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考虑河相影响张掖国际物流园防洪堤方案分析.pdf
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1、第 29 卷第 11 期2023 年 11 月水利科技与经济Water Conservancy Science and Technology and EconomyVol.29 No.11November,2023收稿日期 2023-03-03作者简介 张 楠(1990-),女,甘肃金塔人,工程师,工学学士,研究方向为水利科研规划与设计.doi:10.3969/j.issn.1006-7175.2023.11.017考虑河相影响张掖国际物流园防洪堤方案分析张 楠(酒泉市水利科学研究院,甘肃 酒泉 735000)摘 要为了保障张掖国际物流园的防洪安全,根据张掖国际物流园的实际情况,对园区防洪堤进
2、行建设。通过调查研究,获取河道沟道演变及河相变化趋势,确定稳定沟宽,并对堤防方案进行比选。结果表明,采用 C20 砼护坡方案,经济、技术优势较为显著。研究结果可为类似工程提供参考。关键词稳定河宽;河相;沟道演变;防洪堤中图分类号 TV871 文献标识码 A 文章编号 1006-7175(2023)11-0078-041 概 述洪水是常见的自然灾害,会造成严重经济损失甚至人员伤亡。采取防洪治理工程措施,具有十分重要的意义。河水的冲刷作用强烈,冲刷作用下导致河道变化显著,对防洪治理工程影响较大1-3。因此,在防洪治理设计阶段,考虑沟道演变趋势是非常重要的。通过分析,选取合适的稳定沟宽,有利于保障河
3、道治理工程的安全。2 工程概况张掖国际物流园结合园区区域现状条件及发展定位,围绕新丝绸之路经济带体现文化地域特色和生态环境保护,综合考虑物流、人流、信息等基本要素,着眼国际国内两个市场,高起点打造国际物流港,总体形成“一轴两区五组团”的格局。为了确保物流园的顺利建成及今后的发展,拟在野猫山以东园区新建防洪堤 5 005m,整治已建防洪堤西侧沟道 1 235m,形成、排洪沟,砌筑丁坝 14 座、潜坝 30 座、穿堤道路 3 处,沟道疏浚5 260m;在野猫山以西园区新建防洪堤 14 116m,形成-排洪沟,砌筑丁坝 90 座、潜坝 170 座、穿堤道路 11 处,沟道疏浚 27 015m,使洪水
4、按拟定方式汇流并将其导流至安全区域,确保物流园在设计洪水(P=5%)下,不受山洪侵害,减少该区的洪灾损失,保障物流园的整体安全性。同时,提高物流园内土地的整体利用性。3 沟道演变及河相分析3.1 现状洪沟演变分析工程区地处龙首山山前洪积扇及其前缘,该段地处河西走廊中段的山丹盆地中北部,属荒漠戈壁区,地势北东高而西南低。沟道在园区中呈南北向分布,流域洪水由暴雨形成,历经山前洪积扇各冲沟向下流淌,在连霍高速以北均有宽浅式、窄深式的洪沟形成,最终横穿 312 国道汇入山丹河、祁家店水库等。经分析,最终确定的8 条排洪沟道平均比降 25.5,河床质地为砂砾石、粗砂组成,沟道散流多汊。3.2 造床流量分
5、析常用计算造床流量的方法有马卡维也夫法、平摊水位法和 1.5 年一遇洪峰流量法。作为近似计算,一般采用 2 年一遇洪峰流量,作为工程河段的造床流量。所确定的 8 条排洪沟造床流量见表 1。87张 楠:考虑河相影响张掖国际物流园防洪堤方案分析第 11 期表 1 1#-8#排洪沟造床流量统计表排洪沟流量/m3s-12 年一遇洪峰流量9.52.61.051.041.142.752.392.74造床流量9.52.61.051.041.142.752.392.743.3 河相关系分析河相关系是冲积河流在较长时期内相对平衡状态下断面形态、纵剖面、流域因素之间的定量关系,通常以稳定河宽和断面河相关系系数表示
6、。本工程河相关系分析选取野猫山 G30 上23#、24#涵洞在园区内的汇流沟道,作为典型沟道进行计算。河床在纵向稳定系数 h的计算公式如下:h=dhJ(1)横向稳定系数 b的计算公式如下:b=Q0.5J0.2B(2)河相关系主要由宽深比 来反映,计算公式如下:=Bh(3)式中:d 为床砂平均粒径,m;h 为河流平滩水深,m;J 为纵向比降;Q 为造床流量,m3/s;B 为河宽,m。研究表明,h值越大,水流作用越弱,底砂不易运动,河床越稳定;反之,h值越小,则河床越不稳定。b值越大,河身相对较窄,比降较小,水流平缓归顺,河岸越稳定。治理河段河道稳定系数、宽深比值计算成果见图 1。经图 1 计算结
7、果分析可得,野猫山东 2#排洪沟沟道纵向稳定系数 h值介于 0.8784.232 之间,沟道纵向稳定性较差;横向稳定系数 b介于0.0340.299 之间,沟道横向极不稳定,数段沟道横向稳定系数大于 0.1,为不稳定沟道,属于游荡性沟道,应通过人工疏导稳定沟道主流,保障两岸岸堤稳定。图 1 典型沟道纵横向稳定系数计算成果 根据公式计算得出,沟道河相关系系数 =21.02232.67。综合分析可知,典型化、沟道稳定性较差,属于游荡性沟道,主流流向不稳定,对两岸河床冲刷较大,威胁较大,应尽快建设固定河堤,疏导洪水。3.4 稳定沟宽稳定沟宽的确定,不仅要满足输水及防洪的要求,同时要考虑河道内水流平面
8、摆动幅度等因素。本次采用阿尔图宁公式计算稳定河宽,公式如下:B=AQ0.5J0.2(4)式中:A 为稳定河宽系数,取 A=1.7。计算结果见表 2。表 2 稳定沟宽计算成果表排洪沟河床比降 J造床流量/m3s-1系数 A稳定沟宽 B0.0292.61.77.000.0331.051.73.450.0301.041.72.780.0291.141.74.250.0312.751.75.480.0332.391.75.370.0332.741.75.57 计算稳定沟宽的目的是依据稳定沟宽与整治沟宽的关系,为排洪沟的沟宽提供参考值。合97第 29 卷第 11 期2023 年 11 月水利科技与经济W
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