赣江某江心洲保护利用工程防洪影响分析.pdf

年第 期水利技术监督建设与管理:/赣江某江心洲保护利用工程防洪影响分析王少冰 张爱芽(江西省袁惠渠工程管理局 江西 新余)摘要:文章以赣江某江心洲保护利用工程为例 通过河床演变分析 利用平面二维水流数学模型计算工程建设前后河道水位和流速的变化 用来评估该工程对河道行洪和河势的影响 结果表明 拟建工程河段总体河势基本稳定 工程建设后对所在河段的河势及行洪影响较小关键词:河演分析 防洪评价 江心洲 河势中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:作者简介:王少冰(年)男 硕士研究生:工程概况某江心洲保护利用工程拟建于赣江下游某江心洲上 总占地面积 多亩 拟建工程建设内容包括跨江大桥、环岛路、临水岸坡护砌等 跨江大桥全长 桥跨布置为 跨 每跨 桥面总宽 桥面高程范围为 桥头两侧分别设引桥连接岸上公路和岛上环岛路 环岛路沿岛外围铺设一圈 路全长 路面宽度为 环岛路主要地段基本上与原地形高程保持一致 路面全线高程范围为 岸坡护砌沿江心洲的四周临水处衬护一圈 全长 常水位()以下采用干砌石护岸 坡底采用堆石固脚 常水位以上采用连锁式混凝土预制块护岸 预制块护坡顶部用草皮护坡衔接环岛路 衬砌岸坡坡度为 护岸顶部高程为 河段概况拟建工程所处河段上起外洲水文站 下止西河双港 为冲积性河流分汊型河道 拟建工程左右两岸分别近邻蛟桥镇和扬子洲镇 八一大桥上游 处设有外洲水文站 处设南昌水位站赣江下游西河分汊口处设有樵舍水位站 江心洲上游左岸有乌沙河(赣江一级支流)经过六孔闸汇入赣江 建有丰收电排站 赣江大桥处左岸建有凤凰电排站 左汊河道建有裘家码头、双港码头和南昌集装箱码头、且设有稳固的一般性圩堤 左汊下游约、和 分别为顺发码头、龙燕码头、刘道人码头和南昌国际集装箱码头 右汊河道建设有南洲码头 沿岸设有扬子洲圩堤 在险工堤段、河湾凹岸也都实施了护岸工程 工程河段演变趋势分析拟建工程所处河段水域稳定、岸线顺直 工程地质条件较好 位置基本满足工程建设的河势条件 随着赣江(南昌湖口)级航道整治工程及赣江(南昌湖口)级航道整治工程相继完工 拟建工程所在的赣江西河河段近年来总体较为稳定 但拟建工程附近非法采砂活动较为频繁在一定程度上造成了近年来江心洲洲头冲开以及江心洲左汊右岸冲刷变陡 因此 赣江河道大量采砂活动引起的洲滩冲刷和河道下切问题需要密切关注 数学模型计算分析 水位、流场影响计算分析采用平面二维水流数学模型来计算拟建工程兴建前后河道水位和流速的变化 考虑到本河段的来水特点及工程行洪影响计算分析的需要 计算选取河峰型洪水 频率、河峰型洪水 频率和湖峰型洪水频率共 组水流条件进行计算分析工程影响计 算 定 解 条 件 为 上 游 进 口 给 定 流 量/、下游出口给定水位(下游西河出口水位为 、东河出口水位 )建设与管理水利技术监督 年第 期为便于工程建设前后水位、流速的对比分析在拟建工程周围选取并布设了 个水位、流速监测点 具体位置如图 所示 其中 区监测点位于拟建工程上游 区位于江心洲上 区监测点位于拟建跨江大桥附近 区位于拟建工程下游图 计算河段监测点布置图经计算 拟建工程对水位影响的最大值及影响范围见表 由表中可以看出:工程建后水位的变化主要集中于江心洲及跨江大桥上、下游局部区域内 比较 组水流条件下水位影响成果可知 在河峰型洪水 频率条件下 工程建设后水位变化值及影响范围达最大工程建设后各监测点流速变化值统计表见表表 工程建设后各监测点水位变化值表监测点位置河峰型洪水 频率河峰型洪水 频率湖峰型洪水 频率变化值/工程前/变化值/工程前/变化值/江心洲上游 江心洲上游 环岛头部左岸 环岛头部右岸 江心洲中部左岸 江心洲中部 江心洲中部右岸 江心洲尾部左岸 江心洲尾部右岸 江心洲下游 江心洲下游 跨江大桥左端 跨江大桥中部 跨江大桥右端 由表 可知:工程建设后在江心洲、跨江大桥上、下游局部区域内流场均有不同程度的变化 主要表现为江心洲上 及其上下游局部范围内流速减小(如 区监测点)跨江大桥附近 因桩基阻水水流受到挤压流速增大(如 区监测点)江心洲右汊水流同样受到挤压 流速增大 综合 组水流条件下流速影响计算成果可知 在河峰型洪水 频率条件下工程建设后流速变化值及影响范围更大表 工程建设后各监测点流速对比表项目监测点河峰型洪水频率河峰型洪水 频率湖峰型洪水 频率变化值/(/)工程前/(/)变化值/(/)工程前/(/)变化值/(/)冲刷分析计算由拟建跨江大桥地勘资料可知 桥位主河槽位置土层从上到下依次为粗砂、砾砂、圆砾、全风化千叶岩、强风化千叶岩和中风化千叶岩 根据拟建跨江大桥位置土层岩性 采用 公路工程水文勘测设计规范中的河床冲刷公式计算桥下一般冲刷和桥墩局部冲刷 经计算 在河峰型频率洪水条件下 各桥墩的一般冲刷深度均为 号桥墩(从左岸至右岸依次编号为 号)局部冲刷深度分别为 、和 最大冲刷深度为 在河峰型 频率洪水条件下 各桥墩的一般冲刷深度均为 号桥墩局部冲刷深度分别为 、和 最大冲刷深度为 年第 期水利技术监督建设与管理 防洪综合评价 工程与相关水利规划关系分析根据长江流域综合规划(年)、长江流域防洪规划、鄱阳湖区综合治理规划等规划 工程建设与所在江段的综合规划及水利规划之间没有矛盾 符合相关规划要求 不会对有关规划的实施产生不利影响 与现有防洪标准、有关技术要求和管理要求的适应性分析根据国务院批复的长江流域防洪规划确定的长江中下游总体防洪标准 推求得到拟建工程附近防洪设计水位为 拟建工程项目防护等级为级 防洪标准为 年一遇 跨江大桥设计洪水标准为 年一遇 该防洪标准是由本身的工程等级确定的 其防洪标准与河道防洪标准不存在矛盾 采用的防洪标准是合适的 并与有关管理要求相适应 拟 建 跨 江 大 桥 桥 梁 梁 底 最 小 高 程 为 高于设计洪水位()根据国务院中华人民共和国河道管理条例 跨江大桥的设计满足要求 工程建设对河势稳定的影响分析拟建工程所在的赣江西河河段近年来航道水深条件不断改善 主流深槽略为偏左 拟建工程处水深足够 水域稳定 岸线顺直 工程地质条件较好 工程建设对计算河段的整体流场影响不大 工程建后主要对岛上及左、右汊局部流场有一定的影响 对河道右汊主流无影响 因此 工程实施后水位、流速变化范围有限 不足以使工程范围内河床冲淤性质产生实质性的改变 不会对河势稳定产生明显不利影响 工程建设对河道行洪的影响分析根据拟建工程结构资料分析计算可知 河峰型洪水 和 频率条件下 拟建工程最大阻水面积分别为 和 工程阻水面积占整个河道行洪面积的比值分别为 、二维水流数学模型计算成果表明 在河峰型洪水 频率条件下 工程实施后 拟建工程附近水位壅高最大值约 水位降低最大值约 工程附近流速增大 最 大 值 为/流 速 减 小 最 大 值 为/表明工程实施后对河段水位的影响范围有限且变幅不大 对河道水流流态影响较小 且对河道流场影响范围有限、影响较小 另外 拟建工程所在河段江心洲右汊为航运通道 根据计算分析可知 工程建后江心洲右汊水位基本无变化 右汊流速有所增大 流速变幅在/以内 对航运影响小 工程建设对堤防工程的影响分析拟建工程右岸为扬子洲堤 防洪标准为 年一遇 工程实施后 江心洲右岸近岸流速增大值在/范围内 江心洲左岸近岸流速减小 因而工程实施后对附近防洪工程的影响较小 工程建设对防汛抢险的影响分析拟建工程未占用防汛抢险通道 无高架跨堤建(构)筑物 跨江大桥左端通过岸侧引桥与左岸岸上市政公路连接 在汛期 进出江心洲的车辆应保证防汛抢险车辆、物资及人员的优先通行 建议拟建工程施工时合理选择施工期 避开赣江防汛期工程建设后及时清理施工场地内临时建筑物等行洪障碍物 以减小对赣江行洪渡汛的影响 结语()河演分析表明 近年来拟建工程河段总体河势基本稳定 工程位置基本满足工程建设的河势条件()数模计算分析表明 拟建工程实施后 对工程河段的洪水位及流速影响不大 影响范围主要集中在江心洲及跨江大桥上、下游局部区域内 拟建工程对所在河段的河势及行洪影响较小()防洪综合评价结果表明 工程的建设符合河道相关水利规划 对防洪标准、防洪工程和行洪安全影响小 不会对其所处河段河势、行洪产生明显不利影响()建议建设单位与当地水利部门建立合理、快捷、有效的联动机制 并建立自身的预警系统以便在大洪水来临时提前疏散游客 保证岛上游客的生命财产安全()拟建工程跨江大桥施工应尽量避免动荷载对周边土体的挠动 以保证边坡的抗滑稳定安全()鉴于拟建工程河段河道受非法采砂活动影响洲滩冲刷、下切严重 为安全起见 建议工程实施过程中和建成后 应加强工程河段一定范围内河道地形和水文资料的观测及分析研究工作参考文献 薛海 刘震 刘明潇 等.基于安全行洪与滩区建设协调的冲积性河流洪水特性研究 .灌溉排水学报 ():.建设与管理水利技术监督 年第 期 刘贝贝 朱立俊 陈槐 等.冲积性河流的河型分类及判别方法研究综述.泥沙研究 ():.孙东坡 刘明潇 张晓雷 等.冲积性河流河床冲淤调整对洪水泥沙过程的响应:以黄河游荡型河段为例.水科学进展():.廖治棋 范北林 黄莉 等.冲积性河流河床横断面形态研究与进展.长江科学院院报 ():.蒋波 岳志远 雷国平 等.基于高性能平面二维水流数学模型的计算效率研究.水运工程 ():.李代军 孙昭华 张为.考虑扩散应力项的弯道平面二维水流数学模型.武汉大学学报(工学版)():.米家杉 周勤 李艳.在桥梁洪水影响分析中的应用.中国水运(下半月)():.(上接第 页)对照组 的平均中误差曲线相对较小 无人机倾斜摄影获得的监测值平均中误差最小 变化幅度最平稳 由此表明 采用无人机倾斜摄影技术对该河道泥沙沉积量进行勘测的准确性较高 在实际工程 采用无人机倾斜摄影技术对该河道泥沙沉积量进行勘测的可行性良好表 水利工程河道泥沙沉淀量不同监测方法结果对比单位:时间无人机倾斜摄影平均相对误差对照组 平均中误差对照组 平均中误差对照组 平均中误差 结语本文以某河道为研究对象 采用无人机倾斜摄影技术布置监测航线和航高获取河流光学影像 通过解译对河道泥沙沉积量进行监测 并与传统的勘测技术进行对比 结果表明 与传统测绘技术获得的水利工程河道泥沙沉积量监测值、地表人工实测值相比 无人机倾斜摄影技术得到监测值误差范围最小 监测值平均中误差最小 变化幅度最平稳能够真实反映水利工程河道泥沙沉积量 应用于水利工程河道、水系的大面积、长距离快速监测具有明显优势 但由于无人机技术在应用中受气候条件等因素影响较大 因此在检测过程中 应同时辅助其他监测技术进行综合应用参考文献 周婷婷.基于高分辨率光学遥感影像的城市地区地物提取及阴影信息恢复研究.吉林大学.章佩丽 宋亮楚 王昱 等.基于无人机多光谱的城市水体典型河道水质参数反演模型构建.环境污染与防治 ():.陈诚 李寿千 王新 等.河道安全巡检中的船舶可视化监测方法.水利水电科技进展 ():.李亚东 贾俊强 刘会宾 等.免像控无人机在河道大比例尺测图中的应用.水运工程():.谭翔 毛海颖 支晓栋 等.基于无人机红外光谱技术的影像数据匹配方法研究.光谱学与光谱分析 ():.任高升 李明峰 陈宁宁 等.无人机 技术支持下的河道测量与精度分析.测绘通报():.王学文 梁向棋 郭雄强 等.多平台激光雷达测量系统在河道地形测量中的应用.水运工程():.曹列凯 李丹勋.无人机巡航测量河流表面流场的方法与应用.应用基础与工程科学学报 ():.李志威 汤韬.基于无人机航测黄河源弯曲河道泥沙亏损量计算.水科学进展 ():.张晓庆 胡辉辉 王治中 等.水上水下一体化三维河道场景构建与展示.测绘通报():.张波 高泽民 王爱国 等.高起伏区无人机摄影测量精度评估:以西秦岭光盖山 迭山断裂为例.震灾防御技术():.刘晓哲.无人机航测技术在河道泥沙沉积量监测的改进研究.水利技术监督():.鲁华锋.基于无人机航测技术的干流河道泥沙沉积量监测方法.水利科技与经济 ():.