伏爾加莊園壅水影響分析與計(jì)算

張偉瑩，仲維華，徐 冰

(1.綏化市蘭西水文站，黑龍江 蘭西 150080;2.黑龍江農(nóng)墾勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

0 引言

以水興城、富城、麗城，優(yōu)化城市生態(tài)和人居環(huán)境，改善城市形象，提升城市品位，提高城鎮(zhèn)化建設(shè)質(zhì)量，是我省推進(jìn)濱水城市建設(shè)規(guī)劃的指導(dǎo)方針，同時(shí)，濱水區(qū)的水利建設(shè)的合理性，也是我們建設(shè)濱水城市的重要內(nèi)容。

1 建設(shè)背景

伏爾加莊園是以打造俄羅斯風(fēng)情文化為主題，以圣尼古拉藝術(shù)館為標(biāo)志性建筑，形成以俄羅斯古典建筑為載體，以特色文化旅游為依托，以會(huì)展、演藝、影視制作、人才培訓(xùn)、冰雪文化活動(dòng)等為支撐的綜合文化產(chǎn)業(yè)基地。莊園按歐州異域特色、生態(tài)型莊園進(jìn)行建設(shè)，以綠地、水系為主題，創(chuàng)造獨(dú)特的綠化開敞空間和優(yōu)美的園區(qū)環(huán)境，營(yíng)造高雅、有藝術(shù)氛圍、有活力，具有俄羅斯的景觀環(huán)境。伏爾加莊園位于香坊區(qū)成高子鎮(zhèn)民強(qiáng)村阿什河灘地內(nèi)，按照哈爾濱市政府批準(zhǔn)的《阿什河干流哈爾濱段防洪規(guī)劃》，該項(xiàng)目的主要建筑物及設(shè)施均位于阿什河規(guī)劃堤線迎水側(cè)，即行洪灘地內(nèi)，屬河道管理范圍，需對(duì)其壅水影響進(jìn)行分析和論證。

2 地理位置

伏爾加莊園位于哈爾濱市香坊區(qū)成高子鎮(zhèn)民強(qiáng)村阿什河畔，距離成高子鎮(zhèn)5 km，距哈爾濱中心地帶20 km，莊園下游距匯入松花江河口24 km，上游距阿城18 km。

莊園上游約9 km有西泉眼水庫灌區(qū)新香坊分灌區(qū)的新香坊渠首，下游4 km為跨阿什河的東方紅橋。

3 基本資料

3.1 水文資料

阿什河干流由南向北流經(jīng)阿城市區(qū)，西泉眼水庫上游有帽兒山水文站，控制面積183 km2，中游有馬鞍山水位站，控制面積 1 629 km2，干流下游有阿城水文站，控制面積2 313 km2。根據(jù)單站的洪水系列做出單站設(shè)計(jì)洪峰，再將單站設(shè)計(jì)洪峰通過面積指數(shù)法，轉(zhuǎn)到伏爾加控制斷面，推求得到伏爾加控制斷面洪峰流量。

3.2 水利計(jì)算資料

3.2.1 計(jì)算的斷面采用實(shí)測(cè)大橫斷，起推流量、水位直接采用《黑龍江省哈爾濱市城市防洪規(guī)劃修編報(bào)告》成果

河道主槽、灘地糙率采用擬合民合閘H～Q曲線，采用試算法率定，其變化范圍見表1。

表1 試算糙率成果表

3.2.2 水面線計(jì)算采用簡(jiǎn)化的穩(wěn)定非均勻流公式

水面線計(jì)算采用簡(jiǎn)化的穩(wěn)定非均勻流公式:式中:Hx、Hs為分別為下斷面和上斷面水位，m;Q為設(shè)計(jì)洪峰流量，m3/s;為上、下斷面平均流量模數(shù);L灘—斷面間洪水間距，m。

3.2.3 流量模數(shù)按主槽和灘地分別計(jì)算

具體計(jì)算公式為:

式中:n主、n灘為主槽、灘地糙率;R主、R灘為主槽、灘地水力半徑;A主、A灘為主槽、灘地?cái)嗝婷娣e，m2;α、β為主槽、灘地?cái)嗝嫫?Φ為河道彎曲系數(shù)，Φ =L主/L灘;L主和L灘分別為主槽河道長(zhǎng)度和灘地行洪長(zhǎng)度。

3.2.4 壅水高度計(jì)算

采用鐵三院公式計(jì)算具體計(jì)算公式為:

式中:ΔH為壅水高度，m;η為壅水系數(shù);Vm為壓縮斷面平均流速，m/s;V0為擴(kuò)散斷面平均流速，m/s。

壅水系數(shù)按流量壓縮比在0.05～0.15插值。壓縮比＞0.6時(shí)采用0.15，＜0.3時(shí)采用0.05。

4 雍高分析計(jì)算

由于伏爾加莊園規(guī)劃的構(gòu)筑物和種植樹木等對(duì)于行洪斷面起到一定的阻水影響，因此，在我們分析莊園建成后對(duì)水位的雍高影響分析時(shí)，要分考慮綠化和非綠化兩種情況盡行分析，莊園的綠化面積大，對(duì)阻水影響則大。

利用上述資料推求的莊園建成后壅水及回水范圍，成果見表2。

表2 伏爾加莊園建成壅水及回水影響成果表

5 結(jié)語

伏爾加莊園建成前:20 a一遇洪水位為128.56 m，相應(yīng)過水?dāng)嗝鎸挾葹? 270 m，過水?dāng)嗝婷娣e為1 260 m2，斷面平均流速1.09 m/s;50 a一遇洪水位為129.14 m，相應(yīng)過水?dāng)嗝鎸挾葹? 992 m，過水?dāng)嗝婷娣e為1 890 m2，斷面平均流速1.0 m/s。

伏爾加莊園建成后:20 a一遇洪水位為128.67 m，相應(yīng)過水?dāng)嗝鎸挾葹? 023 m，過水?dāng)嗝婷娣e為1 080 m2，斷面平均流速1.1 m/s;50 a一遇洪水位為129.34 m，相應(yīng)過水?dāng)嗝鎸挾葹? 745 m，過水?dāng)嗝婷娣e為1 520 m2，斷面平均流速1.1 m/s。

伏爾加莊園建成前后比較:20 a一遇洪水時(shí)相應(yīng)過水?dāng)嗝鎸挾仁?47 m，過水?dāng)嗝婷娣e減小180 m2，減少比例14.3%，斷面平均流速僅增加0.01 m/s，水位最大壅高0.11 m，回水范圍至上游2.2 km處;50 a一遇洪水相應(yīng)過水?dāng)嗝鎸挾仁?47 m，過水?dāng)嗝婷娣e減小370 m2，減少比例19.6%，斷面平均流速僅增加 0.1 m/s，水位最大壅高0.20 m，回水范圍至上游3.78 km處。

[1] 葉守澤.水文水利計(jì)算[M].北京:中國(guó)水利水電出版社，1992.

[2] 吳持恭.水力學(xué)[M].北京:高等教育出版社，1982.