江西万年工业园区化工产业园区防洪评价报告

目录1概述 11.1项目背景11.2评价依据11.2. 1法律法规11.2.2部门规章21.2.3规范 21.2.4报告编写依据 21.3技术路线及工作内容32基本情况52.1建设项目概况 52.1.1建设地点52.1.2化工园区情况及主要工程规模和主要技术指标52.1.3化工园区及工程布置及施工要求62.1.5建设安排62.2河道基本情况 62.2.3化工园区河道概况 82.2.4地质 92.3现有水利工程及其它设施情况112.3.1畲湾联圩112.3. 2石镇圩 112.3.3群英水库112.3.3化工园区附近堤防和其它水利工程情况122.4水利规划及实施安排133河道演变 133.1河道历史演变概况133.2河道近期演变分析143.3河道演变趋势分析144防洪评价计算154.1水文分析计算154.1.1水文资料情况154.1.2水位流量关系164.1.3洪水调查184.1.4设计洪水184.2壅水分析计算214.2.1水面曲线法214.2.2数学模型254.2.3成果分析294.3河势影响分析计算294.3.1建码头前后河段流速分布分析294.3.2建码头前后河段流场分析334.3.3右岸堤防近岸流速流向变化344.3.4冲刷分析计算364.4排洪沟对园区防洪的影响385防洪综合评价385.1河道演变概况、趋势分析385.2对现有水利规划的关系与影响分析395.3与现有防洪标准的适应性分析395.6对现有防洪工程影响分析415.7对防汛抢险的影响分析425.8建设项目防御洪涝的设防标准与措施是否适当425.9对第三人合法水事权益的影响分析426工程影响防治措施437结论与建议 43附图目录附图2.1 建设项目所处地理位置图；附图2.2 建设项目所在河段河势图；附图2.3万年港综合码头工程总平面布置图；附图2.4万年港综合码头工程平面图；附图2.5 码头工程所在河道防洪工程现状图；附图4.1乐安河水系及水文站点图；附图4.2 石镇街水文站洪峰流量频率曲线图；附图4.3 虎山水文站洪峰流量频率曲线图；附图4.4 水文分析断面布置图；附图4.5码头工程河段设计洪水水面线图;附图4.6数学模型分析网格图；附图4.7数学模型材质分区图；附图4.820年一遇洪水建码头前流速分布图;附图4.920年一遇洪水建码头后流速分布图;附图4.1020年一遇洪水工程建设前流场图；附图4.1120年一遇洪水工程建设后流场图；附图万年港综合码头河道地形图。江西万年工业园区化工产业园区防洪评价报告1概述1.1项目背景江西万年工业园区化工产业园区（以下简称化工园区）位于万年县北部，石 镇镇与梓埠镇交界之地，规划面积为5.587平方公里（约8400亩），化工产业区 北邻乐安河，群英水库排洪沟从化工园区中穿过，化工园区在乐安河左岸建有配套 交通设施万年港综合码头。2010年11月江西万年工业园区委托上饶市水利科学研 究所承担江西万年工业园区化工产业园区防洪评价报告的编制工作。1.2评价依据1.2.1法律法规1、中华人民共和国水法，（2002年8月29日第九届全国人民代表大会 常务委员会第二十九次会议通过）；2、中华人民共和国防洪法，（1997年8月29日中华人民共和国主席令 第88号公布）；3、中华人民共和国河道管理条例，（1988年6月10日国务院第3号发 布）；1.2.2部门规章4、江西省实施中华人民共和国水法办法；5、江西省实施中华人民共和国防洪法办法（2001年10月19日江西省 第九届人民代表大会常务委员会第二十六会议通过）；6、水利部河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则，（试行）水 利站办公厅文件办建管200409号，2004年8月5日发布；7、江西省河道管理条例（第二次修正）2001年12月22日；1.2.3规范10、水利水电工程设计洪水计算规范（SL44-2006）11、堤防工程设计规范（GB50286-98）；12、防洪标准（GB50201-94）；13、公路路工程水文勘测设计规范（JTG C30-2002）。1.2.4报告编写依据城市建设研究院深圳分院编制化工产业区土地利用规划图；江西万年工业园区化工产业园区提供的化工产业区有关情况介绍；江西省港航设计院编制万年港综合码头工程设计书；江西省水利规划设计院编制的饶河流域规划报告；万年港综合码头工程布置图；万年港综合码头平面立面图；石镇街水文站实测水文资料系列；虎山水文站实测水文资料系列；化工产业园区地形图；万年港综合码头附近河道地形图（1： 1000）；江西省水利工程基础信息查询系统（江西省水利科学研究院）；上饶地区水文分局乐安河设计洪水水面线分析（1996年）；河床演变及整治水利电力出版社（1980年）；公路桥涵设计手册之（桥位设计）人民交通出版社（1991年）万年县志（2000年7月）；上饶市水利志。1.3技术路线及工作内容根据化工园区地理位置、河流分布、地形情况，对化工园区防洪情势有影响 的主要因素有：1、化工园区北部的乐安河及建于乐安河左岸的万年港综合码头，2、流经化工园区的群英水库排洪沟。根据化工园区的规模、河道情况、实测水文 资料，调查历史洪水、现场调查勘测资料推求了相关站及码头河段断面的设计洪 水，依据水力学经验公式对码头工程在抬高水位及范围、流速等方面的影响进行分 析计算，通过对建码头前后的水面线、壅水、水流流态等的分析比较对码头对化工 园区的防洪影响及计算分析群英水库排洪渠排洪对化工园区的防洪影响后作出化工 园区防洪综合评价。万年港综合码头工程位于万年石镇镇乐安河河段上，由于该河段处于鄱阳湖 洪水和上游江河洪水影响的交会处，既有湖洪影响又有河洪影响。考虑到湖洪影响 主要表现为洪水顶托、流速减小，建码头对河道行洪的影响相对河洪来说要小。因 此，本报告在进行的防洪评价时主要研究河洪状态下码头建设前后的水面线、壅 水、水流流态等，并据此做出拟建码头建成后对化工园区的防洪影响综合评价。主要工作内容有：搜集了工程所在地区域、流域的自然地理、社会经济情况，水文气象资料， 历史洪水调查资料；搜集了工程河段影响范围内水利设施、跨河建筑物的基本情 况。对工程河段进行了地形测量、“98 ”洪水调查。在此基础上进行有关的河段的 设计洪水、水面线、壅水、冲刷等分析计算和影响分析，提出化工园区防洪评价报 告。本报告除特别说明外，水位及高程资料均采用吴淞基面。测量时高程采用石 镇街水文站的高程系统。2基本情况2.1建设项目概况2.1.1建设地点根据化工产业区有关情况介绍，化工园区于石镇镇与梓埠镇交界处的乐 安河左岸边，万年港综合码头工程距上游石镇街水文站约2.0km。建设项目所处地 理位置图见附图2.1，建设项目所在河段河势图见附图2.2。2.1.2化工园区情况及主要工程规模和主要技术指标化工产业区位于万年县北部，石镇镇与梓埠镇交界之地，规划面积为5.587 平方公里（约8400亩），目前已有万年县第二水厂、莹光化工、凯吉医药、华邦 药业、恒祥医药等企业入园。万年港综合码头工程规模为2X500吨级泊位；码头沿河岸布置，长394.4 米。1、码头建筑物等级为:水工11级；2、码头设计高水位:+22.16米（10年一遇洪水）；3、码头设计低水位:+13.23米；4、码头前沿顶标高:+22.30米；5、码头设计前沿底高程:+11.03米；6、施工水位高程：+14.50米；7、本工程堆货荷载取20KPa；汽车荷载20吨；8、设计船型500t级货船。码头详细情况见附图2.3万年港综合码头工程总平面布置图，附图2.4 万 年港综合码头工程平面图。2.1.3化工园区及工程布置及施工要求根据化工产业区土地利用规划图，化工园区的道路、排洪沟按规划建 设。根据万年港综合码头工程设计书，万年港综合码头工程，港区堆场、仓 库的布置与泊位相匹配，并与码头岸线相平设置，结合地形在码头后方地势较高处 设置化工储罐区。码头采用现浇片石混凝土挡墙构造，墙后回填中砂和回填土。2.1.5建设安排化工园区建设将按规划进行。2.2河道基本情况2.2.1地形地貌化工园区位于乐安河下游。乐安河位于东径1164211805北纬 28592937之间，乐安河发源于皖赣边境的五龙山西侧婺源县境源头村， 自东向西流经婺源、德兴、乐平、万年，在波阳县与昌江汇合为饶河。乐安河支流 众多，有15条集水面积大于100Km2的支流，从源头至婺源太白为上游段，主要是深山区、浅山区，部分为高、中丘陵，地东高西低，山岭起伏，河长 61.4km，平均坡降为1%。；太白至虎山为中游段，为山区、丘陵混合区，山势平 缓，河谷渐宽，河长83.6km，平均坡降为0.34%。；虎山以下为下游段，平均坡降 为0.065%。，河谷开阔进入平原地区，耕地骤增，山岭较少，多为冲积平原地带。 流域内植被较完好，复盖率约70%左右。乐安河主河长279Km，万年石镇街水文站 以上流域面积为8367Km2。化工产业区位于万年县北部，石镇镇与梓埠镇交界处的低山丘区，地面高程 一般在20-30m，局部在40-50m（黄海高程），排洪沟在园区内长2.8km。2.2.2水文气象乐安河流域地处亚热带湿润东南季风区，气候温和，光照充足，雨量丰富。 流域内多年平均降雨量为1879mm。上游婺源、德兴为我省三大多雨区之一，多年 平均降雨接近2000mm，下游万年、波阳县则小于1700mm。由于地形的影响，降雨 从流域东北向西南递减，且地带性明显。由于受季风气候影响，降雨的季节分配很不均匀，一般每年四月份前后，夏 季风开始盛行，雨量开始增加，五月至七月初，冷暧气流交绥于江南地带，降雨量 猛增，四至六月降雨量占年降雨量的50%，七月至九月受副高控制，除地方性雷阵 雨和台风雨外，雨量较少，约占年降雨量的18%，1-3月份降雨量占年降雨量的 21%，10-12月降雨量占年降雨的11%，降雨量的年际变化也很大，最大年降雨量一 般是最小年降雨量的2倍以上。乐安河径流量的变化趋势与降雨其本相似，多年平 均径流量为88.23X108m3（石镇街水文站），径流的年内分配，大部分也集中在4 至7月，占年径流的6570%，最大月径流量多出现在6月或7月，约占年径流的 22%，最小月径流量一般出现在12月，约占年径流量的1.5%。乐安河是一个洪水多发地区，历史上有过多次大洪水的记录，如1878、 1882、1935 年，建国后，1955、1967、1973、1989、1992、1993、1995、1997 也 发生了较大洪水，乐安河的洪水过程，一般发生在4至7月的主汛期，上游洪水过 程一般为3天，中下游为5天，大洪水过程可持续8天左右。乐安河大致在万年县石镇街以下为鄱阳湖尾闾区，受鄱阳湖洪水控制，以上 则主要受河洪控制。2.2.3化工园区河道概况乐安河大致由东向西，流至乐平乐港镇古脑张家开始分支，又在万年县境内 石镇镇下孙村合口，中间形成一个大洲，故称中洲，在中洲下游3.6km处河道又有分叉。拟建码头位于石镇街水文站下游约2.0km处,下游约600m处为乐安河两支分 叉口，拟建码头位于河道弯道左岸凹岸处，右岸是畲湾联圩。综合码头地处河流相冲洪积平原地貌单元，地面高程为1219m拟建码头所 处河流为自东向西流向，河面水域宽约300m左右，勘测时河道水深最深约 10.0m，码头区岸坡处于自然稳定状态，勘测期间未发现不良地质现象。根据实测断面资料和地形图，综合码头河段河岸线明显，河岸为陡坡。左岸 台地宽约160-230m，原为农田，地面高程一般为18m左右，综合码头就建在这片 台地和后面的山坡上；右岸台地是1020m宽的滩地，然后是畲湾联圩，畲湾联圩 堤顶高程一般为23.00m左右，畲湾联圩内地面高程一般为16 19m。群英水库排洪沟在化工园区综合码头下游汇入乐安河，天然流域面积约 6km2，平时为水库灌溉水渠，当水库发生设计洪水时则为水库的排洪沟。2.2.4地质万年的地质发展经历了中元古代早期、晚元古代、泥盆纪、石炭纪、二叠 纪、三叠纪、侏罗纪、第三纪、第四纪等地质演变，地壳多期次裂解、伸展和造 山，多期次岩浆活动，构造了区域地质历史的显著特点。第四纪以后，区内山丘、 水系、平川基本上处于现今状态，地壳以间歇性抬升为主，在河流两岸及山间凹地 沉积粘土、砂和砾石层。万年区内地层出露主要有中元古界双桥山群，其次为古生界泥盆系、石炭 系、二叠系、中生界白垩系和新生系第四系。工程建设区域附近主要是石炭系 （C）、二叠系（P）和第四系。石炭系位于石镇镇西山砂金矿底部；二叠系出露于 湖云白马一一大黄刘家一一石镇一带，呈不整合覆盖于中元古界双桥山群浅变质岩 层之上，为海相、海陆交替相沉，主要发育有下统鸣山组（P1m）、上统乐平组（P2L）、上统长兴组（P2C）；第四系主要分布于河流两旁低洼处，主要有中更新 统进贤组（QP2j），厚714m，为红、黄褐色粘土、网纹红土、角砾石层；上更新 统莲塘组（QP3L），厚数米至数十米，分布在河流两岸，构成II级阶地，低于III级 阶地35m，下部为砂砾石层，上部为棕黄色砂层、亚砂土、亚粘土；全新统联墟 组（QhL），厚713m，为亚砂土、亚粘土层。万年处于九岭地体南缘，东南部为赣东北断裂（东乡一一德兴茅桥一一歙 县）与怀玉地体相接壤。构造表现为基底褶皱，韧性变形强烈；盖层褶皱，脆性断 裂较弱之特性。盖层褶皱贫乏，被断面破坏均不完整，仅见背斜或向斜的一翼，走 向北东或近东西向，主要有湖云白马一一石镇地区北东向背斜和大源荷溪一一盘岭 地区近东西向向斜。万年地处乐安河上游，鄱阳湖东南。境内地貌类型以岗地、丘陵为主，辅以 滨湖平原，属于丘陵地区。拟建码头区地貌属于侵蚀堆积平原，地势平坦，水流缓 慢，上游带来泥沙大量堆积，底蚀、侧蚀几乎停止。按地貌单元特征，可分为一级 阶地和河漫滩堆积盆地；按地貌成因，可分为圩区平原和河谷平原。2.3现有水利工程及其它设施情况2.3.1畲湾联坪畲湾联圩位于鄱阳县、乐平市境内乐安河下游北岸。畲湾联圩起于乐平市观 音峰乡观音峰村，止于鄱阳县芦田乡庙下李，全长23.88km，堤顶高程 24.0024.940 m,堤顶平均宽度4.50m,堤顶路面型式为土路面，左右岸平均堤距 500 m，左右岸最小堤距260 m。堤防设计洪水标准为20年一遇，设计洪水位为 23.91m,保证水位为22.59m，警戒水位为19.39山。历史最高水位为23.53m，发 生日期为1998年7月24日。畲湾联圩保护面积64km2。其中保护城镇一个，保护村庄34个，保护人口 6.23万人，保护耕地面积0.393万公顷，保护17公里县乡公路。2.3.2石镇圩石镇坪位于石镇镇下游至黄巢山之间，长约1.6km，根据实测地形、断面资 料，石镇圩堤顶高程在24.6325.62m之间，堤顶宽一般为6.0m，堤高为5m左 右。2.3.3群英水库通过园区的排洪沟为群英水库渠系和排洪沟，因此，上游群英水库对园区的 防洪影响需考虑。群英水库位于梓埠镇陶岭村，建于1971年，坝址集水面积6.45km2,外引流 域面积10.39km2,实际有效控制流域面积16.84km2,是一座以灌溉为主，兼顾养 殖的多年调节水库。水库大坝为均质土坝，坝顶高程32m，宽5m，坝长450m，最 大坝高12,5m。百年一遇设计水位30.63m，相应库容838.5X104m3，相应入库洪 峰85.5m3/s，下泄洪峰44.7 m3/s。千年一遇设计水位30.90m，相应库容 1600X104m3，相应入库洪峰126.4 m3/s，下泄洪峰53.9 m3/s。水库正常蓄水位 30.00m，相应库容843X104m3，兴利库容838.5X104m3，死水位22.1m，死库容 45X104m3。水库汛限水位28-29m。水库洪水调度原则是：汛期由洪道闸门或放水涵管控制水位，设计洪水时打 开洪道闸门泄洪，超标准洪水时关闭引水闸或破副坝。水库历史最高水位29.86m，发生在1995年6月6日，洪道最大下泄流量度 30m3/s。水库排洪沟（70排沟），全长7.6km，实际通过流量20 m3/s （排洪沟平面 布置见附2.6）。2.3.3化工园区附近堤防和其它水利工程情况化工园区所处河岸的对岸是畲湾联圩，畲湾联圩堤顶宽6-7m,堤底宽约40m 左右，堤顶高程为24.75-25.32m，迎水坡1： 3,背水坡1： 2.0，堤防类型为土 堤。石镇圩堤顶高程在24.6325.62m之间，堤顶宽一般为6.0m，堤高为5m左 右。化工园区码头工程所在河道防洪工程现状见附图2.5。2.4水利规划及实施安排根据江西省饶河流域规划报告，工程河段无规划水利工程和航运工程， 乐安河乐平以下以防洪航运为主。3河道演变河道演变是在水流与河床相互作用下，河道形态的变化，指近代冲积河道的 演变发展。河床演变是具有不恒定的进出口条件及复杂可动边界的水沙两相流运动 的一种体现形式，河床影响水流结构，水流又反过来影响河床变化。3.1河道历史演变概况码头地处河流相冲洪积平原地貌单元，地面高程为1219m拟建码头所处河 流为自东向西流向，河面水域宽约300m左右，勘测时河道水深最深约10.0m，码 头区岸坡处于自然稳定状态，勘测期间未发现不良地质现象。河床质多为细沙砾。码头河段处于乐安河下游区段，河道属于弯曲型或蜿蜒型河段，河床坡度较 平缓，水流对河床的作用主要表现为对沙砾的输移。弯曲型或蜿蜒型河段的主要特 点为：中水河槽具有弯曲外形，深槽紧靠凹岸，边滩依附凸岸，凹岸冲蚀，凸岸淤 长，河身在无约束条件下向下游蜿蜒蛇行，在有约束条件下平面形态基本保持不变，前者通称自由弯道，后者通称约束弯道。拟建码头河段左岸为山丘地，右岸为 畲湾联圩，因此该河段为约束弯道。码头河段左岸有一片的农田，说明岸线稳定、河岸稳定。右岸为滩地和畲湾 联圩，受畲湾联圩的保护河岸基本稳定。3.2河道近期演变分析码头处于乐安河下游区段，河床坡度较平缓，水流对河床的作用主要表现为 对沙砾的输移。根据码头河段上游石镇街水文站1980年至2008年河道监测成果， 河床处于接近输沙平衡状态，河道冲淤趋于平稳。通过历年地形图比较，河岸线变 化不大，河势基本稳定。3.3河道演变趋势分析由于码头河道河床处于接近输沙平衡状态，河道冲淤趋于平稳；码头河段岸 坡经历了 98洪水的冲击岸坡依然稳定。码头建成后，挤占了洪水时河道行洪断 面，改变河道中的水流状态，河床也相应调整，即在码头上游，因码头水下工程壅 水作用，流速减小，产生淤积；在码头附近，因过流断面缩小，流速加大，产生冲 刷。但河道演变趋势不会发生大的变化，河道将继续保持稳定。图3.11980-2008年石镇街水文站河道断面演变图4防洪评价计算4.1水文分析计算4.1.1水文资料情况石镇街水文站：石镇街水文站位于万年县石镇镇，集水面积为8367 km2，该 站设立于1950年2月，开始观测水位、雨量，1957年增加流量测验，1962年停测 流量，1980年恢复流量测验至今。该站测验河段不够顺直，上、下游各有一个大 弯道，使河道呈U形，两岸均有堤防，在右岸上游100m有支流汇入，下游35km处 本河汇入饶河，本河段常受鄱阳湖及昌江涨水顶托影响；测流断面两岸均为沙土， 左岸有部分岩石露头，河床为卵石夹沙组成，左岸岸坡用块石叠砌，形成陡岸。水 位采用吴淞基面，换算黄海基面改正值为-1.76m。实测最高水位为23.53m，发生 在1998年，实测最大流量为7800 m3/s，发生在1998年。历史大洪水年份为1955 年，洪峰流量为9360立米/秒，重现期为54年，在调查期内排第一位，1954年， 洪峰流量为8470立米/秒，在调查期内排第二位。虎山水文站：虎山水文站位于乐安河中游，集水面积为6374 km2o 1952年设 立，测验项目除水位、雨量、流量、沙量、蒸发量等。虎山水文站测验河段基本顺 直，长约1000m，基本水尺断面上游有一处近90的大湾道，断面左岸有洲滩。断 面呈U形，两岸较陡，基本稳定。水位采用吴淞冻结基面，换算黄海基面改正值为 -1.84m。实测最高水位为30.73m，相应流量为10100 m3/s，发生在1967年。历史 大洪水年份为1882年，洪峰流量为13000立米/秒，重现期为127年，在调查期内 排第一位，1935年，洪峰流量为10700立米/秒，在调查期内排第二位。乐安河水系及水文站点见附图4.1。4.1.2水位流量关系石镇街水文站测流河段不够顺直，上、下游各有一个大弯道，使河道呈U 形，两岸均有堤防，在右岸上游100m有支流汇入，下游35km处本河汇入饶河，本 河段常受鄱阳湖及昌江涨水顶托影响；测流断面两岸均为沙土，左岸有部分岩石露 头，河床为卵石夹沙组成，左岸岸坡用块石叠砌，形成陡岸，河道及两岸河势基本 稳定。该站水位流量关系受鄱阳湖和昌江涨江顶托影响，水位流量关系点据散乱， 根据技术路线，我们依据历年实测最大流量的水位流量数据，建立河洪情况下的水 位流量关系综合线，本次分析采用河洪情况下的水位流量关系综合线。表4.1石镇街站河洪情况下的水位流量综合关系表（流量：m3/s）水位流量水位流量13332041001412521510015500226160161100237500171780249000182510251080019328026128004.1.3洪水调查根据分析需要，在化工园区码头上游的6.8km、4.0km处调查到1998年大洪 水洪痕高程为21.79m、21.90m，工程河段洪水面比降平均为0.000035。表4.298洪水调查成果表序号位置水位可靠程度洪水比降1码头上游6.8km21.9供参考2码头上游4.0km21.79供参考0.000043石镇街站（码头上游1794m）21.74（实测）可靠0.00003中华人民共和国江西省洪水调查资料详细刊布了乐安河流域的洪水调查 成果，乐安河虎山、石镇街的历史洪水调查成果摘录见表4.3。表4.3乐安河中下游历史洪水调查成果表站名发生年份流量（m3/s）重现期（年）备注石镇街站1955936054调查19548470调查虎山站188213000127调查19351070065调查4.1.4设计洪水4.1.4.1水文站设计洪水石镇街站1980年以来的年最大流量系列为实测，历史大洪水调查到1955 年，推算洪峰流量为9360 m3/s，为调查到的历史最大洪水，历史洪水位重现期均 按调查起讫年法确定。根据19802008年实测洪峰流量和历史洪水，排频计算，经 P-III曲线适线得到石镇街水文站的设计洪峰流量。虎山站19852以来的年最大流量系列为实测，历史大洪水调查到1882年、 1935年，推算洪峰流量分别为13000 m3/s、10700 m3/s，在调查期内排第一位、 第二位，历史洪水位重现期均按调查起讫年法确定。根据19522008年实测洪峰流 量和历史洪水，排频计算，经P-III曲线适线得到虎山水文站的设计洪峰流量。设 计洪水成果见表4.4，频率曲线见附图4.2、4.3。表4.4设计洪水成果表站名集水面积（km2）均值(m3/s)CvCs/Cv设计洪峰流量2%5%10%石镇街站83674565.90.463.01020086307370乐安河设计洪水水面线分析成果51000.472.71137397008308虎山站63744482.40.4753.01030086207330乐安河设计洪水水面线分析成果45960.483.01059488787530为分析设计洪水的合理性，采用上下游成果对照和其方成果对比，通过对照，本次成果上下游统计参数合理，与上饶水文局1996年的乐安河设计洪水水面 线分析成果对比，虎山站成果两者相差较小，石镇街站成果相差较大，主要是采用 资料系列造成的。本次分析资料系列较长，系列中包括了丰平枯，代表性较好，设 计洪水统计参数、计算成果更合理。4.1.4.2 码头断面设计洪水分析码头在石镇街水文站下游2.2km处，中间有一支流大黄水在码头旁汇入，汇 入面积6km2，由于码头断面的流域面积和石镇街水文站流域面积的差别很小，码 头断面设计洪水成果直接采用石镇街站的成果，见表4.5。表4.5码头断面设计洪水成果表序号设计洪水频率石镇街站设计流量（m3/s）码头断面设计流量（m3/s）120年一遇86308630210年一遇737073704.1.4.3排洪沟设计洪水根据群英水库洪水调度原则，排洪沟最大接纳水库泄洪流量为44.7 m3/s（百年一遇洪水），在二十年一遇洪水时水库不泄洪，排洪沟只有自然流域产生的 洪水，由于流域无实测水文资料，我们移用相同水文区内的面积相当的水文站实测 洪水设计成果。乐安河支流洎水上游支流直源水文站建于1982年，流域面积 9.2km2，采用直源站实测年最大流量系列进行频率计算，得直源站年最大流量设计 成果，设计参数为：均值=25.5, Cv=0.79, Cv/Cs=2.2，直接采用面积比的2/3次 方将直源水文站各频率的设计洪峰流量比拟至排洪沟流域。直源站年最大流量频率 曲线见附图4.12。表4.13采用水文比拟法推求的设计洪峰流量成果表断面频率（）面积5%10%直源站洪峰流量（m3/s）9.265.252.1排洪沟洪峰流量（m3/s）6.049.039.24.2壅水分析计算4.2.1水面曲线法分析河段从石镇街水文站断面到下游黄巢山断面总长为2.6km,共布设12个 水文分析断面，分别布设在弯道、河段转折处、工程控制点等位置。按四等水准要 求测量高程和大断面，高程统一采用吴淞基面。同时，进行了分析河段水下地形测 量、野外洪痕和河道情况调查测量，绘制了河道及周边地形图。水文分析断面布置 图见附图4.4。1、起算水位的确定为了分析河道水面线，根据河道情况，选择码头下游380m处的黄巢山断面作 为水面线计算的起算断面。黄巢山断面水位流量关系采用试算法确定：假设不同流 量级的黄巢山断面水位用柏努利能量方程计算上游石镇街水文站同流量的水位，根 据误差情况调整黄巢山断面水位，再进行试算直至误差小于等于0.01m为止，通过 试算确定一组不同流量的黄巢山断面水位即可建立对应石镇街水文站河洪情况下的 黄巢山断面水位流量关系。表4.6 黄巢山断面水位流量关系计算成果表流量黄巢山断面水位计算的石镇街站水位石镇街站综合线水位误差178016.9016.9917.00-0.01251017.8918.0018.000.00328018.8719.0019.000.00410019.8519.9920.00-0.01510020.8421.0021.000.00616021.8222.0022.000.00750022.7923.0023.000.00900023.7624.0024.000.002、水面线推求的基本公式水面线的推求采用能量守恒原理进行，其基本公式为:式中：5、上、下游断面的流速水头（m）；Z上、Z下上、下游断面水位（m）；hf、hj上、下游断面间的沿程水头损失和局部水头损失（m）；沿程水头损失计算采用如下公式：hf=L=（J 上+J 下）/2式中:河段的平均水力坡度;L上、下游断面间的间距（m）；n上、n下上、下游断面的糙率；R上、R下上、下游断面的水力半径（m）；V上、V下一一上、下游断面的平均流速（m/s）。另外对河槽局部地方有突出变化或障碍物均计算了局部水头损失。（1）河道扩大或缩窄的局部水头损失心法）扩大：E取-0.7 ；缩窄：E取0.5。(2)桥墩阻力的局部水头损失二EE取0.18 (圆墩)或0.35 (方墩)(3)支流汇入的局部水头损失(4)弯道的局部水头损失户心贷成)3、水面线的计算水面线的计算采用逐段试算法进行，从起算断面开始，逐段往上或往下推 算，试算的步骤是假设一系列所求断面的水位值，求得能满足能量方程式的Z值， 即为所求断面的水位。由黄巢山断面起算向上试算求得拟建桥河段频率为5%、10%的现状和建码头 后河道的设计洪水水面线。起算水位用设计流量查黄巢山断面河洪情况下的水位流 量关系线得，成果见表4.7。黄巢山断面图见附图4.6。表4.7水面曲线法起算断面水位流量表设计洪水重现期流量(m3/s)水位(m)备注20年一遇863023.5010年一遇737022.70糙率n根据水文站实测资料和98洪水调查资料推求，取值范围：主槽为 0.022-0.03，滩地为 0.035-0.05。洪水水面线计算成果见表4.7。设计洪水水面线见附图4.5。从表4.7水面线计算成果可看出，码头后的水面线较建码头前的水面线在码 头断面上游约0.2公里范围内有所抬高。水面线反映出，频率为5%建码头后码头 附近上游水位最大抬高为0.01m，频率为10%建码头后码头附近上游水位最大抬高 为0.01m。码头20年一遇水位为23.61m，10年一遇水位为22.78m。表4.7码头河段洪水水面线成果表断面编号断面名称河长5%洪水水位(m)10%洪水水位(m)建设前建设后建设前建设后1黄巢山023.5023.5022.7022.702码头下292.723.5923.5922.7722.773码头下沿365.623.6023.6022.7822.784483.923.6023.6122.7822.795码头上沿596.523.6123.6222.7922.806码头上734.823.6223.6222.8022.8071148.323.6623.6622.8422.8481707.423.6923.6922.8622.869桥下1971.323.6923.6922.8622.8610桥上2125.523.7323.7322.8922.89112303.223.7423.7422.9022.9012水文站2547.323.7423.7422.9022.904.2.2数学模型根据工程建设地点河道情况、工程可能影响范围，选取码头断面上下长约1150m的河道，作为二维数学模型和工程影响计算河道。一、基本原理以有限元素法求解根据水深平均理论而得之水深平均二维水流连续方程式及动量方程式如下:连续方程式:（3-2）动量方程式:（3-3）（3-4）式中，u,v:为水流流速的x,y分量x,y:平面直角坐标t :时间P :水的密度g :重力加速度z :河底高程h :水深:涡动粘性系数(紊流交换):外在曳引力，如底床摩擦、风、克利兹(Coriolis)作用力等若底床剪应力以曼宁公式表示，则可写成(ii 4 v J cosr - 2/i?ivsinL =?786/iVw 卜%in夕2网伽sin#其中，n:曼宁糙率系数Z：经验风剪力系数va :风速和方向（W）3：地球自转角速度W：风向与X轴的夹角6：地经纬度1.486：公制到英制单位换算系数如将(3-3)式和(3-4)式乘以h,可得基本动量方程式，其和(3-2)式连 续方程为本模式的基本方程：Ldu , du , du it 目).(cz 即h + hu 一 + 如叽 e + e. t +Xq + dt ex dy ： dx1 - qv- J - dx) (ir + v2- v2 cosy/ - 2Z?yvsin = 01.4WP/ j!/1 sin 甲2/j4Uvsin 0 = 0忽略风应力和地球自转影响上两式可简略为(3-5)伽 L dv dv h （目七./dz OR、灼+如&+% L &源+勺F?叫即+动 +L&W）二。1.486伊“（3-6）方程式（3-2）、（3-5）、（3-6）分别代表河流中水深平均的连续方程式、 X方向及Y方向的动量方程式。经过上述假设与估计适当的参数值，控制方程式中 的未知数为h、u、v三个，理论上应可由（3-2）、（3-5）、（3-6）式求解，但 在实际应用时，因边界几何形状有时极为复杂，通常上述偏微分方程无法求得解析 解，因此必须由数值方法求解，模式中所采用的为伽辽金（Galerkin）有限元素法。二、参数估值1、底床剪应力底床剪应力可以用曼宁糙率n值来表示，一般河道情况采用n值约为 0.020.05,仍需根据河道床质与滩地情况而定，根据码头建设所在河道情况，乐 安河主槽糙率取0.022，两岸滩地糙率取0.0350.05。2、涡动粘性系数（紊流交换）涡动粘性系数（紊流交换）即在方程式（3-5）、（3-6）中的exx、exy、 eyx、eyy等参数，表示紊流的交换率，其大小与紊流强度有关，一般取1000- 50000 之间。本次分析时取 exx=exy=eyx=eyy =1000。三、资料衔接和边界条件本次分析时先以水面曲线法计算整个河段的水面曲线，再根据码头附近的局 部河段，选择适当的上、下游控制断面，以水面曲线法计算结果作为上下游控制断 面的边界条件。下游出口选在黄巢山断面，边界条件为水位，上游进口选在7号断 面，边界条件为流量。具体数据见表4.8。分析网格、材质分区见附图4.6、附图4.7。表4.8各种计算方案水位、流量表洪水频率进口流量(m3/s)出口水位(m)5%863023.5010%737022.70四、模型验证本模型在信江上饶段、赣江丰城段用实测高水流量成果进行了验证，流速分 布与实测流速分布基本相同，流速误差不大于0.10m/s，水位误差不大于0.05m。五、计算结果通过计算，建码头后，10年一遇洪水码头上游最大壅水0.004m，平均壅水 0.0004m； 20年一遇洪水码头上游最大壅水0.007m，平均壅水0.0023m。4.2.3成果分析比较两种方法计算结果，采用水面曲线法的壅水值作为正式成果：10年一遇 洪水壅水0.01m，20年一遇洪水壅水0.01m，壅水长度200m。4.3河势影响分析计算基本原理及参数同4.2.2节。4.3.1建码头前后河段流速分布分析图4.1是20年一遇洪水码头中断面建码头前后流速分布图，图4.2是20年一 遇洪水码头下游45m断面建码头前后流速分布图，图4.3是20年一遇洪水码头下 游340m断面建码头前后流速分布图，图4.4是20年一遇洪水码头上游138m断面建 码头前后流速分布图，图4.5是20年一遇洪水码头上游552m断面建码头前后流速 分布图，对比分析建码头前后的设计洪水流速成果可知，由于建码头后，左岸滩地 人为填高了，挤占了部分行洪面积，使左岸滩地流速减小，由于天然情况下左岸滩 地流速本来就小，行洪能力有限，建码头后造成的影响相应就小。从表4.9、表 4.10中数据可知，20年一遇洪水时，建码头后除左岸滩地流速减小外，主槽流速 和右岸流速基本不变，建码头对流速的影响主要在码头区。10年一遇洪水的情况 相同。图4.15%洪水码头中断面建码头前后流速分布图右岸图4.25%洪水码头下游45m断面建码头前后流速分布图右岸图4.3 5%洪水码头下游340m断面建码头前后流速分布图图4.4 5%洪水码头上游138m断面建码头前后流速分布图右岸图4.5 5%洪水码头上游552m断面建码头前后流速分布图右岸表 4.1010%洪水建码头前后断面流速表(m/s)表4.95%洪水建码头前后断面流速表(m/s)断面编号断面名称左岸滩地流速(m/s)主槽流速(m/s)右岸滩地流速(m/s)建设前建设后建设前建设后建设前建设后1黄巢山0.350.352.172.170.650.652码头下0.330.331.831.830.370.373码头下沿0.350.161.721.760.330.3440.400.231.931.940.420.435码头上沿0.440.251.831.850.550.556码头上0.350.351.911.910.410.4170.470.471.831.830.450.4580.510.511.901.900.450.459桥下0.400.401.991.990.320.3210桥上0.340.342.022.020.490.49110.450.452.182.180.650.6512水文站0.600.602.242.240.460.46断面编号断面名称左岸滩地流速(m/s)主槽流速(m/s)右岸滩地流速(m/s)建设前建设后建设前建设后建设前建设后1黄巢山0.290.291.961.960.570.572码头下0.270.271.681.680.290.293码头下沿0.290.081.581.600.250.2640.320.111.771.770.360.375码头上沿0.360.131.671.690.480.496码头上0.280.281.761.760.350.3570.410.411.681.680.380.3880.430.431.761.760.370.379桥下0.320.321.831.830.210.2110桥上0.270.271.851.860.410.41110.370.372.002.000.560.5612水文站0.510.512.052.050.370.37建码头后，由于码头挤占了左岸滩地部分行洪面积，使断面行洪面积减小， 水位略有抬高，码头断面近左岸流速小于建码头前。除码头区以外河段各分析断面 平均流速、近左岸、近右岸流速建码头前后基本不变。整个河段流速大小分布与未 建码头前基本一致。4.3.2建码头前后河段流场分析从20年一遇洪水流场图看出，建码头前后流场分布其本一致，只有在工程附 近范围内有一些差别，由于码头的阻水作用，在码头下游局部形成一个回流区。附 图4.10是20年一遇洪水工程建设前流场图，附图4.11是20年一遇洪水工程建设 后流场图，图4.6是20年一遇洪水建码头前左岸码头区周围流场图，图4.7是20年一遇洪水建码头后左岸码头区周围流场图，比较图中可知码头区周围的流场在码 头下局部形成回流，没有明显的冲岸水流。图4.620年一遇洪水建码头前左岸码头区周围流场图图4.720年一遇洪水建码头后左岸码头区周围流场图ZTanhMl心4.3.3右岸堤防近岸流速流向变化为了了解建码头后右岸近岸水流流向对畲湾联圩的影响，我们在计算区内布 置了 7个观察点，以观察流向的变化。17号观察点分别布置在畲湾联圩面向码头一侧。观察点布置见图4.8。通过计算，各观察点流向变化情况见表4.11、表4.12。图4.8观察点布置图表4.11十年一遇洪水观察点流速、流向变化计算表观测点建码头前流速流向建码头后流速流向流速变化流向变化序号流速X分量Y分量流向流速X分量Y分量流向11.06-0.820.67140.91471.04-0.810.65141.1551-0.0150.240321.27-1.090.66148.99481.28-1.100.65149.12460.0040.129830.91-0.840.36156.57520.93-0.850.37156.66310.0190.088040.99-0.970.21167.64241.02-1.000.22167.64240.0260.000050.96-0.960.00180.00000.98-0.980.00180.00000.0160.000060.67-0.67-0.01180.00000.67-0.670.00180.00000.0070.000070.31-0.30-0.06169.29010.31-0.31-0.06169.21200.001-0.0781表4.12二十年一遇洪水观察点流速、流向变化计算表观测点建码头前流速流向建码头后流速流向流速变化流向变化序号流速X分量Y分量流向流速X分量Y分量流向11.26-0.970.81139.93311.24-0.960.79140.2888-0.0190.355721.45-1.240.75148.95331.45-1.250.74149.21880.0090.265531.04-0.950.42156.21801.07-0.980.43156.47370.0310.255741.11-1.090.25167.35971.16-1.130.25167.35830.041-0.001451.06-1.060.00180.00001.08-1.080.01180.00000.0260.000060.75-0.75-0.01179.06540.76-0.76-0.01179.07250.0120.007170.39-0.39-0.08168.07100.40-0.39-0.08168.37680.0010.3058通过计算分析，建码头后对畲湾联圩影响较小。十年一遇洪水时近岸流速增 大最大为0.026m/s，流向变化最大为0.2403度；二十年一遇洪水时近岸流速增大 最大为0.041m/s，流向变化最大为0.3557度。4.3.4冲刷分析计算河道内兴建工程后，一般情况下将缩窄河道行洪断面，改变河道中的水流状 态，河床也相应调整，即在工程上游，因水下工程壅水作用，流速减小，产生淤 积；在工程下游附近，因过流断面缩小，流速加大，产生冲刷。由于本工程所涉河道为岸边滩地，从工程性质看有岸线整治的属性。从前面 的壅水计算分析和本节的河势影响计算分析的成果看，工程建设后对河道行洪和流 态的影响主要集中在工程附近范围，不会对河道主槽和右岸滩地的流速流向产生较 大改变，因此，本节只对工程的局部冲刷进行计算分析。计算采用公路桥涵设计手册-桥位设计中的交通部“八五”攻关课题公式 （简称95-1公式）：& =1.95屏0知。广（？s r z A aHs:桥台平衡冲刷深度（m）即所给的水力条件下，冲刷的极限深度，自床面 平均高程算起，包括一般冲刷和局部冲刷；Fr:河道天然状态下的弗汝德数，Fr=,u和h分别是天然河道平均流速（m/s）和水深（m） ； g为重力加速度（9.81m/s2）；Az:桥台阴水面路（m2），以垂直流向的投影计；宽浅河道Az=LDh，LD是桥 台（或路堤）阻水长度（m），h是平均水深（m）；CA:桥台形状系数，竖直前墙带锥坡或八字翼墙CA=0.95，带边坡的前墙，两 侧带锥坡或八字翼墙CA=0