河道扩卡对防洪的作用初探

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1、·4-12·中国水利学会2003学术年会论文集河道扩卡对防洪的作用初探叶泽纲陈德意(湖南省水文水资源勘测局)摘要河道扩卡，是保证河道洪水畅通、降低洪水水位、减少洪水损失的防洪工程措施之一。本文以湖南沅水下游常德市的河伏镇河段肖家河卡口为例。分析了卡口抬高洪水水位影响，对降低洪水水位的扩卡方案进行了分析，进行了最佳效益分析及最佳扩卡方案选择，对防洪工程的规划设计，具有重要的参考价值。关键词湖南省河道防洪洪水卡口扩卡一、流域及卡口简介沅水是洞庭湖水系的第二大河流，位于湖南省的中部偏西，沅水发源于贵州省的东南部，经桃源、常德注入洞庭湖，全长1033km，流域面积8916

2、3km2，总落差1035mo沅水下游土地平坦，地势低洼，洪道淤塞，水系紊乱，堤高田低，水流不畅(主要表现在分流汉道段和卡口段)。沅水在进入常德市武陵区时从向北图1河道扩卡对防洪的作用初探·413·的流向转了一个大弯向南流，然后再转一个大弯向北流；进入常德市后又转一个大弯向南流，最后向东流进入洞庭湖。该河段河道弯曲，呈⋯S’型，洪水水面比降小，河宽一般500—900m。沅江洪水峰高量大，河床泄量不够，沅江尾闾地区由于江湖特性恶化，灾情越来越重，使尾间地区水位逐年抬高。河道卡口是沅水下游地区洪水水位高的一个重要原因。河伏镇河段肖家河卡口位于常德市河伏镇(见图1)，上距

3、桃源县城(桃源水文站)20．67kin，下距常德市城区(水文站)26．29kin，根据实测资料分析，河段最大流量达29000m3／8，最小流量188m3／s，洪枯水位变幅超过11m，两岸堤防间距只有493m，该卡口产生了壅水区。二、洪水水面线计算2．1设计洪水计算利用卡口上游桃源水文站的水文资料，计算天然状态下不同频率的洪水流量，并考虑受五强溪水库调洪影响，计算现状条件下不同频率的洪水流量，最后利用面积比改正到卡口处，成果如表1。表1卡口处设计流量成果囊(蠢库后】单位：H13／s频率(％)项目0．33123．33510桃源(天然)46800411003730034

4、5003220028100桃源(建库后)465003750028700260002340020100卡口处(建库后)475003830029300266002390020500为了计算洪水水面线，须先计算卡口下游丹洲垸处的设计洪水水位。设计洪水位计算，首先在不计分洪或溃垸情况下，假设防洪大堤有足够高，采用三种方法进行洪水水位的计算。一是利用《洞庭湖区城市防洪工程利用外资可行性研究报告(常德市)1998年》中，在考虑五强溪水库调洪及洞庭湖回水顶托影响情况下，根据报告中推算的洪水水面线，内插求得设计洪水水位。二是利用《沅水流域防洪规划报告1999年》，常德水位站设计洪

5、水位成果，并根据《洞庭湖区城市防洪工程利用外资可行性研究报告(常德市)》中常德水位站至丹洲垸的水面比降，求得洪水水位。三是应用曼宁公式，根据1995年洪水水面线试算，求得桃源至常德河段的河道糙率和洪水比降，利用大断面资料及曼宁公式可反算推求得洪水水位。以上三种方法计算成果汇总如表2。表2卡口下游设计洪水水位成果表I不计分洪和漫堤)单位：m频率P方法备注O．33％1％2％5％10％利用可行性报告43．2542．4939．37考虑五强溪水库调洪及洞庭湖回水顶托影响利用规划报告43．2942．55用曼宁公式45．5343．2339．07采用五强溪调洪后的设计流量计算注：

6、下划线值为采用值。以上各种方法计算的成果相差很小，经分析比较，不计分洪或漫堤情况下的成果，推荐采用第一种方法计算的1％、2％、5％成果和第三种方法计算的o．33％、10％成果，并且都考虑了五强溪水库的调洪降峰问题。考虑分洪与漫堤时的洪水水位，根据常德市的远期防洪标准、抗洪抢险因素以及从安全角度考虑，经·414·中国水利学会2003学术年会论文集分析，l％及以下频率的洪水水位未超过现有的防洪堤顶，防洪大堤是不允许溃堤的，现有的蓄洪垸也不会人为分洪，因此可以采用上述计算成果。而当发生300年一遇洪水水位时，沅水中下游、常德市及洞庭湖区必定进入了特大洪水时期，这时的洪水

7、水面线，远远超过沅水下游的防洪大堤高程，必须考虑在分洪情况下的洪水位计算问题，本文对此不作专门分析和介绍，仅将成果列出，如表3。表3卡13下游设计洪水水位成果裹(考虑分洪和漫堤)单位：m2．2洪水水面线计算河道水面线计算，采用水力学中河道水面线的计算原理和方法。首先假定发生设计洪水时，河道水流属恒定非均匀流，水面线计算采用天然河道水位沿流变化的伯努利能量方程式：u≥-zT芬岫k式中：等式左边两项为上断面的势能和动能；等式右边头两项为下断面的势能和动能；、^，为沿程损失项；h．为局部损失项；z为水位；y为断面平均流速；g为重力加速度；。下标汉字分别指上下断面。对于沿

8、程损失项，