復(fù)雜河網(wǎng)地區(qū)航道整治工程對防洪的作用研究

摘要：將復(fù)雜河網(wǎng)地區(qū)航道整治工程運用到防洪項目中。根據(jù)工程概況確定施工工藝流程，依據(jù)實際施工條件實施航道整治工程，分析航道整治工程對防洪的作用、洪水位降低的作用、流場流態(tài)穩(wěn)定的作用，分析結(jié)果表明，復(fù)雜河網(wǎng)地區(qū)航道整治工程對防洪具有積極作用，對減少侵蝕對庫岸的影響、減緩彎道發(fā)展趨勢、促進河勢穩(wěn)定具有重大意義。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜河網(wǎng)地區(qū)；航道整治工程；防洪；平衡防洪近年來，隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，水運因其運輸物品體積大、污染小等優(yōu)點而日益重要。然而，考慮到河網(wǎng)區(qū)內(nèi)水流運動極其復(fù)雜，在實施相關(guān)工程措施后，流入流域的流量分布和流速分布將會發(fā)生變化，這將會影響到流域的洪水控制［1］。因此，引入水道調(diào)節(jié)后，用水動力學(xué)模型探索河網(wǎng)水流，評估整治工程防洪影響，研究調(diào)水與防洪的關(guān)系，平衡防洪與航道之間的矛盾至關(guān)重要。

1工程概況

本文以水陽江、青弋江、漳河流域構(gòu)成的復(fù)雜河網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用丹麥DH建立河流的水力學(xué)模型，模擬河道整治前后的水流變化。該水系包含兩江一河四湖，因人工調(diào)水導(dǎo)致湖面面積縮減。水陽江為主干流，經(jīng)多支流匯合，流經(jīng)多地后稱為運糧河，流經(jīng)華津后稱谷溪河，流經(jīng)魏家德后稱回清河。山川被淹沒之后，流入長江。青弋江位于水流中心，有7 100 km2的水流面積，麻川和蜀溪是其兩個主要支流。這兩條河匯合后，被稱為“嘗溪”。其到達陳村作為上游地帶，在陳村峽谷之后，被稱為青弋江。同時，穿越?jīng)芸h地區(qū)和西河市到達灣沚，被稱為最低點。有兩條河流從清水河流經(jīng)長江到達蕪湖，另一條從長江流經(jīng)青山河到達當(dāng)涂。青弋江的主要支流是回水河，流域面積1 072 km2。水陽江、青弋江、漳河流域水系概化如圖1所示。

2航道整治工程對防洪的作用分析

2.1航道整治工程

蕪申運河橫跨安徽、江蘇、上海等省市，連接長江與太湖水系，位于水陽河下游和青弋流域，是全國水運要道及長江三角洲高等級水道網(wǎng)之一，也是安徽骨干水道。通過蕪申運河安徽段，可實現(xiàn)皖江長江三角洲航道網(wǎng)的高效聯(lián)通，促進安徽航道區(qū)域發(fā)展［2］。

蕪申渠安徽段只能季節(jié)性運營。青戈水道進入長江后經(jīng)多地至黃池河，總長37.9 km，規(guī)劃按照二級標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，含2條水道。規(guī)模為45 m寬、3.2 m深航道，最小彎半徑480 m，凈高7 m。運河整治工作含刷坡、切灘、護岸等。

2.2工程實施對防洪作用計算分析

水利工程規(guī)劃涉及防洪調(diào)洪，實施在城原與港口保護區(qū)修繕?biāo)畻钍泻佣渭敖⒁?，針對現(xiàn)狀與規(guī)劃，制定出兩種計算方案。

2.2.1航道整治工程對洪水位降低的作用

基于水利現(xiàn)狀條件，表1展示了2013—2023年典型年航道整治工程前后的計算結(jié)果。

從表1中可以看出，青弋江尾水調(diào)節(jié)實施后，各主控站各典型年份的水位沒有變化或下降。2013年工程實施后，水陽河水流量年內(nèi)下降到平均水平。

表2顯示在規(guī)劃條件下，2013、2019、2023年航道整治工程前后計算結(jié)果。

根據(jù)表2青弋江航道整治工程實施后，各主控站的航道水位與典型年份保持不變或有所下降。2019年洪水航道整治實施后水陽江中游河道的河道分流也逐年減少。

2.2.2航道整治工程對流場流態(tài)穩(wěn)定的作用

采用的二維水流模型由丹麥水利所開發(fā)，其連續(xù)方程如下：zt+px+qy=S（1）水流運動方程：pt+xp2h+ypqh+ghzx+

gphp2h2+q2h2c2-Ωq-Epx2+qy2=Sx（2）式中，pq為單寬流量，z為水位，E為渦粘系數(shù)，s為含源匯項Xy分量，S為源，Q為科氏力，h為水深。

河流區(qū)域面積的計算采用矩形網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。如果方程是離散的，則矩形網(wǎng)絡(luò)中的變量由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定義，單寬流量的速度由每個方向上最近的節(jié)點定義采用數(shù)值法計算。根據(jù)南水北調(diào)的位置和特點，建立了清水景山橋、黃池城區(qū)擴建與再接納、光明村擴建與再采納3個計算區(qū)。

3施工效果分析

荊山橋至清水鎮(zhèn)工程段的數(shù)字化地形施工結(jié)果顯示，工程前后洪水流速發(fā)生了顯著變化，具體數(shù)據(jù)如下所述：

在斷面1，現(xiàn)狀水利工程條件下，工程前的斷面最大流速為0.74 m/s，工程后增至1.42 m/s；至南岸基點的距離從145 m變?yōu)?55 m；南岸近岸流速從0.13 m/s增加到0.16 m/s，北岸近岸流速則從0.17 m/s增至0.42 m/s。在規(guī)劃水利工程條件下，斷面最大流速從0.63 m/s略增至0.74 m/s，南岸和北岸近岸流速也有所增加，但增幅較小。

斷面2的情況類似，現(xiàn)狀水利工程下，斷面最大流速從0.84 m/s增加到1.42 m/s，南岸近岸流速從0.55 m/s大幅增至1.49 m/s，北岸近岸流速略有增加。規(guī)劃水利工程下，斷面最大流速變化不大，但南岸近岸流速顯著增加，北岸近岸流速也有所增加。

斷面3在現(xiàn)狀水利工程條件下，斷面最大流速從0.72 m/s增加到1.42 m/s，南岸近岸流速從1.42 m/s增至5.38 m/s，北岸近岸流速也有所增加。規(guī)劃水利工程下，斷面最大流速和南北岸近岸流速均有所增加，但增幅相對較小。

斷面4和斷面5的情況也呈現(xiàn)出類似的趨勢，即工程后斷面最大流速和近岸流速普遍有所增加。特別是在斷面5的現(xiàn)狀水利工程條件下，斷面最大流速從0.79 m/s大幅增加至1.74 m/s，南岸近岸流速從1.75 m/s增至3.98 m/s，北岸近岸流速也有顯著增加。

航道整治后，荊山橋至清水鎮(zhèn)大城單元進行擴建，過流斷面增大，曲線半徑提升，有利于減輕庫岸侵蝕，穩(wěn)定河勢［3］。

4結(jié)語

工程項目計劃應(yīng)采取保護新建堤防措施，數(shù)學(xué)模型建議加強觀察與保護。根據(jù)二維數(shù)值模擬計算，堤防在工程擴建后，隨著尾水調(diào)節(jié)的實施，工程斷面流量總體下降，主要向南岸過渡，已采取保護措施。南岸水流的速度在該項目低迷的部分地區(qū)有所增加。建議加強觀察，以平衡防洪與航道框架之間的矛盾，具有重大意義。

參考文獻：

［1］孔維博，范春梅，彭爾瑞，等.CVOR在山區(qū)河道整治植被恢復(fù)綜合評價中的應(yīng)用研究［J］.環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2023，35（2）：3338.

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［3］曾濤.地面三維激光掃描技術(shù)在寬淺河道整治工程測量中的應(yīng)用［J］.水電站機電技術(shù)，2023，46（1）：103106.