曹開興

（景德鎮(zhèn)市贛皖土木工程規(guī)劃設(shè)計有限責(zé)任公司，江西 景德鎮(zhèn) 333000）

1 設(shè)計頻率的取用

本次設(shè)計洪水計算中設(shè)計頻率的取用原則，主要依據(jù)洪水計算、分析目的確定。具體地說，主要考慮景德鎮(zhèn)港昌江港區(qū)魚山碼頭工程設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)和工程附近洪水防御標(biāo)準(zhǔn)[1]。

設(shè)計洪水計算中設(shè)計頻率取用20a一遇和10a一遇兩種頻率。

2 設(shè)計洪水流量的分析計算

水文分析計算的內(nèi)容主要包括設(shè)計洪水位和設(shè)計流量的計算[2]。根據(jù)昌江流域水文站點及資料情況，選擇位于魚山閘上游12.7km處的渡峰坑水文站為設(shè)計洪水分析代表站。碼頭不同頻率洪水流量表，見表1。

表1 碼頭不同頻率洪水流量表

3 設(shè)計洪水水位的分析計算

項目作業(yè)區(qū)斷面20a一遇和10a一遇兩種頻率設(shè)計洪水位以下游古縣渡水位站和上游魚山閘同頻率設(shè)計洪水位為控制，通過設(shè)計洪水水面線計算方法確定。通過計算，景德鎮(zhèn)港昌江港區(qū)魚山碼頭工程義城、良港作業(yè)區(qū)碼頭斷面5%設(shè)計洪水位分別為27.86m和26.54m，10%設(shè)計洪水位分別為27.14m和25.79m。

4 施工期設(shè)計洪水計算

采取與上面5%、10%設(shè)計洪水計算相同方法，分別由渡峰坑水文站流量、鲇魚山閘上和古縣渡水位站水位，計算景德鎮(zhèn)港昌江港區(qū)魚山碼頭工程義城、良港作業(yè)區(qū)碼頭斷面施工期（分9月-次年1月和10月-次年1月），義城、良港碼頭斷面施工期設(shè)計洪水（P=20%）成果表，見表2。

表2 義城、良港碼頭斷面施工期設(shè)計洪水（P=20%）成果表

5 壅水分析計算（以義城作業(yè)區(qū)為例）

5.1 壅水高度計算

5.1.1 運行期壅水高度計算

《防洪評價報告編制導(dǎo)則研究及解讀》推薦以局部水頭損失計算方法計算涉河建筑物產(chǎn)生的河道局部壅水高度[3]。通過水面線法、水利動能設(shè)計手冊計算公式鐵路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范近似公式法和局部水頭損失法4種計算方法計算結(jié)果。魚山碼頭最大壅水高度計算結(jié)果比較，見表3。

表3 魚山碼頭最大壅水高度計算結(jié)果比較 m

由表3可以看出，采用不同方法計算的壅水值雖然差異明顯，但都在0.1m以下，本報告推薦采用水面線計算法計算的壅水成果，作為魚山碼頭義城作業(yè)區(qū)0+000斷面、0+500斷面和良港作業(yè)區(qū)0+566斷面（上游附近）最大壅水高度，即20a一遇洪水義城作業(yè)區(qū)0+000斷面最大壅水高度為0.059m、0+500斷面最大壅水高度為0.049m。

5.1.2 施工期壅水高度計算

由于義城作業(yè)區(qū)1#～3#泊位及5#～7#泊位碼頭前沿及港池位置有較高的中風(fēng)化砂巖，因此在開挖時，需利用圍堰，然后對中風(fēng)化巖層進(jìn)行開挖（利用圍堰，將中風(fēng)化較高區(qū)域的水抽出，然后利用液壓破碎機(jī)進(jìn)行破碎開挖。

義城作業(yè)區(qū)碼頭20%設(shè)計洪水位對應(yīng)的圍堰擠占過水面積及壅水高度計算結(jié)果，表明義城作業(yè)區(qū)0+780斷面和1+100斷面圍堰造成的壅水高度分別為0.007m和0.004m，說明圍堰對施工洪水及其行洪的影響很小。

5.2 壅水長度計算

根據(jù)計算與分析，義城作業(yè)區(qū)0+000斷面20a一遇洪水和10a一遇洪水的△Z最大值分別取0.059 m和0.051m（指運行期），由義城作業(yè)區(qū)0+000斷面附近20a一遇洪水水面線得i=0.271‰，求得L=516.6m；10a一遇洪水水面線得i=0.270‰，求得L=459.3m。0+500斷面20a一遇洪水和10a一遇洪水的△Z最大值分別取0.049 m和0.041m，由義城作業(yè)區(qū)0+000斷面附近20a一遇洪水水面線得i=0.261‰，求得L=414.3m；10a一遇洪水水面線得i=0.260‰，求得L=362.1m。義城作業(yè)區(qū)碼頭建設(shè)造成0+000斷面20a一遇洪水的壅水影響長度為517m，10a一遇洪水的壅水影響長度為459m；0+500斷面20a一遇洪水的壅水影響長度為414m，10a一遇洪水的壅水影響長度為362m。表明景德鎮(zhèn)港昌江港區(qū)魚山碼頭工程義城作業(yè)區(qū)碼頭壅水影響范圍較小，上述壅水長度計算指運行期、施工期壅水很小，不做施工期壅水長度計算。

6 沖刷與淤積分析計算

按照《景德鎮(zhèn)港昌江港區(qū)魚山碼頭工程 (義城作業(yè)區(qū))工程可行性研究報告》景德鎮(zhèn)港昌江港區(qū)魚山碼頭工程 (義城作業(yè)區(qū))采用10a一遇設(shè)計洪水位為最高通航水位對碼頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，故碼頭墩樁對沖刷適應(yīng)性分析采用10a一遇設(shè)計洪水對應(yīng)的最不利組合沖刷深度，義城作業(yè)區(qū)0+000斷面10a一遇設(shè)計洪水對應(yīng)的最不利組合沖刷深度為2.49m。

7 岸坡沖刷計算

經(jīng)過計算求得景德鎮(zhèn)港昌江港區(qū)魚山碼頭義城作業(yè)區(qū)0+000斷面20a一遇和10a一遇設(shè)計洪水的岸坡沖刷深度，義城、良港作業(yè)區(qū)岸坡沖刷深度計算結(jié)果，見表4。

表4 義城、良港作業(yè)區(qū)岸坡沖刷深度計算結(jié)果 m

義城作業(yè)區(qū)0+000斷面20a一遇和10a一遇設(shè)計洪水岸坡沖刷深度分別為0.56m和0.53m。

8 河勢影響分析計算

根據(jù)景德鎮(zhèn)港昌江港區(qū)魚山碼頭工程（義城作業(yè)區(qū)）碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計資料，義城作業(yè)區(qū)碼頭位于河道左岸，良港作業(yè)區(qū)碼頭位于河道右岸，碼頭墩樁在河床中所占用過流面積很小，以當(dāng)?shù)卦O(shè)防標(biāo)準(zhǔn)洪水（20a一遇洪水）為例，義城作業(yè)區(qū)碼頭建設(shè)后0+000斷面面積縮小8.83%，平均流速加大9.64%（0.092m/s）；義城作業(yè)區(qū)碼頭建設(shè)后0+500斷面面積縮小6.82%，平均流速加大7.32%（0.052m/s）；可見景德鎮(zhèn)港昌江港區(qū)魚山碼頭工程（義城、良港作業(yè)區(qū)）碼頭建成后減少河道行洪斷面、造成斷面流速加大的比例較小，引起碼頭附近河段河床局部變形幅度很小，對附近河段平面形態(tài)和深泓軸線產(chǎn)生的總體影響很小，不會對附近河段平面形態(tài)和深泓軸線產(chǎn)生總體上的影響。

9 洪水對建設(shè)項目的影響分析計算

9.1 淹沒影響分析計算

景德鎮(zhèn)港昌江港區(qū)魚山碼頭工程義城作業(yè)區(qū)碼頭斷面10a一遇洪水的設(shè)計洪水位分別為27.14m，碼頭面設(shè)計高程分別為27.63m ，符合《河港工程總體設(shè)計規(guī)范》（JTJ212-2006）設(shè)計要求（碼頭面設(shè)計高程=設(shè)計高水位+超高，超高=0.1～0.5m），表明遭遇10a一遇洪時碼頭也不至于淹沒。

9.2 岸坡穩(wěn)定分析計算

魚山碼頭義城作業(yè)區(qū)駁岸整體穩(wěn)定計算按照《水運工程地基設(shè)計規(guī)范》，按平面問題考慮，采用圓弧滑動簡單條分法驗算。

根據(jù)規(guī)范碼頭駁岸整體穩(wěn)定性驗算，其危險滑弧應(yīng)滿足極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式：

式中：Msd為滑動力矩設(shè)計值；MRk為抗滑力矩標(biāo)準(zhǔn)值；γ0為重要性系數(shù)；γR為抗力分項系數(shù)。

根據(jù)本工程地質(zhì)資料分析，按照碼頭最不利工況（發(fā)生10%設(shè)計洪水）考慮，選擇典型斷面（中間斷面），義城、良港作業(yè)區(qū)整體穩(wěn)定計算結(jié)果，見表5。

表5 義城、良港作業(yè)區(qū)整體穩(wěn)定計算結(jié)果

根據(jù)計算，本工程岸坡穩(wěn)定可以滿足規(guī)范要求。

9.3 沖刷與淤積影響分析計算

魚山碼頭義城作業(yè)區(qū)發(fā)生碼頭防御標(biāo)準(zhǔn)洪水（10a一遇洪水）時0+000斷面最不利沖刷深度為2.49m，而義城作業(yè)區(qū)0+000斷面河中樁基礎(chǔ)基底在河床11.50～17.60m以下，遠(yuǎn)低于可能沖刷點高程，沖刷不會影響碼頭墩樁安全；義城作業(yè)區(qū)近岸河床屬于水流難以沖動的巖層，碼頭墩樁安全不受沖刷影響。根據(jù)《考慮船舶?？康拇a頭減淤措施的研究》，船舶?？繒a(chǎn)生泊位淤積，建議針對碼頭采取“順直短堤”減少碼頭泊位淤積[4]。碼頭建成運營后，由于碼頭前沿附近流速減緩將會產(chǎn)生淤積，因此業(yè)主在碼頭運營過程中應(yīng)密切關(guān)注港池和河道淤積情況，加強(qiáng)監(jiān)測[5]。

10 結(jié) 語

碼頭防洪評價主要目的是保障航道防洪安全，降低工程對河道行洪、通航和防洪建筑物造成的影響，而正確且切合實際的防洪評價水文分析計算，為防洪評價過程中的水流流態(tài)、河勢穩(wěn)定、雍水、沖刷、堤防、護(hù)岸和其他水工程的影響分析提供了最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支撐。