丁坝建成后航槽流速过大原因分析及整治水位“超高值”的求法.docx

1、广西科技交通第20卷第1期GUANGXIJIAOTONGKEHVol.20No.l1995二.:m.«0*1WMBIII1丁坝建成后航槽流速过大原因分析及整治水位超高值的求法马炳泽*摘要'在整治流资相同的控制河段，在禁治水位情况下，河流各断面的平均流速和水面宽度一般是不相同的，所以滩险各断面的整治水位超商值（整治水位高出设计水位之值）一般也.不相同；如所面平均流速和水面宽度大，而与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，必将产生计算流/的偏小；如过于偏小，将形成整治线宽度的计算结果也过于偏小，从而导致丁坝建成后航槽流速过大，对于这样的断面可用水位相关法推

2、求共整治水位超存值。主魄伺8航道整治计算方法F郁江1概述地伏滩位于横县县城下27公里，全长3000米，该滩最大比降7.5%°,表面最大流速2.9米/秒，是郁江西津至贵县段仅次于伏波大滩的碍航险滩。1984年冬至1985年春进行水下炸焦和筑坝工程整治施工,航道状况得到很大改善，但位于七星槛左槽的丁坝建成后，在航槽水位接近整治水位时，形成坝头航槽流速过大，影响船舶上航,、同时由于坝上下水位差较大形成比原来更大的横比降，出现较强的农面横流。七星槛丁坝的整治水位为高于设计水位1.2米。在1989年冬维修工程施工中，针对丁坝存在的问题进行了整治工程施工，在保持整治线宽度不变情况下，把坝高降低0

3、.5米，即把整治水位超高值（整治水位高出设计水位之值）从1.2米降至0.7米8同时在坝下游200米处加筑了一道丁坝，整治水位为高于设计水位1米，工程完工后，七星槛丁坝航槽流速减缓，表面槽横流减弱，使该航段船舶航行条件大为改善。2丁坝建成后航槽流速过大原因分析七星槛丁坝的整治水位超高值是根据经验采用高于设计水位1.2米，与西津水电站坝下水位站采用同的整治流量和整治水位超高值Q但实际上河流各断面的水位涨落幅度一般是相同的，当水文站水位达到整治水位时，在整治流量相同的控制河段，各滩不同断面的整治水位超高值一般是不相同的。我们知道、流量是断面平均流速、平均水深和断面水面宽度的乘积,在整治流量相同的控制

4、河段，设计水面线和以上水流边界组成的矩形或接近矩形的部分断面（图1,ABCD）可得到下式：AQ=vAzxAZxB（1）南宁航道管理处府宁市平西路18号530031图1设计水位、整号水位关系囹由上式，得'式中，AQ整治流堂与设计流量之差值（米3/秒）3pZ整治水位时断面的设计水面线以上部分断面平均流速（米/秒Z整治水位超商值（米），B整治水位时断而水面宽度（米）O在整治流量相同的控制河段，各滩设计流量是相同的，整治流量与设计流量之差位是常数，以（2）式可以看出，由于滩险各断面设计水面线以上部分断面的平均流速和水面宽度一般不相同，所以滩险各断面的整治水位超高值一般是不相同的3断面平均流速及

5、水面宽度大，整治水位超高值则小，反之则大V从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产生水位与流量不对应，如果计.算断面的平均流速和水面宽度大，理应整治水位超高值小，而采用的整治水位超高值和整治流量与基本水文（位）站的值一样，显然是采用的整治水位超高值比实际高了,相对来说，计算流量就偏小，由于计算流量比实际流髭小，将使整治线宽度的计算结果也偏小。整治线宽度的计算，一般是采用水力学计算公式求得，通过流速校核毁证，以便对整治线宽度进行修改，下式为整治线宽度的计算公式之一；,B=6书n'-rr-U（3）,J-h式申jB整治线宽度（米”-Q整治流量（米

6、'/秒）,8优良河段的河相系数；n整治滩险段平均糙率：3魅治滩险段平均比降°以上式可以看出，在整治线宽度计算中，'流信是最主耍的谿数，如果计算流用过于偏小，将形成整治线宽度的计算结果也过于偏小，亦HP过水断面过，于'偏小，因而将导致航槽流速偏大，影响船舶上航。同时，假如计算流量过于偏小，则无法通过流速校核来验证和修改整治线宽度。下而把七星槛建丁坝前断而西津电站坝下水位站断面整治水位时的水面宽和流速进行对比。七星槛建丁坝前整治水位时水面宽为580米，表面流速2.5米/秒；西津电站坝下水位站整治水位时水面宽490米，表面流速1.6米/秒。两者对比相差较大，由于七星

7、槛丁坝断面在整治水位时的水面宽机流速大，所以在整治流里相同情况下，七星槛坝址断面的熟治水位超商值应比西津电站坝下水位站断而的整治水位超高值小，七星槛丁坝与西津水位站采用同一的整治流鼓和整治水位超高值，造成七星槛丁坝计笄流量的偏小，形成整治线宽度值也偏小。1989年的维修整治工程中在保持整治线宽度不变情况下把坝减低。.5米，工程完工后，航槽流速减缓,这说明整治水位与整治流量已基本互相对应，在两津水位站的猿治水位超高值为1.2米时，七星槛丁坝断面的整治水位超商值应为0：7米左右。3用水位相关法推录七星槛丁坝断面的S治水位超高值经过以上分析，可以知道在整治流量相同的控制河段，当水文（位）站水位处于整

8、治水位时，若拟建丁顶断面的水面宽度和流速较大，如与基本永文（位）站采用同一的粮为流量和整治水位超高值，必然产生水位与流髭的不对应，产生计算流量的偏小,由于计算流量的偏小而形成整治线宽度的计算结果偏小，导致航槽流速过大。这说明在蛾治流量相同情况下，就不能与控制河段内的基本水文（位）站采用同一的整治水位超商61值,而必须推求在该流髭时的整治建筑物断面的整治水位超高值。相关分析法是航道整治工程常用的一种水文分析方法，主要用来推算具体滩险的整治水位（流fi）o滩险通常没有长期观测的水位资料，因此，滩险的水位必须根据滩险附近的基本水文位）站的水位推求出来，在枯水期，滩险和基本水文站同时观测一段时间的水位

9、，若两地相距不远，中间无较大、.支流汇入，一般具有简单的直线相关关系，可用回归方程式求出滩险的水位3若基本水文站与滩险距离较远，而且当中有支流汇入和许多滩险时，两者不宜直接相关，此时须设中间辅助水位站，把基本水文站水位推算到中间辅助水位站，再推算滩险的水位。地伏滩距西津坝下水位站27公里，中间无较大支流汇入，应具有简单的直线相关关系，可用相关分析法推求丁坝断面的整治水位超高值。但由于丁坝断面没有与西津水位站同步观测的水位资料，所以无法用水位相关法推求其整治水位超高值。下面举例说明此法的计算步骤。，己知右江田东水文站的整治水位为高于设计水位1.2米,为了确定该站上游21公里的拉侧滩1.断面的整治

10、水位超高值，两站同/时观测滩水位io天,用水位相关法求该滩r断面的整治水位超高值。a. 先将两站相应的逐日08时水位绘在座标纸上如图2,从图上可以看出近似直线，b. 将两站水位分别坂入表【中第2、）.，.、L靖3项，-、c. 分别算出水文站和浅滩的水位算术均值，x=1.14,5厂=0.922,d. 算出日水位变率K值，分别填入表1中第4、5项：c.算出虹-1和虹-1值，分别填入表1中6、7项。要注意正负号并用归kj-1）是否等于零来校该计算是否有误34咤尤水文抹水位方图2水位相关线f.汁箕Z：(kx1)2=0.2711,切(ky-1)2=0.4376；£(、一1)(k,-1)=0.3

11、422,分别填入表1中8、9、10项3计算均方差产字1g.=0.197810-I8,=yisiEEnr°伊6=0.2033二0.922vY10-1h. 相关系数y_I；(k/1)«二1)="2(kx-1)2(蚓一1)0.34227/027TCx0.4376i. ；：回归系数Ry/x=丫忠t=0.9930.20330.1978j.y倚x的回归方程式y-y=Ry/、(x-x)y-0.922=1.02(x-1.14)整理为=0.993x马炳译丁坝准成后航稍流速过大祺因分折及话治水位超高值的求法皱1回妇方程式计算表4参考文献12345678910日期Xyk.=土Xk,=专

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山区航道整治三结合编写组编入民交通出版社.1975.北京y=l.02x-0238=1.02X1.2-0.238=0.986(米)k.相关系数误差E分析E=±0.6745x-=±0.6745-£3-”10=±0.001Y>4XO.OO1即丫>0.004故可以认为相关密切。由此可推定该滩1,断面整治水位超高值为