正江码头对河道壅水影响计算

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从滨 卜 田 洞
回湖镇。
清新县 架 Ｏ 笔
飞矶 清热
飞来 峡水利枢纽
清远水文站断面
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分析码头对河道行洪的影响，最重要的是计算码头造成 的各级洪水雍水高度 ，据以进行防洪影响的评价。 １．２ 河道概况
码头 所 在河流为北江下游，北江总流域 面积为
５２０ ６８ｋ ｍ２，北江（三水口）以上十流河长４６８ｋ ｍ，河流
［３］ ＺｈａｏＭ ｉｎｇ一ｄｅｎｇ，Ｌ ｉＹ ｉ一ｔｉａｎ．Ｇ ＲＩＤＧ ＥＮＥＲＡＴＩＯＮＡ ＮＤ ＮＵ ＭＥ Ｒ ＩＣＡ Ｌ Ｓ ＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＯＦ２ 一Ｄ ＲＩＶＥＲ ＦＬＯＷ［Ｍ 」． Ｊｏｕ ｒｎ ａｌ ｏ ｆ Ｈ ｙ ｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ．Ｂ ｅｉｊｉｎｇ一Ｐｒｉｎｔｅｄｉ ｎＣ ｈｉｎａ：Ｃｈ ｉｎａ Ｏｃｅ ａｎ Ｐ ｒｅｓ ｓ， Ｓｅ ｒ．Ｂ ，２（２００１），５０一５４．
第 １期 ２００８年 ２月
广东 水 利 水 电
ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ Ｗ ＡＴＥＲ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ ＡＮＤ ＨＹＤＲＯＰＯＷ ＥＲ
Ｎｏ ．ｌ Ｆｅｂ ２００８
正江码头对河道奎水影响计算
李孝 兵
（清远市水利水电勘测设计院有限会司，广东 清远 ５１１５１５）
刷后退 ，亦应对其采取防冲保护措施。该套模型方法可 以用于其它桥梁、码头等工程行洪影响计算。
参考文献 ：
［Ｉ〕 李义天，赵明登，曹志芳．河道平面二维水沙数学模型 ［Ｍ ］． 北 京 ：中 国水利水电出出版社，２００１．
［２］ 陈景仁，湍流模型及有限分析法「Ｍ］．上海：上海交通大 学出 版 社 ，１９８９．
几
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１７
备注
计算起始断面 码头下游边界
码头上游边界
清远水文站断面 计算起始断面 码头下游边界 码头上游边界
清远水文站断面
算有多种方法，有宽顶堰堰流公式计算法，即将河道行 洪断面概化为无坎宽顶堰来计算建筑物的奎水；有在建 筑物上下游各取一断面，建立上下游断面的水流能量方 程来试算建筑物上游的奎水高度；还有就是本文介绍的
平均坡降为０．２５ ４％ａ。
码 头处 河 段在枯水时主河槽水面宽仅为 ２５０ｍ 左
右，洪水时河宽达到 １２ ００ｍ 以上。河中央有江心洲， 其横向宽度约为４０ｍ ，纵向长度约为 ３００ｍ ，最高处高 程为 １２．６ｍ ，年内大部分时间出露，洪水期淹没；主河 槽偏右岸，最低河底高程为 一９．０ ｍ 。河道主河槽两侧 为滩地，右岸滩地平均高程为 ５．５一７．５ ｍ ，河床质为沙 质；左岸滩地平均高程为 １３．３一１３．６ｍ ，横向宽度约为 ２５０ｍ ，河床质为壤土，上有茂密的竹林，特大洪水时会
从码 头 下 游 ６３０ｍ 处取计算起始断面 １，往上游计
相比平均超过河滩地地面约 ２．０ｍ ，码头建设将 占用河 算断面依次为断面 ２（码头下游边界）、断面３（码头上
道一定的过流面积 ，影响河道泄洪和洪水流态。码头 游边界，码头运输道路纵断面）、断面４到断面７（北江
（包括交通道路）占用河道过水断面情况见图２，在各 清远水文站断面）共 ７个断面，各断面间距见表３。
１％洪水水位和洪峰流量如表 １所示。 １．３ 码头占用河道情况
洪水 水 面 线的计算过程采用逐个断面由下游往上 游试算求得。
码头 横 向 宽为２５０ｍ ，即码头临水边到堤脚距离为 ２．２ 计算边界条件
２５０ｍ ，其中岸边 １２ｍ 宽为混凝土结构，其余为堆填区。 ２．２．１ 河道断面
顶面设计高程为 １５．５ ｍ ，与现状原河滩地高程 １３．５ ｍ
断面
名称
北 ３５断面 北 ３６码头处 清远水文站 北江下游 犯来峡
（水 位） 断面（水位） （水位） 水文站（流量） ／ｍ ／ ｍ ／ｍ ／（ ＩＩ３ ３ · ｓ一 ’），
图 １ 正江码头地理位置
码头 的 兴 建将对北江行洪产生一定的影响，主要表 现在缩窄河道、减少行洪断面、增大河道的综合糙率系 数 、增加行洪的阻力，使码头上游产生一定程度的奎水。
北 江设 计 流量采用《西 、北江下游及其三角洲河网 设计洪潮水面线》中北江水面线计算采用的流量边界条 件，即以飞来峡水文站设计洪峰流量为主，再叠加区间
滨江相应洪峰流量。码头上下游各断面Ｐ＝１％和Ｐ二
－２０ ８０ １８０ ２８０ ３８０ ４８０ ３８０ ６８０ ７８０ ８８０ ９８ ０ １０８０ １１８０ １２８０ １３８０
１ 概况
１．１ 码头概况
正 江码 头 （以下简称码头）位于 清远市北江下游约
５ｋ ｍ的右岸处，为 ５００ＤＷＴ货运码头。码头为顺岸式 布置，沿河道纵向长为 ２８０ｍ ，横向宽即码头边沿到北
江防洪堤的距离为 ２５０ｍ ，建成后与堤围相接。码头的
临水面为混凝土结构、桩基础，顶面设计高程为 １５．５
ｍ。码头两侧上下游岸边为浆砌石护坡 ，边坡坡度 为 １：１ ．５，其地理位置和所处河流水系情况见图 １。
尸 二１％ １６．３０ １６ ．３６ １６ ．９３ １９ ２ ０ ０
Ｐ 二２ ％ １５．８７ １ ５ ．９３ １６ ． ４９ １７ ７ ０ ０
码头 处 最 高洪水位为 １５．８４ｍ （１９９４年６月实测）， 次高洪水位为 １５．３１ｍ （１９９７年７月实测）。
２％的洪峰流量见表 ３。
图２ 码头处河道大断面
２．２．４ 起始断面起推水位
表 ２ 河 道 过流面积和码头 阻水面积
洪水频率 尸
１６ ．３６
巧 ．９３
洪水位 ／ｍ
原过流面积／ｍｚ
二 ３４２ ６１ ８．０
１０ ８１５ ５９ ８．１
阻水面积／ｍ２
５． ４５
５． ５３
所占比例 ／％
水面 线 计 算起始断面（北江 ３５号断面）起推水位仍 采用原河道设计水位成果，即Ｐ＝１％洪水水位为 １６．３ ｍ，Ｐ 二２％洪水水位为 １５．８７ ｍ ｏ ２．３ 计算结果
摘 要：河道内建筑物（例如码头、桥梁和拦河坝等）对河道行洪影响的评价其中一项主要任务是塑水计算，夔水计算有多 种方法，该文根据码头工程实例采用水面线计算方法，通过对比码头建成前后河道洪水水面线的变化计算码头的Ａ水高
度 ，评价码头对河道行洪的影响程度。 关键词 ：码头；０水；防洪评价 ； 中图分类号：ＴＶ１３３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８－０１１２（ ２０ ０８）０ １ －００４２－０３
１６．８９３
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建码头后 水位 ／ｍ
︐ １６ ６．３３６
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百 ６ ４０
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１５．Ｊ．１ ６
９５ －８７
１５． ９２
１５． ％
１６． １６
１６ ３
式中 Ｚａ，Ｚ ｄ分别为上、下游断面水位，ｍ；Ａ ｕ，Ａ ｄ分别为
河道 中建 筑物（例如闸坝 、桥梁、码头等 ）的奎水计
·４３ ·
万方数据
２００８年２月 第１期
广东水利水 电
Ｎｏ．１ Ｆｅｂ ２００８
洪水 标准
断面 编号
︐ １ ︐ 山 月ｊ
月ｔ
ｌ︑Ｊ ‘Ｕ ７
距离
／ｍ
４６ ０ ７４ ０ １９ ８０ ３ ６３５ ４ ４８１ ６４４５
码头 奎 水 可通过计算码头修建前后的河道水面线， 因此码头引起河道水位雍水也相对较低，１００年和 ５０ 根据其水面线的变化求得。水面线的计算采用的基本 年一遇洪水码头上游雍水高度只有 ０．０３ ｍ 。因此单从
公式是伯努利方程 ：
阻洪角度来考虑，可以认为码头的兴建对北江河道行洪
Ｚ。一Ｚｄ （ａ＋２ ｇ ）２ ！［ Ａ １ ２ｄ一 Ａ２ １罕 ！Ｋ １２ｄ·Ｋ１ Ｚｕ １Ｊ４影 响结很语 小。
码头 修 建 前后北江 Ｐ二１％和 Ｐ二２％洪水水面线变 化即上游河道雍水计算结果见表 ３，从码头奎水计算结
由表 ２ 可 知，码头在 Ｐ二１％和 Ｐ二２％洪水时阻水
面积分别为６１８．０ ｍ ２和５９８．０６ ｍ２，分别占原过流面积 的５．４５％和５．５３％，码头在洪水期阻水面积占整个河
道过流面积的比例相对较小。
码头限水面积
姚／
备 蜘瓦积
０．
棚
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根据 北 江 水文站资料，天然河道糙率 ｎ根据各段情 况取 ０．０３１一０．０３２；码头建成后，码头处河道糙率有所 增加，根据码头突出河床情况，河道糙率 ｎ取稍大值 ０．０３３，其余河段 ｎ仍取０．０３１一０．０３ ２０ ２．２．３ 设计流量条件
１６． ３８
１６． ５１
奎高值
／ｍ
）
）
）
０ ０ ︐
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０ ０
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．ｏ３
百度文库
⁝０２
设计流量 ／（ｍ３·８一‘）
１９ ５００
８０ ．．１ ｎ︐ ︐Ｊ
８０ 勺ｔ ９ 内Ｊ
８０ ．． ９ 布ｊ
收稿 日期 ：２００７－１１－２６； 修回日期：２００７－１２－１４ 作者简介 ：李孝兵（１９６７－），男，大学本科，工程师，从事水利规划工作。
·４２ ·
万方数据
２００８年２月 第１期
李孝兵 ：正江码头对河道奎水影响计算
Ｎｏ．１ Ｆｅｂ ２侧冶
码头 处 河 段现防洪标准为 ５０年一遇（Ｐ二２％），将 上、下游断面过水面积，ｍｚ ｆ Ｋ ｕ，Ｋｄ分别为上、下游断面
方法，即在建筑物上游到下游选取一定长度的河段，通 过计算此河段水面线的变化来计算建筑物的Ｖ９水。笔 者认为后一种方法较为合理，且计算结果比较稳定、精 度比较高。
（上接第 ３８页）
３ 结论
本文 通 过 建立平面二维水流数学模型，采用有限分 析法九点迎风格式，在较为不利的行洪水文组合条件 下，计算了武广客运专线跨北江白庙特大桥工程兴建 后，对所处河段行洪影响问题进行分析与评价。可以认 为 ，拟建大桥对工程所处河段的行洪安全不会造成明显 的不利影响，但对桥址下游的流态以及流速分布影响明 显 ，需对桥址下游右岸迎流顶冲段堤防的防护采取工程 措施，以避免崩岸，发生险情。此外，为避免伦洲洲头冲
淹没。
正江码头
清远市 洲心
山墉镇 ０｝：－
能稚恻坦 规划清远梯级坝址 石角水文站 石角镇
０
龙塘镇
０
派潭镇
表 １ 北江原设计洪水水位和流量
断面
名称
北 ３５断面
北 ３６码头处 断 面
清远水文站
里程 ／ｍ ３４ ５９６
３３ ９６６
２８ １５２
间距 ／ｍ
５ ８１４
北 江下游 飞来峡水 文站
２８ １５２
来规划达到 １００年一遇（Ｐ＝１％），根据 ２００２年广东省 流量模数，ｍ＇／Ｓ； 为局部水头损失，对渐变流，若二０，ａ 水利厅颁布的《西、北江下游及其三角洲河网设计洪潮 二１；△，为上、下游断面间距，ｍ；Ｑ 为断面流量，ｍ３／Ｓ；
水面线》成果，码头处及上下游相邻断面Ｐ二２％和 Ｐ二 ９为重力加速度，取９．８１ｍ ／ＳＺｏ
２ 码头奎水计算 ２．１ 计算方法
果看，Ｐ＝１％和 Ｐ二２％洪水时码头造成上游最高奎水 为０．０３ｍ ｏ
３ 码头奎水影响的评价 从码 头 奎 水计算结果分析可见 ，由于北江河道过水
断面较大 ，正江码头工程阻水面积所占河道总过流面积 的比例较小，１００年一遇洪水时阻水面积所 占比例为 ５．４５％，５０年一遇洪水时阻水面积所占比例为 ５．５３％，
级频率洪峰水位下，码头阻水面积占原河道过流面积比 ２．２．２ 河道糙率 ｎ
见表 ２。
翻
︒ ︑ ︵蝴晰 ︶哪 捉
阳 卿 ５．０
消东圈 （堤顶 １７．６ｍ）
飞水围 （堤顶 １７．２ｍ）
装７ ５０年江一心遇洲洪水水面线 码（头 高地 程面 １线５． ９３（ ｍ高） 程 １ 赶枯 尹飞 ｌ 叭ｒ协﹄
间距
／ｍ
４６０２８０２４０６５８４６ ９６４
０
４６ ０
４６０
７４ ０
２８０
２％ ４
１９ ８０
１２ ４０
５ ３ ６３ ５ １ ６ ５５
４ ４８１
８４６
６科 ５
１ ９６４
表 ３ 码头塑水计算结果
天然水位
／１６ ｍ ．３ １６． ３５ １６ ．４ １６． ５７ １６． ７１