小流域治理中的复杂水面线计算方法探讨.pdf

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1、<湖南水利水电)2015年第3期刘春玲(宁乡县水土保持预防监督局长沙市410600)【摘要】文章通过简述沩水上游山区河道多河坝、多支流典型复杂河段整治工程前后设计洪水水面线推算原理、推算过程，提出类似小流域综合治理工程设计洪水水面线计算分析切入点、计算方法，为下一步工程设计、施工提供重要依据。【关键词】小流域治理天然河道多河坝多支流水面线1工程概况2水文计算基础资料沩水系湘江下游左岸一级支流，发源于宁乡县2．1河段水系扶王山，控制流域面积2430km2，河长144km，平均工程区地处宁乡县沩水上游，河段平均坡降坡降1．

2、16％o。流域内溪沟发达，从西至东贯穿宁乡4．31％o，治理河段全长5．6km。治理河段起始断面县境支流多达99条，其中尤以乌江和楚江为最。(o+ooo)集雨面积28．95km，断面以上河道长10．42根据工程任务，本次河道治理段位于沩水南源km，河段内有两条支流汇入主河干道，一支流入汇上游，综合治理总长5．6km。治理项目区地处湖南省于桩号1+64o处，汇入口集雨面积48．09km2，二支三大暴雨地区之一——雪峰山北峰安化梅城一带边流入汇于桩号3+716处，汇入口集雨面积57．8km。。缘，属中亚热带向北亚热带过度的

3、大陆性季风湿润图1为河段水系图。气候，水量充沛。根据调查，目前拟整治河段存在的主要问题有：其一，堤防堤身单薄，加之河道内淤积严重，减少了河流过水断面，一遇较大洪水，则造成洪水漫溢，冲刷两岸堤防；其二，由于河段地处山区，河床坡降大，流速快，水位变化较大，为保护河床、便于两岸农田灌溉，目前河道内建有多座小型河坝。这些河坝多建于20世纪50—70年代，设计标准低，运行至今，均有老化破损情况存在。由于以上原因，致使项目区内洪涝灾害频繁，年年防汛抗灾，耗费大量人力物力，也威胁着当地人民生命财产安全，阻碍了当地农村经济发展。图1河

4、段水系图根据国家《防洪标准》(GB50201—94)规定，沩水2．2河段内涉水工程资料上游河道整治工程等别为V等，主要建筑物级别为治理河段地处沩水南源，系山区河流，现状河道5级，堤防工程防洪标准采用10年一遇洪水设计。蛇曲蜿蜒、阻水河段较多，河道狭窄，河岸边坡冲刷严作者简介：刘春玲(1977一)，女，大学本科，工程师，主要从事水利工程设计与建设管理工作。7l刘春玲，，小流域治理中的复杂水面线i,-I-~g方法探讨水头；计算成果：起始计算断面(5+700)水位～流量关日／一沿程损失；系曲线见图2。研一局部损失；Z上、Z下

5、——上、下断面水位高程。对于沿程损失，目前计算方法比较统一，一般采用以下公式求解：式中Q——设计流量；￡——上下断面间距；A、C、——符号意义同均匀流公式。对于局部损失，目前分析计算的方法较多。一般对于河道工程，不同的局部阻水情况有不同的4．4河坝堰顶水位高程计算切人点：已知河坝断面过流量、坝下水位高程、分析计算方法，本次局部损失采用一般水力学法计堰高、过流宽度等基本数据，利用宽顶堰实用计算公算，计算式如下：式，通过反复试算，反推上游坝顶水深计算过坝t／j：鳄水位高程。式中卜局部水头损失系数。对于河道的局部水计算原理：

6、头损失系数，一般对逐渐收缩的流段，局部损失很Q-6,m~b2小，可以忽略不计；对于扩散的河段，局部损失系数式中，一宽顶堰淹没系数，当HJHo>0．8时，过堰水考可取(一0．3—1)25问，视扩散的急剧程度不同来选流为淹没出流，淹没系数可查《水力学》表8．2得；当择，扩散角较小者可取一0．3，突然扩散可取一l。≤0．8时，过堰水流为自由出流，淹没系数l。上、下——上、下游断面流速。4．3起始断面水深计算一。懈一‘伽一等)；切入点：在整治河段下游选择相对顺直、河道比降较缓河段断面，通过《水力学》均匀流公式，根据设坝顶入口形

7、状系数，墩头为矩形，堰顶入计洪峰流量Q计算相应的设计洪水位，并以此水位口为方角时，取a=O．19；6——坝顶溢流孔净宽；和流量作为水面线计算的起始值。计算原理：根据河段实际情况，选取距整治河段一上游河渠宽；流量系数，堰顶人口为方角时，m=0．32+0．01下游100m的5+700断面作为水面线起始计算断面。5+700断面水位流量关系采用均匀流公式p=．0．46+0．75P棚’AC、／R计算：Pl——上游坝高；式中A——过水断面面积，A=(6+)；—一上游坝顶水深。谢才系数，C=；计算成果：由计算可知，整治前，遇设计洪水

8、时，河段内有多座河坝堰流形态为淹没出流，≤1；通过清淤——水力半径，R=t4-；加固等综合治理后，遇设计洪水时，堰顶水位有所降——湿周，X=b+2h、／1+m；低，堰流形态均为自由出游，1。整治河段内治理前后，边坡系数；河坝坝顶水位高程计算成果分别见表3、表4。n——计算河段平均糙率，根据河床实际情5设计洪水水面线计算成果况，查《