設計最低通航水位(minimum navigable stage of channel)是指標準載重船舶在某一航道上能正常通航的最低水位。是確定航道水深，船閘閘首門檻和閘室底高程的起算水位。在工程實踐中，它通常等於按規定的通航保證率從綜合曆時曲線所選取的相應水位。綜合曆時保證曲線根據多年水文資料統計的日平均水位進行分級計算得到。通航保證率則根據航道等級和航道的自然條件等選定，1-2級航道一般取為大於等於98%。
基本介紹
- 中文名：設計最低通航水位
- 外文名：minimum navigable stage of channel
- 學科：交通工程
- 領域：水運
- 釋義：能正常通航的最低水位
- 參考值：一般取為大於等於98%
簡介,設計水位計算方法,設計最低通航水位推算方法,
簡介
設計最低通航水位(minimum navigable stage of channel)是指標準載重船舶在某一航道上能正常通航的最低水位。是確定抗道水深，船閘閘首門檻和閘室底高程的起算水位。在工程實踐中，它通常等於按規定的通航保證率從綜合曆時曲線所選取的相應水位。綜合曆時保證曲線根據多年水文資料統計的日平均水位進行分級計算得到。通航保證率則根據航道等級和航道的自然條件等選定，1-2級航道一般取為大於等於98%。
設計水位計算方法
設計最低通航水位是確定航道標準尺度的起算水位，即要求通航河流在通航期內允許符合該航道等級的標準船舶航行的最低起算水位，一般簡稱設計水位。國內外航道整治工程中設計水位確定方法常用的有3種。
1.算術平均法
將歷年最低水位的算術平均值作為設計水位，這樣可以概括該水文系列各種水文年的情況，機遇均等。為了避免因豐水年過多導致設計水位偏高，可在水文系列中選出枯水年，然後取各枯水年的最低水位，求其算術平均值作為設計水位。
2.綜合曆時曲線法
歷時曲線又稱保證率曲線、累積頻率曲線，取每年的逐日平均水位或流量資料，分級統計各級天數累積的曲線，根據保證率要求，求出相應水位即保證率水位值。綜合曆時曲線則以多年的日平均水位或流量分級統計各級天數累積曲線，根據保證率要求，求出相應水位即為保證率水位值。假設某河段具有20a水位或流量資料，無封凍，全年365d通航；如水位設計保證率標準為95%，則表示20a中有20×365×95%=6935d或平均每年有346.75d的水位高於設計標準水位，20a中有20×365×5%=365d，或平均每年有18.25d的水位低於設計標準水位。
3.保證率頻率法
保證率頻率法是由歷時曲線及頻率分析兩部分構成，即首先在每年的歷時曲線上獲得與保證率相對應的水位，再將該水位系列點繪成經驗頻率曲線，並配線為理論頻率曲線，按照規定的頻率獲得設計水位。其含義為：如果水位設計標準為95%，頻率80%，則表示在所選水文系列年中年保證率95%對應的水位值低於設計最低通航水位的情況，平均5a出現1次。
算術平均法雖然概念簡單，但需要的水文系列較長，否則誤差較大，同時受到特別枯水年的影響較大。用多年最低水位平均值確定設計水位一般偏高，採用枯水年最低水位的平均值則偏低，因此該方法局限性大，套用越來越少。綜合曆時曲線法是國際上通用的方法，在我國也得到較為廣泛的套用，該方法概念清楚，使用方便。保證率頻率法概念不甚清晰，且需要二次計算，不便於使用。
設計最低通航水位推算方法
設計最低通航水位是航道規劃與灘險整治設計的重要指標。如果所定的設計最低通航水位偏高，將人為地使許多淺灘河段消失，規劃設計中工程量減小，實際上降低了航道的通航保證率，直接影響航行安全和通航效益。相反設計水位定低了，本來不會出現淺情的河段，在航道圖上卻成了淺段，在航道規劃設計中將提出過大的工程量與投資，以致不能正確判定該河段的航運開發價值。所以，必需根據通航要求和河流特性對設計最低通航水位作出科學論證。
我國許多河流的上游建有水電站，電站下泄流量隨發電機組運轉數量的增減而急劇變化，相應下游水位亦發生變化，這給水利樞紐下遊河道的設計最低通航水位確定帶來了困難。
對水利樞紐下遊河道設計最低通航水位的推算主要有水動力學方法和基於實測資料的模擬分析法。水動力學方法是從完整的聖維南方程組出發推求瞬時水面線。由於電站下泄水流是非穩定流，當下泄水流為設計流量時，下游各站水位變化有滯後性並未達到相應的低水位，由於河槽的調蓄作用，壩下河段在同一瞬時最小流量沿程增加，最大流量沿程減小。即壩下河段沿程水位不是同時達到最小，而是沿程變化的。然而設計最低通航水位是指沿程各站在相同保證率下所達到的最低水位。這就是說，水利樞紐下遊河段設計最低通航水位不是瞬時水面線，也不是等坡降斜線，而是與河段的河道形態、河床組成、流量以及邊界條件密切相關的複雜曲線。不論是水動力學方法還是實測資料模擬分析法，對水利樞紐下遊河道而言都是一種近似的方法。因此尋求一種能準確推算水利樞紐下遊河段設計最低通航水位的方法具有重要的理論意義和實用價值。
