǎn)各斷面設(shè)計(jì)水面線以上部分?jǐn)嗝娴钠骄魉俸退鎸挾纫话悴幌嗤?，所以灘險(xiǎn)各斷面的整治水位超高值一般是不相同的3斷面平均流速及

5、水面寬度大，整治水位超高值則小，反之則大V從2）式中可以看出，在整治流量相同的控制河段，采用同一的整治流信和卷治水位超商值必然產(chǎn)生水位與流量不對應(yīng)，如果計(jì).算斷面的平均流速和水面寬度大，理應(yīng)整治水位超高值小，而采用的整治水位超高值和整治流量與基本水文（位）站的值一樣，顯然是采用的整治水位超高值比實(shí)際高了,相對來說，計(jì)算流量就偏小，由于計(jì)算流量比實(shí)際流髭小，將使整治線寬度的計(jì)算結(jié)果也偏小。整治線寬度的計(jì)算，一般是采用水力學(xué)計(jì)算公式求得，通過流速校核毀證，以便對整治線寬度進(jìn)行修改，下式為整治線寬度的計(jì)算公式之一；,B=6書n'-rr-U（3）,J-h式申jB整治線寬度（米”-Q整治流量（米

6、'/秒）,8優(yōu)良河段的河相系數(shù)；n整治灘險(xiǎn)段平均糙率：3魅治灘險(xiǎn)段平均比降°以上式可以看出，在整治線寬度計(jì)算中，'流信是最主耍的谿數(shù)，如果計(jì)算流用過于偏小，將形成整治線寬度的計(jì)算結(jié)果也過于偏小，亦HP過水?dāng)嗝孢^，于'偏小，因而將導(dǎo)致航槽流速偏大，影響船舶上航。同時(shí)，假如計(jì)算流量過于偏小，則無法通過流速校核來驗(yàn)證和修改整治線寬度。下而把七星檻建丁壩前斷而西津電站壩下水位站斷面整治水位時(shí)的水面寬和流速進(jìn)行對比。七星檻建丁壩前整治水位時(shí)水面寬為580米，表面流速2.5米/秒；西津電站壩下水位站整治水位時(shí)水面寬490米，表面流速1.6米/秒。兩者對比相差較大，由于七星

7、檻丁壩斷面在整治水位時(shí)的水面寬機(jī)流速大，所以在整治流里相同情況下，七星檻壩址斷面的熟治水位超商值應(yīng)比西津電站壩下水位站斷而的整治水位超高值小，七星檻丁壩與西津水位站采用同一的整治流鼓和整治水位超高值，造成七星檻丁壩計(jì)笄流量的偏小，形成整治線寬度值也偏小。1989年的維修整治工程中在保持整治線寬度不變情況下把壩減低。.5米，工程完工后，航槽流速減緩,這說明整治水位與整治流量已基本互相對應(yīng)，在兩津水位站的猿治水位超高值為1.2米時(shí)，七星檻丁壩斷面的整治水位超商值應(yīng)為0：7米左右。3用水位相關(guān)法推錄七星檻丁壩斷面的S治水位超高值經(jīng)過以上分析，可以知道在整治流量相同的控制河段，當(dāng)水文（位）站水位處于整

8、治水位時(shí)，若擬建丁頂斷面的水面寬度和流速較大，如與基本永文（位）站采用同一的糧為流量和整治水位超高值，必然產(chǎn)生水位與流髭的不對應(yīng)，產(chǎn)生計(jì)算流量的偏小,由于計(jì)算流量的偏小而形成整治線寬度的計(jì)算結(jié)果偏小，導(dǎo)致航槽流速過大。這說明在蛾治流量相同情況下，就不能與控制河段內(nèi)的基本水文（位）站采用同一的整治水位超商61值,而必須推求在該流髭時(shí)的整治建筑物斷面的整治水位超高值。相關(guān)分析法是航道整治工程常用的一種水文分析方法，主要用來推算具體灘險(xiǎn)的整治水位（流fi）o灘險(xiǎn)通常沒有長期觀測的水位資料，因此，灘險(xiǎn)的水位必須根據(jù)灘險(xiǎn)附近的基本水文位）站的水位推求出來，在枯水期，灘險(xiǎn)和基本水文站同時(shí)觀測一段時(shí)間的水位

9、，若兩地相距不遠(yuǎn)，中間無較大、.支流匯入，一般具有簡單的直線相關(guān)關(guān)系，可用回歸方程式求出灘險(xiǎn)的水位3若基本水文站與灘險(xiǎn)距離較遠(yuǎn)，而且當(dāng)中有支流匯入和許多灘險(xiǎn)時(shí)，兩者不宜直接相關(guān)，此時(shí)須設(shè)中間輔助水位站，把基本水文站水位推算到中間輔助水位站，再推算灘險(xiǎn)的水位。地伏灘距西津壩下水位站27公里，中間無較大支流匯入，應(yīng)具有簡單的直線相關(guān)關(guān)系，可用相關(guān)分析法推求丁壩斷面的整治水位超高值。但由于丁壩斷面沒有與西津水位站同步觀測的水位資料，所以無法用水位相關(guān)法推求其整治水位超高值。下面舉例說明此法的計(jì)算步驟。，己知右江田東水文站的整治水位為高于設(shè)計(jì)水位1.2米,為了確定該站上游21公里的拉側(cè)灘1.斷面的整治

10、水位超高值，兩站同/時(shí)觀測灘水位io天,用水位相關(guān)法求該灘r斷面的整治水位超高值。a. 先將兩站相應(yīng)的逐日08時(shí)水位繪在座標(biāo)紙上如圖2,從圖上可以看出近似直線，b. 將兩站水位分別坂入表【中第2、）.，.、L靖3項(xiàng)，-、c. 分別算出水文站和淺灘的水位算術(shù)均值，x=1.14,5廠=0.922,d. 算出日水位變率K值，分別填入表1中第4、5項(xiàng)：c.算出虹-1和虹-1值，分別填入表1中6、7項(xiàng)。要注意正負(fù)號并用歸kj-1）是否等于零來校該計(jì)算是否有誤34咤尤水文抹水位方圖2水位相關(guān)線f.汁箕Z：(kx1)2=0.2711,切(ky-1)2=0.4376；£(、一1)(k,-1)=0.3

11、422,分別填入表1中8、9、10項(xiàng)3計(jì)算均方差產(chǎn)字1g.=0.197810-I8,=yisiEEnr°伊6=0.2033二0.922vY10-1h. 相關(guān)系數(shù)y_I；(k/1)«二1)="2(kx-1)2(蚓一1)0.34227/027TCx0.4376i. ；：回歸系數(shù)Ry/x=丫忠t=0.9930.20330.1978j.y倚x的回歸方程式y(tǒng)-y=Ry/、(x-x)y-0.922=1.02(x-1.14)整理為=0.993x馬炳譯丁壩準(zhǔn)成后航稍流速過大祺因分折及話治水位超高值的求法皺1回婦方程式計(jì)算表4參考文獻(xiàn)12345678910日期Xyk.=土Xk,=專

12、(kx-1)(ky-1)(虹-1)2(ky-1)2(kx1)X(k-l)11.451.241.2721.3450.2720.3450.07400.11900.0938.21.391.151.2191.2470.2190.2470.04800.06100.054131.301.111.1401.2040.1400.2040.01960.04160.028641.221.021.0701.1060.0700.1060.00490.01120.007451.150.911.0090.9870.009-0.0130.00010.0002-0.000161.100.880.9650.954-0.0350

13、.0460.00120.00210.001671.020.830.8950.900-0.105-0.1000.01100.0100.010580.970.760.8510.824-0.149-0.1760.02220.03100.026290.930.670.8160.727-0.184-0.2730.03390.07450.0502100.870.650.7630.705-0.237-0.2950.05620.08700.0699X=y=S=S=S=1.140.92230.27110.43760.3422山區(qū)航道整治三結(jié)合編寫組編入民交通出版社.1975.北京y=l.02x-0238=1.02X1.2-0.238=0.986(米)k.相關(guān)系數(shù)誤差E分析E=±0.6745x-=±0.6745-£3-”10=±0.001Y>4XO.OO1即丫>0.004故可以認(rèn)為相關(guān)密切。由此可推定該灘1,斷面整治水位超高值為