云南水运规划设计研究院 昆明 650051
摘要：本文主要结合内河水位特点，即，天然河流上游的枯水位时间较长，而高水位的时间较短，运用水位分析成果，结合码头使用功能需求，对码
头结构选型、设计、优化的应用。
关键词：内河码头；水位分析；结构选型
0 引言
本文主要以云南省公安边防总队水上支队关累码头为例。本工程位于澜沧江中缅界河上，工程位置（即关累滩滩头偏上位置）距上游南阿河口9.06km，下游关累航道维护基地码头4.02km，该工程河段为五级航道，航道最高通航水位为504.35m（10年一遇），最低通航水位为486.07m（保证率为95%），水位差高达18.28m，属于典型的大水位差码头。
码头结构设计时，若单纯采用直立式码头，工程投资成本高，施工难度大；而采用传统斜坡下河道方案，则码头3个泊位的布置存在无法展线，或占用岸线较长，如配置趸船，则会造成营运管理繁琐，存在一定的安全隐患，同时，项目建设不经济。所以必须根据水位分析结论和澜沧江河流水位特点对码头结构进行优化或创新以解决大水位差条件下的码头方案设计。
1 流域水文及特点分析
1.1 流域概况
澜沧江流域位于东经94°～102°、北纬21°20′～33°40′之间，河流大体自北向南流，流域呈条带状。
流域内自然地理条件差异大，大致可将溜筒江水文站以上定为上游区，溜筒江以下至戛旧水文站之间定为中游区，戛旧至国境为下游区。上游区位于青藏高原东南部，由西北向东南倾斜，平均海拔4510m，区内除险峻高大的雪峰外，地形起伏较和缓，河谷宽坦，水流平缓。中游区位于横断山脉纵谷区，河谷深切，呈V型，地面崎岖。山脉间金沙江、澜沧江、怒江三大河流并行南下，水面与山顶高差可达千米以上，平均海拔高2520m，流域最高点6740m为梅里雪山主峰，流域窄处平均宽度仅约30km。下游区地势自北向南逐渐降低，并逐渐展开而有较大的宽谷盆地出现，平均海拔高1540m，水系发育，植被良好。
澜沧江在国境内河长约2100km，落差约5000m，含发源于国内而在国外汇入湄公河的支流国内部分面积的全流域面积为17.4×104km2。澜沧江在云南省境内纵贯于西部，为云南省第二大河流，河长1240km，落差1780m[1]，流域面积9.1×104km2。
1.2 水文站网概况
澜沧江流域内水文观测资料不长，最早始于1947年的下关站，而干流上最早始于1952年9月的昌都站。干流上现分布有7个水文站，除江桥站、糯扎渡站为昆明勘测设计研究院设立的专用水文站外，其他5个均属国家重要水文站，资料系列较完整，质量较高。流域内站网分布不均匀，旧州以上支流主要控制站只有2个（阿东站和塘上站），旧州站至戛旧站区间支流水文站约有10个，但资料长短不一，系列较长的水文站只有4个，戛旧至允景洪站区间支流水文站约有20个，但资料系列较长的水文站约有7个。允景洪站以下至国境约有6个支流水文站，其中系列较长的水文站有5个。工程位置示意图见图1.1。
1.3 基本站和参证站的选定
1、基本水文站——允景洪水文站（以下简称景洪水文站）
允景洪水文站为澜沧江干流控制站，行政隶属西双版纳州景洪市，于1955年6月设立，位于东经100°47′，北纬22°02′，控制径流面积为14.91万km2，设水位、水温、岸温、流量、泥沙、水质、降水、蒸发等8个观测项目，属国家重要基本水文站和中央报汛站。景洪水文站位于景洪水电站下游4.1km，分析河段水文站滩上游80.5km，其间没有大的支流入汇，且具有50余年的水文观测资料，可作为本次水位分析的基本水文站。
1.5 水文结论
统计景洪水文站1988-2015共28年水位资料系列可得最高水位频率曲线[2]如图1.2所示。可知，允景洪站10年一遇洪水水位为546.59m。
图2.1 码头建筑物断面形式
显然，本工程属于大水位差的内河港口，传统上，一般选择斜坡式码头，则需设置趸船以供船舶停靠，一种方案为浮码头型式（趸船用钢引桥与岸上连系，趸船随水位变化作上下浮动），另一种为缆车码头型式（趸船用缆车与岸上连系，趸船随水位变化沿垂直岸线方向移泊）。根据工程河段水流条件及地形地貌，趸船如采用抛锚系缆存在相当大的困难，或趸船采用定位桩，则存在碍航、施工难度大等问题，同时考虑到当地施工条件及考虑到建设投产后的营运管理，该码头不能单纯采用直立式或斜坡式，必须结合水位特点，对码头慎重选型或优化。
由于半斜坡式码头适用于枯水位时间较长而高水位时间较短的情况，本工程码头选型基本确定为半斜坡式码头。
3、码头综合历时保证率分析及特征水位保证率选取
3.1 景洪站特征水位综合历时保证率分析
半斜坡下部结构综合历时保证率分析见表3.1。
表3.1 半斜坡下部结构综合历时保证率分析
注：表中半斜坡下部结构综合历时保证率计算式为设计低水位时保证率-特征保证率
3.2 码头结构特征水位保证率选取
根据景洪水文站的特征水位综合历时保证率分析[4]，根据码头功能性质及需求，确定半斜坡式码头结构斜坡底部高程（直立结构顶高程）为70%时，对应景洪水文站综合历时保证率曲线高程为538.00m，即直立部分顶高程根据景洪站特征水位538.00m按相关规范推求。
3.3 码头特征水位的推求
1、分析思路
1）由于工程所在地河床为千枚岩，岩体基本类别Ⅳ级，较坚硬，所以河床稳定，河床自然演变不会发生较大变化，重庆交通大学2012年12月编制的《澜沧江中缅界河31km五级航道建设工程滩险整治河段水位专题分析报告》分析的基准站与参证站的水位、流量相关规律仍然有效，即该报告相关数据及得出规律仍具时效性，可做为本工程位置与基本站和参证站水位、流量做相关分析。
2）本工程所在位置为关累滩滩头上游临时水尺处，码头的设计特征水位根据华能水文站与关累水文站等比降法确定，同时用关累滩上游滩头的设计通航水位等比降法校核。
3）码头设计特征水位
根据《港口与航道水文规范》（JTS 145-1-2015），并按规范相关规定的标准，采用综合历时曲线法计算确定。
2、分析结果
1）码头设计最高水位
按照设计，本次码头设计最高水位采用重现期为20年一遇的洪水水位标准。
设计高水位：504.35m
2）码头设计最低水位
根据规范，本工程取保证率为95%对应水位综合历时保证率曲线对应的水位，即：
设计低水位：486.07（保证率95%）
3）半斜坡式码头分界水位（高程）
设计水位：493.00（保证率70%）
4、结论
通过分析，查出码头直立部分顶面高程为493.00的保证率为：70.0%（基于基本站水位的保证率）、85.0%（基于基本站流量的保证率）、79.5%（参证关累站水位的保证率），同时根据2013~2015年（上游电站枢纽建成后）澜沧江景洪电站下泄流量统计资料显示，整时段未超过2500m3/s的流量，则码头直立部分的保证率为100%。由于工程附近水文站（参证水文站）资料（资料年限短）不能满足码头水位分析资料，仅能作为参证水文站，所以本次水位分析通过临时水尺与参证站相关、参证水文站与基本水文站相关，通过基本站确定工程特征水位及其保证率，同时通过2013、2014、2015年景洪电站下泄流量校核分析，得到很好的结论，对本工程的设计或优化起到决定性的作用，直接指导本工程施工图设计，对工程投资及产后管理使用意义重大。
参考文献
[1] 重庆交通大学.澜沧江中缅界河31km五级航道建设工程滩险整治河段水位专题分析报告.重庆：重庆交通大学，2012.
[2] 叶守泽，詹道江.工程水文学[M].中国水利水电出版社，2000.
[3] 邱驹.港工建筑物[M].天津大学出版社，2002.
[4] JTS 145-1-2015港口与航道水文规范[S].
作者简介：喻永得（1983-），男，学士，助理工程师，从事内河港口、航道设计工作。
论文作者:喻永得,邹秋林
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年5期
论文发表时间:2019/7/1
标签：水位论文; 水文站论文; 景洪论文; 码头论文; 澜沧江论文; 趸船论文; 斜坡论文; 《建筑学研究前沿》2019年5期论文;