山区型河道裁弯取直防洪影响分析

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1、万方数据第27卷第3期209年6月水电能源科学WaterResourcesandPowerV01．27No．3June．209文章编号：i000—7709(2009)03—0042—04山区型河道“裁弯取直’’防洪影响分析张晓波1包红军2(1．浙江省水利水电勘测设计院，浙江杭州310002；2．河海大学水文水资源学院，江苏南京210098)摘要：针对山区型河道“裁弯取直”可能提高裁弯段上游保护对象的防洪能力，也可能加重裁弯段下游的防洪风险，对山区型河道永安溪柴岭段的“裁弯取直”工程作计算分析，提出处理该问题的分析方法和一般结论，供同类工程参考。关键

2、词：山区河道；裁弯取直；防洪影响分析中图分类号：TVl22．9文献标志码：A弯曲型河道是河流自身河床演变的结果。一般认为对山区型河道实施“裁弯取直”可有效降低裁弯段上游洪水位并提高上游的防洪能力。国内外对河道裁弯工程引起的护岸冲刷、河势走向、冲淤平衡等研究较多，而对裁弯工程加大下游地区的防洪风险关注较少。鉴此，本文以浙江省仙居县永安溪柴岭段的裁弯工程为例进行计算分析，给出了“裁弯取直”防洪影响的基本分析方法及一般结论。1工程概况永安溪发源于括苍山脉西部海拔1184m的天堂尖，河长144km，流域面积2704km2，为椒江主流，横贯浙江省仙居县。永安

3、溪在仙居县城以上的主要支流有曹店港、九都坑、十三都坑、十八都坑、北岙坑及盂溪等，仙居县城以下的主要支流有朱溪、双港溪等[1]。为确保仙居主城区的防洪安全、降低主城区干流洪水位，对现状永安溪干流河长3400m柴岭弯段进行“裁弯取直”(图1)。河道进口底高程36m，出口底高程34m，河宽380m，裁弯新开河道长1100m，可缩短河道2300m[1

4、。2计算原理和模型河道裁弯工程采用一维水动力学模型，利用图1裁弯工程位置示意图Fig．1Sketchofcurvingcut—offproject丹麦DHI公司的MIKE1l软件进行水利计算。2．1圣维南方程

5、组一维水动力学模型控制方程为Saint-Venant方程组[2]：faaAf+．aaQz=g【筹+毫(譬)+酗dOzh+g器=o式中，z为距离坐标；t为时间坐标；A为过水断面面积；Q为流量；h为水位；q为旁测人流量；R为水力半径；g为重力加速度。2．2方程组的离散MIKE11利用Abbott六点隐式格式[33离散上述控制方程组，该离散格式在每一个网格节点按顺序交替计算水位和流量，分别称为h点和Q点(图2)。该格式为无条件稳定，可在相当大的Courant数下保持计算稳定，可取较长的时间步长以节省计算时间。2．3定解条件收稿日期：2009—03—03，

6、修回日期：2009—04—13基金项目：国家自然科学基金资助项目(50479017)作者简介：张晓波(1979一)，男，工程师，研究方向为防洪水利计算，E-mail：】ciaobohhu@126．com万方数据第27卷第3期张晓波等：山区型河道“裁弯取直”防洪影响分析·43·图2Abbott格式水位点、流量点交替布置图Fig．2Sketchofalternatedistributionwithwaterlevelanddischargedots定解条件包括地形条件、初始条件和边界条件。地形条件指河道床面地形，采用2007年该河段实测河道断面；初始条

7、件包括河道初始水位和流量，采用恒定流推求水面线确定初值；边界条件包括河道上、下边界，上边界采用浮石园以上流量过程，下边界采用柏枝岙水位一流量关系。2．4床面阻力系数床面阻力系数反映了水流和河床相互作用过程中河道边界粗糙程度、河道形态等因素对水流阻力的综合影响，直接影响各水力要素的计算精度。精确地确定床面阻力系数目前尚比较困难，故本文采用实测资料反求的方法获得。3防洪影响分析3．1结果分析以P=5％的遭遇洪水作分析，裁弯前后水利计算结果见表1。表1裁弯工程实施前后水利计算结果Tab．1Comparisononresultsbeforeandafter

8、cut-off编号／m／(m3．5一1)／m／(m3．#一1)／m由表1可看出，裁弯后由于沿程洪水水面比降调整的作用，弯段上游降幅0．02～1．72n3，弯段下游段沿程水位抬高0．00～0．04m。裁弯工程对降低上游城区水位十分有利，而对下游地区的防洪略有影响，这是因为裁弯后洪水演进速度、组合形态发生了变化。3．2裁弯效应山区河道裁弯后的防洪影响为：①由于坡降突变，流速加快，进而影响洪水演迸的速度；②由于弯段缩短，滞蓄水量减少。由此两个效应的影响进而引发其他影响：①由于流速加快，对河道、护岸的冲刷影响；②洪水演进加快影响裁弯段以下洪水的叠加形态，进

9、而影响下游的水力特性；③裁弯上游水位的降低和弯段的滞蓄能力减小，使得减少的水量转移到下游。3．2．1洪水演进速度影响图3为