臨海大田平原河網(wǎng)水系調(diào)整影響分析

李東風(fēng)，謝 鋒，白福青，胡建永

(1.浙江水利水電學(xué)院 水利與環(huán)境工程學(xué)院，浙江 杭州 310018；2.浙江水利水電學(xué)院 水利與海洋工程研究所，浙江 杭州 310018)

臨海大田平原河網(wǎng)水系調(diào)整影響分析

李東風(fēng)1，謝 鋒1，白福青1，胡建永2

(1.浙江水利水電學(xué)院 水利與環(huán)境工程學(xué)院，浙江 杭州 310018；2.浙江水利水電學(xué)院 水利與海洋工程研究所，浙江 杭州 310018)

通過(guò)臨海大田平原河網(wǎng)水動(dòng)力二維數(shù)學(xué)模型，分析水系調(diào)整前后的流場(chǎng)和水位分布，認(rèn)為水系骨干河流局部擴(kuò)寬、分支河網(wǎng)與骨干河網(wǎng)的連通，尤其是在靈江下游釣魚(yú)亭鎮(zhèn)附近新增加的釣魚(yú)亭控制閘工程，增加了洪水排出通道，分流了洪水，使得大田河水位下降0.2～0.7 m，表明水系調(diào)整有利于平原河網(wǎng)防洪排澇，由于城區(qū)河網(wǎng)充分連通，加快了城市河網(wǎng)水體的交換，也有利于城區(qū)水環(huán)境的改善.

大田平原；水系調(diào)整；河網(wǎng)水動(dòng)力；二維數(shù)學(xué)模型

隨著臨海市開(kāi)發(fā)區(qū)城市進(jìn)程的快速發(fā)展，城市建設(shè)用地侵占水域的問(wèn)題日益突出[1].一方面，因?yàn)槌鞘邪l(fā)展的需要，經(jīng)過(guò)政府審批同意，市政部門(mén)將部分水域轉(zhuǎn)換為城市建設(shè)用地，例如城市道路修建、港口用地開(kāi)發(fā)和公園基礎(chǔ)設(shè)施等；另一方面，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，某些地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商利用相關(guān)政策的漏洞，侵占水域開(kāi)發(fā)房產(chǎn)，破壞水域的完整性，影響水域的行洪排澇安全；此外，隨著城市人口的不斷增加，生活垃圾量的激增，利用水域填埋垃圾的處理方式，不但侵占了河流水域，而且污染了水源，破環(huán)了生態(tài)環(huán)境.為了使得城市建設(shè)用地與水域有機(jī)協(xié)調(diào)，達(dá)到“人水和諧”的發(fā)展目標(biāo)，需要對(duì)臨海經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)境內(nèi)的河網(wǎng)水系進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)對(duì)水系的合理布局，以達(dá)到滿足水域占補(bǔ)平衡，合理利用水資源，保護(hù)水生態(tài)環(huán)境，保障行洪、排澇安全等目的；同時(shí)兼顧區(qū)域土地利用的完整性和交通的便捷性[2].

1 臨海水系概況

1.1 臨海市概況

臨海市東瀕東海，南接臺(tái)州市黃巖、椒江二區(qū)，西連仙居，北與天臺(tái)、三門(mén)相鄰.地理位置界于北緯28°40′～29°04′，東經(jīng)120°49′～121°41′之間.東西最大橫距85 km，南北最大縱距44 km，陸地總面積2 203 km2，其中城市建成區(qū)面積43.77 km2，海域面積1 819 km2，海岸線長(zhǎng)227 km.境內(nèi)地貌類(lèi)型復(fù)雜多樣，兼有谷地、平原、江河、灘涂、島嶼，其中山區(qū)、丘陵占2/3以上，形成“七山一水兩分田”的地貌格局.

1.2 水系分布情況

臨海自然水系主要屬于椒江水系，小部分屬于直接入海的洞港和海游港小流域.中、西部山丘區(qū)域溪流眾多，東部平原河網(wǎng)縱橫交錯(cuò).主要河流有靈江及其上游干流永安溪、支流始豐溪、雙港溪、方溪、大田港、義城港以及直接注入椒江和臺(tái)州灣的百里大河、直接出海的桃渚平原河網(wǎng).椒江水系由永安溪、始豐溪、靈江、雙港溪、方溪、大田港、義城港以及直接注入椒江和臺(tái)州灣的百里大河、直接出海的桃渚平原河網(wǎng).

大田港是靈江河段最大的支流，發(fā)源于小芝大羅山，流經(jīng)牛頭山水庫(kù)，出庫(kù)后流經(jīng)至四年村入邵家渡港，與大田河匯合稱大田港，于五孔岙從左岸入靈江.大田港河長(zhǎng)54.1 km，流域面積511 km2，河寬30～300 m，比降3.0%，1990 年大田港建閘后成內(nèi)河[3].百里大河是椒北平原河網(wǎng)的總稱.椒北平原河網(wǎng)上接牛頭山水庫(kù)椒北渠道，向東直接注入椒江和臺(tái)州灣.椒北平原河網(wǎng)中的主渠名為百里大河，起自華景閘，終至上盤(pán)拖牛壩，全長(zhǎng)21.2 km，設(shè)計(jì)水深2.0 m.

1.3 流域洪水成因

臨海市北片老城區(qū)與大田平原相連，若遭遇臺(tái)風(fēng)暴雨，上游承接始豐溪、永安溪洪水越境，中游并納逆溪、義城港等支流洪水，下游又受潮水頂托，使得臨海市城區(qū)極易遭受洪澇災(zāi)害.流域中上游河道和各支流均屬山溪性河流，洪水暴漲暴落，而流域下游則為平原河道，坡降平緩，洪水下泄速度常受潮汐漲落的影響.流域洪水由暴雨所形成，其中主要暴雨為臺(tái)風(fēng)暴雨及鋒面暴雨，流域大洪水60%以上發(fā)生在臺(tái)汛期，臺(tái)風(fēng)暴雨形成的洪澇災(zāi)害是本流域最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一.

2 河網(wǎng)水動(dòng)力模型的建立

通過(guò)建立河網(wǎng)水動(dòng)力二維數(shù)學(xué)模型，對(duì)水域調(diào)整后的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，保障河網(wǎng)行洪和排澇的安全.河網(wǎng)水動(dòng)力二維數(shù)學(xué)模型的建立選用DHI公司開(kāi)發(fā)MIKE21軟件，模型驗(yàn)證見(jiàn)文獻(xiàn)[4-6].

2.1 建?？刂品匠?/h3>

水流連續(xù)方程：

(1)

水流運(yùn)動(dòng)方程：

(2)

式中：h—水深；u、v—橫向及縱向水流速度；

t—時(shí)間；n—曼寧糙率；vt—渦流系數(shù).

2.2 定解條件

定解條件包括邊界條件和初始條件.上游邊界條件是流入河網(wǎng)的流量，按照大田平原十年一遇流量控制.下游邊界是河道斷面的控制水位，按照大田港閘和釣魚(yú)亭附近潮位過(guò)程和運(yùn)行方式控制，其中，大田港閘控制水位4.76 m，大慶河閘控制水位6.12 m，釣魚(yú)亭閘控制水位4.00 m.初始條件為河網(wǎng)的平均水位.

2.3 模型建立

臨海大田平原河網(wǎng)水系調(diào)整措施主要有：(1)九曲河上游與上沙溪骨干河道連通，下游貫穿逆溪；(2)東大河上游與白石溪上游連通；(3)大田河等骨干河道的疏浚；(4)邵家渡河局部河道擴(kuò)寬；(5)洋心河上游與上沙溪骨干河道連通.模型按照“蘇迪羅”臺(tái)風(fēng)期間的暴雨產(chǎn)匯流條件控制，計(jì)算白石溪、兩頭門(mén)溪等山溪洪水，并不考慮洪水越過(guò)河堤向平原河網(wǎng)的漫流，水系調(diào)整前后模型對(duì)比(見(jiàn)圖1).

圖1 臨海大田平原河網(wǎng)水系調(diào)整前后模型對(duì)比

3 水系調(diào)整前后的影響分析

水系調(diào)整后主要骨干河流局部擴(kuò)寬、分支河網(wǎng)與骨干河網(wǎng)得到了連通，尤其是在靈江下游釣魚(yú)亭鎮(zhèn)附近新增加了釣魚(yú)亭控制閘工程，增加了洪水排出通道，可以分流來(lái)自于北部區(qū)域兩頭門(mén)溪東溪洪水以及東部牛頭山泄洪、瑯坑溪和逆溪的洪水，水系調(diào)整后通過(guò)水利工程的優(yōu)化調(diào)度更加有利于防洪排澇和河網(wǎng)水流運(yùn)動(dòng)和水環(huán)境改善.主要表現(xiàn)在以下兩方面.

(1)新開(kāi)河分洪改善

兩頭門(mén)溪分汊洪水主要向新開(kāi)河分流，減輕了大田河的洪水壓力.白石溪下游拓寬并且與大田河水系連通，有利于白石溪洪水排放.兩頭門(mén)溪流入北部新開(kāi)河水流，一部分通過(guò)與邵家渡河連通的支流匯入邵家渡河，另一部分繼續(xù)向南流動(dòng)與從逆溪的水流匯合后，受逆溪水流對(duì)推動(dòng)流入邵家渡河；從逆溪的來(lái)流一部分流入邵家渡河，另一部分流入新開(kāi)河的南部通過(guò)渠道和隧洞在釣魚(yú)亭附近匯入靈江(見(jiàn)圖2).

圖2 臨海大田平原河網(wǎng)水系調(diào)整前后流場(chǎng)

(2)區(qū)域河網(wǎng)水位降低

水系調(diào)整后河網(wǎng)水位下降明顯，下降幅度與位置相關(guān)(見(jiàn)圖3)，下降范圍為0.2～0.7 m.當(dāng)無(wú)水閘控制時(shí)，洪水一部分流入洋心河、東大河和西洋河，引起河網(wǎng)流速增加和水位升高，有利于城市河網(wǎng)水體流動(dòng).通過(guò)在分流處設(shè)置水閘，控制洪水的流入，有利于大田平原洪水排放.

圖3 臨海大田平原河網(wǎng)水系調(diào)整前后水位分布

4 結(jié) 論

臨海大田水系主要骨干河流局部擴(kuò)寬、分支河網(wǎng)與骨干河網(wǎng)得到了連通，尤其是在靈江下游釣魚(yú)亭鎮(zhèn)附近新增加了釣魚(yú)亭控制閘工程，增加了洪水排出通道，可分流來(lái)自于北部區(qū)域兩頭門(mén)溪、東溪洪水以及東部牛頭山泄洪、瑯坑溪和逆溪的洪水.水系調(diào)整后大田河水位下降幅度與位置相關(guān)，下降范圍為0.2～0.7 m.水系調(diào)整有利于平原河網(wǎng)防洪排澇，由于城區(qū)河網(wǎng)充分連通，可以通過(guò)水閘控制水流流入城市河網(wǎng)，水流運(yùn)動(dòng)速度加快，有利于城區(qū)水環(huán)境的改善.

[1] 李 萍.浙江省臨海市水資源優(yōu)化配置研究[D].南京：河海大學(xué)，2006.

[2] 楊伏香，張培佳，陳衛(wèi)金，等.柯橋主城區(qū)清水工程河網(wǎng)湖泊水動(dòng)力二維數(shù)值模型分析[J].浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，27(3)：18-21.

[3] 童云英，李東風(fēng)，聶 會(huì).大田平原河網(wǎng)水動(dòng)力和平面二維數(shù)學(xué)模型研究[J].浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，28(1)：14-17.

[4] 梁佰軍，李東風(fēng)，張紅武.瓜渚湖直江引水對(duì)通航影響的數(shù)值計(jì)算和分析[J].浙江水利水電?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2013，25(4)：1-3.

[5] 陳衛(wèi)金，李東風(fēng)，張紅武.紹興平原河網(wǎng)防洪排澇水動(dòng)力模型控制條件分析[J].浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，26(3)：38-41.

[6] 梁佰軍，楊伏香，李東風(fēng)，等.紹興柯橋主城區(qū)清水工程水動(dòng)力分析[J].浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，27(1)：16-20.

ImpactAnalysisonRiverSystemAdjustmentinDatianPlain

LI Dong-feng1, XIE Feng1, BAI Fu-qing1, HU Jian-yong2

(1.College of Hydraulic and Environmental Engineering, Zhejiang University of Water Resources and ElectricPower, Hangzhou 310018, China; 2.Institute of Water Conservancy and Marine Engineering, ZhejiangUniversity of Water Resources and Electric Power, Hangzhou 310018, China)

river system was widened and the connectivity between the branch network and the backbone network, especially in the lower reaches of Lingjiang River, the newly built Diaoyuting Gate-controlled Project near Dia river system was widened and the connectivity between the branch network and the backbone network, especially in the lower reaches of Lingjiang River, the newly built Diaoyuting Gate-controlled Project near Diaoyuting increased the flood discharge, decreasing the water level of Datian River by 0.2～0.7 m, which indicates that the adjustment of the water system is beneficial to the flood control and drainage of the plain river network. As the urban river network is fully connected, the exchange of water in the urban river network is speeded up and the urban water environment is improved.

Datian Plain; river system adjustment; river hydrodynamics; two-dimensional model

2016-09-26

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51039003);國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC0402500)；浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(M503254)；浙江省水利廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(RC1109)；浙江省教育廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(Z200909405)

李東風(fēng)(1965-)，男，河南夏邑人，博士，教授，主要從事水利工程教學(xué)和研究.

TV213.9

A

1008-536X(2016)12-0012-04