基于Mike 11模型的良白路
——鐵東路箱涵防洪評(píng)價(jià)計(jì)算分析

徐海娟 深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司

1.工程概況

1.1 建設(shè)項(xiàng)目概況

良白路——鐵東路擬建箱涵位于沙灣河一級(jí)支流白泥坑水上游河道，對(duì)應(yīng)泥坑水河道樁號(hào)BN1+398.25～BN1+452.85范圍內(nèi)，所在河道斷面型式為梯形斷面，該段設(shè)置兩孔箱涵，單孔寬6m、高3m，箱涵底高程43.35m，箱涵內(nèi)頂高程46.35m，全長54.6m。

1.2 河道概況

白泥坑水屬于沙灣河一級(jí)支流，發(fā)源于京九鐵路與機(jī)荷高速交匯處，在丹平公路西側(cè)深鄂機(jī)磚廠附近有東深渠支流匯入，向南于埔地下污水處理廠東南側(cè)匯入沙灣河，流域集雨面積2.23km2。

東深渠原為東深供水工程引水渠，起于雁田水庫庫尾五號(hào)副壩45.9m標(biāo)高水閘處，由東北向西南流經(jīng)白泥坑濕地，穿丹平公路后分為兩支，右支向西南匯入白泥坑水，左支向南分流，在丹竹頭電站處分兩條路徑匯入沙灣河干流，東深渠分流口控制斷面以上流域集雨面積1.46km2。

2.洪水計(jì)算

2.1 設(shè)計(jì)暴雨

采用《廣東省暴雨參數(shù)等值線圖》暴雨查圖法進(jìn)行設(shè)計(jì)暴雨分析計(jì)算。根據(jù)設(shè)計(jì)暴雨的地區(qū)分布規(guī)律，選取Cs/Cv=3.5，查圖得各時(shí)段的設(shè)計(jì)暴雨均值及相應(yīng)的變差系數(shù)Cv值，采用P-Ⅲ型理論頻率曲線，計(jì)算不同時(shí)段年最大設(shè)計(jì)暴雨，成果見表1。

表1 設(shè)計(jì)暴雨成果表

2.2 設(shè)計(jì)洪水

根據(jù)設(shè)計(jì)暴雨成果，采用《廣東省暴雨徑流查算圖表》（使用手冊）中綜合單位線法推求河道各控制斷面設(shè)計(jì)洪水。根據(jù)《廣東省暴雨徑流查算圖表》（使用手冊），查得本流域的暴雨分區(qū)屬于珠江三角洲Ⅶ分區(qū)。

2.2.1 不考慮東深渠分流

采用綜合單位線法計(jì)算河道各控制斷面設(shè)計(jì)洪水，成果見表2。

表2 不考慮東深渠分流下河道各控制斷面設(shè)計(jì)洪水

2.2.2 考慮東深渠分流

采用分流比試算法計(jì)算東深渠分流至東深分流渠分流比。該方法根據(jù)東深渠分流口及左右分汊河道實(shí)測斷面，先假設(shè)分流比，根據(jù)左右分汊河道的水位流量關(guān)系，計(jì)算左右分汊河道各頻率的水位，進(jìn)而采用Mike11水動(dòng)力模型向上游推算水面曲線，直至分流口處水位相等，即確定東深渠與東深分流渠分流比。根據(jù)東深渠左右分汊河道分流比，進(jìn)一步確定東深渠分流下各控制斷面設(shè)計(jì)洪水，成果見表3。

表3 考慮東深渠分流下河道各控制斷面設(shè)計(jì)洪水

3.壅水分析

3.1 Mike11 數(shù)學(xué)模型原理

本次采用MIK E11數(shù)學(xué)模型中的水動(dòng)力學(xué)模型（HD Model）對(duì)建設(shè)箱涵前后的水面線進(jìn)行計(jì)算。Mike11 HD水動(dòng)力學(xué)模型是Mike11的核心模塊，其理論基礎(chǔ)是圣維南方程，由連續(xù)方程和運(yùn)動(dòng)方程組成:

式中，Q為過流流量；x為空間坐標(biāo)；A為過流斷面面積；t為時(shí)間坐標(biāo)；q為單位長度旁側(cè)入流流量；α為動(dòng)量校正系數(shù)；h為水位；C為謝才系數(shù)；g為重力加速度；R為水力半徑。

3.2 邊界條件

MIKE11 數(shù)學(xué)模型上游為流量邊界條件，下游為水位邊界條件。本次上游邊界采用河道50年一遇設(shè)計(jì)洪水成果，下游邊界根據(jù)《深圳市沙灣河流域水環(huán)境綜合整治工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》（2015年），白泥坑水河口50年一遇的設(shè)計(jì)水位為37.98m。

河道糙率根據(jù)《水力計(jì)算手冊》所列河道糙率取值，漿砌石材質(zhì)斷面糙率n取0.015～0.025，混凝土材質(zhì)斷面糙率n取0.012～0.018，良白路-鐵東路箱涵斷面糙率取值0.015，箱涵下游河道斷面多為混凝土材質(zhì)，糙率取0.016，箱涵上游為天然河道段，糙率取0.030。

3.3 模型結(jié)果分析

根據(jù)邊界條件，采用Mike11一維水動(dòng)力模型計(jì)算分析建設(shè)箱涵前后的水面線。模型模擬范圍長約2.29km，其中上游邊界距離擬建箱涵約0.84km，下游邊界距離擬建箱涵約1.40km。建設(shè)箱涵前后河道水面線成果對(duì)比如表4所示。

由表4可知，在50年一遇設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)下，良白路-鐵東路箱涵上游水位有一定水位壅高，最大水位壅高為0.002m，壅水曲線全長424m。

表4 建設(shè)箱涵前后河道水面線成果對(duì)比表

4.結(jié)論

（1）不同重現(xiàn)期來水條件下，東深渠左、右分汊分流比較穩(wěn)定，分流口右分汊占總流量的47%左右，其中考慮東深渠分流后，白泥坑水50年一遇洪峰流量為58.4m3/s。

（2）擬建箱涵建成后，當(dāng)發(fā)生50年一遇洪水時(shí)，白泥坑水上游最大水位壅高為0.002m，壅水曲線全長424m，下游河道水位無明顯變化。因此，箱涵建成后不會(huì)對(duì)河道行洪安全造成明顯不利影響。