摘要：山区洪水期水位较高，因此按现行规定，码头高水位设计是按照洪水重现期来设计的，洪水峰型尖、峰值高、历时过程短是山区河流的特征。且洪水水流形态恶劣，因此在实际上根据重现期标准设计的码头水位在洪水来临时往往大大超出禁航水位，难以满足船舶在山区河流的停靠及进出港口要求，此外，虽然使用该水位设计的码头高程较高，工程投资比较大，但是对港口作业时间延长仅有3d，我们就几个工程中的实验数据结合水文站的长期统计数据进行深入分析，力求寻找具有合理性和可行性的解决方案。
关键词：山区河流；高水位设计；码头
作为内河运输的节点，内河港口是实现与其他多种运输方式多式联运的枢纽环节，他依托于城镇分布及内河航道的分布，在我国，初步形成如下格局：珠三角集装箱运输系统、长三角干线矿石运输系统、以及珠江水系、长江水系、淮河水系、京杭运河水系的煤炭运输系统。我国内河港口生产用码头泊位达到几万，其中不乏万吨级，集装箱吞吐量也大幅增长，水运的需求在国民经济发展中越来越重要。内河航运事业也得到了极大发展，大型化、专业化也成为内河港口发展的趋势并逐渐蔓延至上游和内陆。
1、码头施工水位设计的重要性
码头施工中的施工水位确定是一项重要的工作，但在现有建筑物著作及相关规范并未就此做明确规定，目前施工中采取的可靠概念是：为了完成某项工程水上作业工程所需时间，在水位过程线上确定相应水位，是含有完成该项施工作业工期概念所需水位。我们知道，码头施工的施工效率、施工质量、施工工期和经济效益受到施工水位确定的影响，因此，在港口码头设计中，应该对水位设计的合理性足够重视，满足施工的可行性要求。
我国幅员辽阔，河流类型众多，比起普通港口山区河流与平原地区河流的水文情况有显著区别，同一河流由于其上中下游所处的区域自然条件及水文特征也不一致，尤其在山区河流洪水爆发期间，洪水形态险恶，急流交错，会出现旋涡等，洪水历时期间也比较短，因此按照现有标准设计的码头高水位无法很好的满足船舶的作业及停靠条件，继续对码头设计高水位进行方案确定，这里提出了高水通航历时保证率法，对影响码头作业天数进行全面分析以确定码头设计高水位合理性。
2、山区河流施工水位的确定
施工水位在设计标准通常根据施工需要与可能性在一定的范围内进行选取，他不是一个定值，山区河流具有洪水历时短、枯洪水位变化幅度大的特征，以长江上游河段为例，枯洪水位高度变化幅度达到10-40米，其中有些河床底质是岩基或者鹅卵石的较好底质区域河段的一昼夜涨落就能达到10米以上，山区河流码头施工水位通常高于标准水位1.5-2米，此外，有些码头采用围埝干地施工，其围埝施工水位通常高于常年枯水位1-2米，围埝施工期为4-6个月，水位频率控制在工程大小的百分之二十至五十。
3、山区河流码头高水位设计中的几点认识
目前阶段通过《河港工程总体设计规范》是指导山区河流码头设计高水位的类别，选用相应的重现期对应水位并结合山区河流特点。
由表中数据分析可见：按照现行规定中的重现期进行码头设计高水位确定，无法满足船舶行驶及停靠要求。此外通过对在建及已建的几个码头通航安全及通航论证看，现行码头设计高水位标准偏高，无法满足船舶安全停靠要求（见表二）。
我们从表2可见，属于二类河港的码头按照规范，设计水位应采用重现期10a对应水位，但在实际中，此时除了地处嘉陵江上的南充港都京作业区外，码头前沿水流速均超过了3米每秒，即使按照规定做适度的降低，依然对船舶进出港及停靠造成操作困难及安全隐患。
通过对河流航水位与码头设计高水位对比，山区河流处于洪水期时水流形态恶劣，对船舶航行的安全造成很大影响，各区域的航道管理部门应当结合区域洪水的具体流态来确定禁航水位，该水位的标准应当是表明在某具体标准下，山区河流出现一定流量一定水位的状况下，河流的本身流态流速无法满足船舶所需通航条件。
4、码头设计高水位确定方法分析探讨
4.1如何确定山区河流码头设计高水位
现阶段我们采用的通过以每年最高瞬时洪峰流值或洪水位作为统计样本按照选配的理论频率曲线进行频率计算，从而推算出某一指定频率的洪水位或流量，据此标准选定的设计高水位值不反应该值的历时长短，仅仅反应峰值大小，且它所确定的设计水位值，即使是同一河流因为其上中下游所处区域不同，有山区有平原各具不同的自然地理及水文特征，因此，不能采用工艺设计频率进行高水位设计，这会导致上下游通航经历时间不一致现象的出现。
山区河流水位呈现多峰型特征为尖而瘦，水位暴涨爆落，因此，水位值对其使用情况影响并不大，起到控制作用的往往是设计水位的历时量，峰值水位历时持续时间短，只有当水位下降到一定的值达到临界点，微量的水位变化才会引起峰值猛增，因此，设计高水位按照重现期确定是值得探讨的。
4.2通航历时保证率法在码头设计高水位中的应用
从水文分析角度看通航历时保证率与洪水频率标注与间的关系，举例嘉陵江金溪站：我们通过对金溪站、武胜站约30年的水文资料记载分析，洪水频率在25％-95％的流量以及相对应的平均出现天数进行数据分析及统计，得出如下结论：通航的相对保证率约洪水频率的高低呈正相关；但洪水频率一旦降低，造成水位降低幅度较大的情况下，相对通航保证率降低并不多。
5、工程实例分析：重庆寸滩港施工
重庆寸滩港在三峡水库蓄水后便位于库区变动回水区内，该河段地处低山丘陵区，具有河道宽阔、水位变化大、水量充沛的特征，金沙江及嘉陵江和岷江对其水情影响比较大，资料统计：每年1-3月处于平稳枯水期，4月中下旬起逐步由小峰期过渡到高峰期并于7-9月进入洪水期，11月由水位开始缓慢降落，蓄水后，寸滩河段兼具水库及天然河流双重性，年最低水位出现于2月中旬-3月下旬。
在此种条件下，寸滩港工程无法使用传统施工方法，施工中，采取了陆上预制大部分水下构件现安装的方法，水上作业部分包括码头平台桩基施工，通过打设钢护筒，桶内钻孔灌注成桩。为了便于整体结构受力合理及施工的便捷，采取在靠船构件下方设置基桩的方法，采用预制钢船梁、预制钢横撑并采用焊接工艺。此方法的施工难度较大且施工造价也比较高。
6、结语
由此可见，现行山区河流的码头设计高水位现行标准存在不合理之处，通航标准的确定受到码头区通航水流条件的限制，这是港口安全作业的前提，虽然目前采用的洪水重现期确定的高水位设计已经随原有河流标准作了降低，但是从实践看，尚且无法满足船舶的顺利进出港要求。我们通过在设计高水位时应当采取科学的方法确定码头设计高水位，这有利于和国际接轨，与此同时，采用科学方法确定码头设计高水位可以更贴近山区河流的实际水文情，确保港口作业时间采用全年平均停航天数与通航保证率来替代洪水相对频率确定的水位。
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论文作者:赵瑞华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/7/16
标签：水位论文; 码头论文; 河流论文; 山区论文; 洪水论文; 作业论文; 港口论文; 《基层建设》2018年第17期论文;