三川河柳林段防洪规划探讨

三川河柳林段防洪规划探讨

1川河流域分布柳林县位于黄河上游以东，吕梁东麓以西。属西北黄土带黄土山区。整个地形东高西低，层出露在外，结构简单，几乎没有岩浆活动，矿产资源丰富。三川河由东向西横贯全境,沟谷走向多由东向西,南北羽毛状排列。区域属暖温带大陆性气候区,四季分明,春季干旱多风,夏季炎热,秋季雨水集中,冬季寒冷少雪。三川河属黄河一级支流,流域面积4147km2。发源于关帝山主峰西麓北川河的方山县赤坚岭,交口镇以下由北川、南川与东川汇合因而称为三川河。三川河从李家湾流入柳林县境内,在寨东-薛家湾区间注入河床温泉群“柳林泉”,故以下河段称之为清河,清河于柳林县两河口注入黄河。2防洪现状和问题2.1防洪及防洪现场截至2008年底,三川河柳林段累计治理堤防总长29.35km,其中左岸河堤12.23km,右岸河堤17.12km。2.2工程严重老化工程布置和管理:现有护岸工程和堤防工程在总体上还没有形成对下游河势的控制;同时存在重建设、轻管理、轻维护的思想,以致工程损坏、老化失修严重。河道:河道行洪能力不够;人为侵占河道严重,阻水建筑物多;在防汛指挥信息采集方面,几乎无水雨情信息采集、处理系统,不能满足防汛指挥决策支持系统建设的需要。3主要城区段防洪规划本规划涉及的工作范围为三川河河道柳林段,即李家湾大桥至两河口段。根据柳林县三川河治理现状、柳林境内各大支流汇入口情况以及本次防洪规划要求,本段防洪规划分为4段分别进行,即李家湾大桥—寨东段、寨东—庙湾段(主要城区段)、庙湾—高红段、高红—两河口段。其中,主要城区段(屈家沟—蓄水工程5号坝段)已经治理。根据柳林城市发展规模,该设计河段的防洪标准为50年一遇。4设计洪水流量的计算根据防洪规划分段情况,选取了4个断面位置,分别进行50年一遇洪峰流量计算,即寨东断面、庙湾断面、高红断面、两河口断面。4.1试验地地貌量算流域面积的确定方法是利用地理信息系统和DEM,并结合1:50000地形图量算。经量算,寨东、庙湾、高红、两河口断面控制面积分别为3595km2,3892km2,4088km2,4161km2。4.2设计断面流量三川河流域内已建成3座中型水库(吴城、陈家湾、横泉水库),控制流域面积1329km2,占流域总面积的37.1%。根据中华人民共和国行业标准《公路工程水文勘测设计规范》,当设计断面在水库下游时,设计流量计算宜符合下列要求,当区间汇水面积不小于20%,或大于1000km2,设计断面流量可按下列公式计算,并取大值。式中:Qp——计算断面设计流量,m3/s;Qpb——天然状态下与设计断面同频率的坝址断面流量,m3/s;Qpx——设计频率洪水时的水库下泄流量,m3/s;Qp′——天然状态下计算断面设计频率洪水时的流量,m3/s;Qpq——区间汇水面积的设计频率洪水时的流量,m3/s。吴城、陈家湾水库以及横泉水库建设时间分别为1972年、1958年、2006年,其中吴城、陈家湾水库对洪水的影响已反映到后大成水文站实测资料(1954—2006年)系列中,所以不再另行考虑其对设计洪水的影响,只考虑横泉水库对设计洪水的影响。各水库的防洪标准均大于100年一遇,因此,该断面50年一遇洪峰流量的推算不考虑上游水库垮坝洪水的影响。横泉水库控制流域面积800km2,50年一遇洪水时,水库最大泄量450m3/s。4.350年一遇洪水流量计算将计算出的各有关参数代入(1)、(2)式,设计断面50年一遇洪峰流量取大值,计算结果见表1。5造床流量对程设计流量的选择三川河河道以中水整治为原则,其工程设计流量的选择取决于造床流量。为了较合理地确定该河段整治河宽,采用阿尔图宁法和模范河段法进行分析。5.1直河段弯曲河段式中:B——河宽,m;ξ——系数,直河段取0.9～1.1,弯曲河段为直河段ξ取值乘以0.5～0.75;Q——造床流量,m3/s;J——河床纵比降。5.1.1造床流量计算寨东、庙湾、高红、两河口断面造床流量的计算方法与该断面设计流量的计算方法相同。后大成站、圪洞站造床流量的计算方法采用马卡维也夫法,经计算,后大成、圪洞站断面处造床流量分别为2750m3/s,468m3/s。经计算,各设计断面造床流量分别为2487m3/s,2625m3/s,2714m3/s,2747m3/s,详见表2。5.1.2断裂器值比较经计算,李家湾大桥—寨东、寨东—庙湾、庙湾—高红、高红—两河口断面河宽分别为135m,139m,141m,142m,见表3。5.2模范河段断面设计河道整治线参数(河相关系)主要根据本河段实测资料,选梁家会村断面作为本河段的模范河段,分析其河相关系得出ζ(见表4),通过对模范河段分析,连解下面方程,进行断面设计。河相关系式:阻力公式:连续方程:Q=uBh;从以上公式可以得出:式中:Q——造床流量,m3/s;n——糙率;h——平均水深,m。经计算,李家湾大桥—寨东、寨东—庙湾、庙湾—高红、高红—两河口断面河宽分别为120.6m,121.0m,121.2m,122.0m,见表5。5.3庙湾、庙湾—整治线河宽合理性分析以上为两种方法分析确定的河宽,通过参考历次规划成果,为确保三川河河道行洪安全,我们确定李家湾大桥—寨东、寨东—庙湾、庙湾—两河口河宽分别按130m,140m,150m规划。上述河槽宽度,严格讲仅适用于顺