城市河道渠化方案探讨-以兰州市黄河段为例.doc

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1、城市河道渠化方案探讨-以兰州市黄河段为例摘要：以兰州市为例研究黄河兰州段河道渠化整治方案与泄洪等的关系。在对河道地形、河相关系、造床流量及河床演变规律分析的基础上，提出了切实可行的整治宽度240m、泄洪宽度300m及相关建议，并进行了物理模型试验和数值计算，实验与计算基本吻合。该方案的实施不但可满足泄洪的要求而且并未引起水位、流速及河床断面地形较大幅度的变化。关键词：河道整治整治宽度泄洪宽度物理试验1河道概况　　黄河兰州段位于兰州带状盆地，呈东西走向，西起西柳沟，东至桑园峡，全长44.84km。全河段河槽宽窄相间，河宽变化较大，窄

2、处仅120m，宽处可达600～700m（含江心洲）。河床基本上由砂卵石组成，且多卵石边滩及江心洲。主泓在一定范围内摆动，河段洪枯水位变幅不大。洪水期河岸时有冲刷，水面比降0.9～1.3‰。河段枯水流量540m3/s,造床流量3000m3/s,百年一遇流量6500m3/s，1981年实测的最大流量5600m3/s。河床糙率为0.032，河岸糙率为0.030～0.35，滩地糙率为0.045，中水情况下综合糙率为0.035。　　黄河铁桥下游210m处为兰州水文站，自1935年建站以来积累了较长的实测资料。1981年黄河兰州段出现了560

3、0m3/s的洪水，当年沿兰州市44.84km的黄河段布设了27个水文大断面，测量了水位，并推算了若干流量级水面线。　　本河段历年演变特征是：年内具有涨水期淤积，退汛期冲刷的特征。随着年际和年内流量分配的不同，浅滩河段河床有着相应的变化。年际间具有枯水年淤积，丰水年冲刷的特征。由此可见本河段水流输沙能力强，其河床形态、输沙条件具有山区河流的属性。根据河床中边滩及沙洲取样分析，河床以卵石为主(河床泥沙级配见表1)，可见上游来沙仍以悬移质形式被带往下游。表1河床泥沙级配资料Gradedmaterialofbedsedimentcompo

4、sition13项目d95(mm)d75(mm)d50(mm)d25(mm)dcp(mm)KfγS(t/m3)粒径1706526.55.446.33.472.74132整治线及整治方案2.1整治线确定的一般原则　　进行河道整治需解决的关键问题是河道整治宽度及整治堤线的合理布置。相应于设计的洪、中、枯水流量，就有三种整治线，而中、枯水整治线较重要，尤以中水整治线最为重要。中水整治线的位置，应根据整治的目的和要求，按照因势利导的原则，从河道演变分析中得出的结论来确定。由于洪水漫滩时滩地水浅流缓，河道的轮廓对河道演变和水流形态影响不大，

5、仅在设计堤防时，根据具体河段及水工建筑物的要求，对堤线与中水河槽岸边的相关位置作一些考虑即可。2.2用河相关系法确定整治线宽度　　对本河段的自然演变规律分析得知河段冲淤基本平衡。为此采用阿尔图宁计算稳定河宽的公式计算。根据相对稳定的弯曲型河段统计所得河宽系数ξ的平均值为1.2[1],求得造床流量下河宽为248～260m,；取ξ为1.0～1.1[2]，求得河宽为218～240m。故河宽240m可作为中水整治方案。2.3优良河段类比法　　在市区河段上选取了几个控制断面进行论证。黄河铁桥建于1909年，桥址断面河宽230m，七里河桥建于

6、1958年，桥址断面河宽270m，其下游1.2km(k23+600)处河宽仅200m，此几处河段均经受了1964年5660m3/s及1981年5600m3/s洪水的考验。盐城黄河大桥建于1979年，桥址处河宽305m，1981年的洪水顺利宣泄。由此认为，河宽300m可作为设计洪水最小堤间距的参考值。3物理模型3.1动床试验模型设计　　根据黄河兰州段冲积河流属性，河床质以卵石成分为主，河床变形主要是卵石推移质所引起的。故根据水流重力相似、水流阻力相似、水流挟沙相似、河床冲淤变形相似、泥沙起动和扬动相似及河型相似等条件，并利用黄河动床

7、河工模型设计的研究成果进行推移质动床模型设计[3,4]。其基本模型比尺如下　　水流重力相似条件λV=λ1/2H(1)　　水流阻力相似条件λn=1/λVλ2/3R(λH/λL)1/2(2)13　　泥沙起动和扬动相似λV=λVc=λVf(3)　　泥沙粒径比尺λd=λH/λ5/3γs-γ(4)　　水流输沙率相似比尺λGs=λ*Gs(5)　　河床冲淤变形相似条件λt2=λγoλHλ2L/λGs(6)　　河型相似条件([(γs/γ-1)D50H]1/3/iB2/3)模型=([(γs-γ/γ)D50H]1/3/iB2/3)原形(7)式中λL、

8、λH为水平及垂直比尺，λR为水力半径比尺，λn为糙率比尺，λGs、λ*Gs分别为水流输沙及输沙能力比尺，λV、λVc、λVf分别为流速、起动流速及扬动流速比尺，λt2为河床冲淤变形时间比尺,λγo为淤积物干容重比尺，λd为泥沙粒径比尺，λγs-γ为