武烈河口灤河段設計斷面優(yōu)化設計

武烈河口灤河段設計斷面優(yōu)化設計

1投運河流域簡稱動員河元河發(fā)源于河北省豐寧縣西北部的大灘界。流經(jīng)內蒙古多倫縣，經(jīng)外溝門子，經(jīng)河北省，在峽谷之間蜿蜒流過潘家口。他通過28390來到平原，在樂亭縣注入渤海。規(guī)劃區(qū)域上游沿灤河自上而下匯入的主要河流有小灤河、興洲河、伊遜河、武烈河等。武烈河,灤河支流、古稱武列水,《熱河志》稱其為熱河。發(fā)源于燕山山脈七老圖山支脈南側的圍場縣道至溝,在承德市大石廟鎮(zhèn)雹神廟村匯入灤河。流域地處灤河中游左岸。地理坐標在東經(jīng)117°42′~118°26′,北緯40°53′~41°42′之間。河長114km,流域總面積2580km2。流域涉及圍場、隆化、承德三縣和承德市雙橋區(qū)。小灤河位于河北省圍場縣西部桃山林場和孟灤林場境內,系灤河的最大支流,全長97km,流域面積3.9萬hm2,是圍場縣境內水量最充沛、流量最穩(wěn)定的一條河流。天然落差730m,水流清澈、河床狹窄,水深0.8~1.0m,平均寬3~10m,平均流量3.859m3/s,最大流量120m3/s。伊遜河是灤河較大支流,發(fā)源于圍場縣哈里哈老嶺山麓。流經(jīng)圍場縣,于隆化縣存瑞鄉(xiāng)山咀村與蟻螞吐河匯流,南下入灤平縣,至承德市灤河鄉(xiāng)匯入灤河。支流蟻螞吐河又稱“山羊河”,“蟻螞”蒙語“山羊”之意。蟻螞吐河發(fā)源于圍場縣的燕格柏、桃山及石桌子3個鄉(xiāng),流經(jīng)圍場縣西北部,從山咀村注入伊遜河,蟻螞吐河水量變化較大,枯水期幾乎干涸,洪水期洪量很大。2規(guī)劃中心區(qū)上游圖書館的分布規(guī)劃區(qū)域附近的灤河干流上沒有水文站,其上游干流設有三道河子水文站,支流伊遜河上設有韓家營水文站,支流武烈河上設有承德水文站。2.1實踐結果及洪水水位分析始建于1953年10月,位于河北省灤平縣西地鄉(xiāng)三道河子村,為灤河中游控制站,集水面積1.71萬km2,高程采用大沽基面。測站類別為基本站,測站級別為省級重要站。該站位于灤河中游、郭家屯水文站下游,多年平均降水量521.0mm,多年平均徑流量6.5561億m3,多年平均含沙量和輸沙量分別為2.99kg/m3、184萬t。當實測最大洪峰流量1580m3/s時,最高洪水水位91.49m,出現(xiàn)在1958年7月14日;洪峰流量為742m3/s時,洪水水位90.7m,出現(xiàn)在1973年8月15日;洪峰流量為732m3/s時,洪水水位91.14m,出現(xiàn)在1976年7月23日。調查資料最大流量3930m3/s,出現(xiàn)在1890年。2.2水文站廟宮水庫始建于1953年12月,位于河北省承德市雙塔山鎮(zhèn)大龍廟村,系伊遜河干流出口控制站,集水面積6787km2,高程采用大沽基面。測站類別為基本站,測站級別為國家級重要站。該水文站位于伊遜河的下游,多年平均降水量508.0mm,多年平均徑流量3.8561億m3,多年平均含沙量和輸沙量分別為26.1kg/m3、957萬t。水文站上游120km處有廟宮水庫1座,控制面積2400km2,總庫容1.83億m3,可灌溉面積5600hm2。上游流域共有32處雨量站,密度為212.1km2/站,設有圍場水文站。水文站實測最大洪峰流量2020m3/s,最高洪水水位383.25m,出現(xiàn)在1958年7月14日;當洪峰流量1310m3/s時,水位382.65m,出現(xiàn)在1957年8月12日;當洪峰流量1160m3/s時,水位382.43m,出現(xiàn)在1959年8月29日。調查資料最大洪峰流量4250m3/s,發(fā)生在1890年。2.3降水量、洪水水位位于灤河支流武烈河下游,在承德市雙橋區(qū)雹神廟村匯入灤河,較大的支流有石洞子川、鸚鵡川、茅溝川、頭溝川,全長114km,流域面積2580km2。該站多年平均降水量518.9mm,多年平均徑流量2.4324億m3,多年平均含沙量和輸沙量分別為6.31kg/m3、144萬t。當實測最大洪峰流量2580m3/s時,洪水水位5.00m,出現(xiàn)在1962年7月26日;當洪峰流量為1680m3/s時,洪水水位4.08m,出現(xiàn)在1958年7月16日;當洪峰流量為1420m3/s時,洪水水位4.23m,出現(xiàn)在1994年7月13日。調查資料最高洪水水位9.25m,最大洪峰流量3980m3/s,出現(xiàn)在1938年。3洪水設計3.1洪水傳播時間結果根據(jù)流域干流水文站的分布情況,采用干流三道河子水文站實測流量過程與伊遜河韓家營、武烈河承德站實測洪水過程錯時段迭加的方法進行分析。干流三道河子水文站距離規(guī)劃河段斷面35.4km,伊遜河韓家營水文站距離規(guī)劃河段斷面41.4km,武烈河承德水文站距離規(guī)劃河段斷面7.6km。通過洪水流速綜合分析,確定韓家營、三道河子水文站至規(guī)劃斷面洪水演進的傳播時間為1h,承德站不計洪水傳播時間。根據(jù)3個水文站實測流量過程,通過迭加后得到1995~1999年45年連續(xù)洪水系列。實測洪水系列統(tǒng)計成果如表1。利用實測洪水資料,采用皮爾遜Ⅲ型曲線進行事先分析得到灤河武烈河口段設計洪水成果,如表2。3.2武烈河洪水特征規(guī)劃河段的洪水來自灤河干流或支流武烈河,主要由暴雨形成,個別年份融雪也形成春季洪峰。流域內降水量主要集中在汛期6~9月份,占全年降水量的70%~80%,其中又以7、8月更為集中。灤河上游地區(qū)大部處于高原區(qū)或背風區(qū),產(chǎn)流模數(shù)較低,支流武烈河處于迎風區(qū)邊緣,產(chǎn)流模數(shù)明顯增加。造成規(guī)劃河段大洪水的淶源一般為干流中游區(qū)及支流伊遜河和武烈河洪水,有些年份武烈河洪水比干流來水量還大。如1938年洪水,武烈河承德站洪峰流量為4700m3/s,而灤河干流灤河站的流量僅為1390m3/s。流域暴雨特性決定了洪水特性,年際間變化懸殊,年內分配十分集中,洪水過程持續(xù)時間較短。特別是以武烈河為主的洪水反映更為明顯。如1962年洪水,承德站洪峰流量2580m3/s,持續(xù)時間28h。從年際變化分析,在1954~1999年46年系列中,1958年規(guī)劃河段洪峰流量為5120m3/s,1999年僅為159m3/s,兩者相差32倍。3.3河道底寬方案比降由現(xiàn)狀河道行洪能力分析成果可以看出,在5年一遇洪水條件下,行洪水位全面超過灘面過程,平均漫灘水深0.6m;10年一遇洪水條件下平均漫灘水深1.4m;20年一遇洪水條件下平均漫灘水深2.0m。通過現(xiàn)狀河道行洪能力分析表明,由于河道主槽斷面狹小,主槽行洪能力不足5年一遇,高標準洪水更是全斷面行洪,洪水淹沒范圍更大,因此對此河段進行防洪工程整治,對河道兩岸開發(fā)具有重要意義。現(xiàn)狀河道主槽位于左岸,一般主槽寬度為300~400m,深1~2m。主槽右岸建有簡易的護岸堤壩。遇到超過主槽行洪能力的洪水,出槽后將向右岸探底漫溢,形成大范圍行洪的形勢。根據(jù)現(xiàn)有河道河床組成、河床特性及植被情況,主河槽糙率采用0.025。河道水面線推算基本方程:式中Z上、Z下分別為上、下斷面的水位(m);A上、A下分別為上、下斷面的過水面積(m2);K為流量模數(shù)(m3/s·km2);Q為設計流量(m3/s);△S為斷面間距離(m);ξ為局部水頭損失系數(shù)。根據(jù)不同標準設計洪水情況,規(guī)劃河段分別以河寬200,300,350m3個方案進行比較。規(guī)劃河道兩岸采取工程措施防護,河底采用經(jīng)開挖平整后的河床,河段總比降統(tǒng)一確定為0.156%,綜合考慮河床糙率采用0.025。利用上述條件進行水面線推算,計算結果如表3。由表3計算結果可以看出,200m底寬的方案設計水深較大,300m底寬方案與200m底寬的方案相比,20年一遇水深平均降低1.0m,300m底寬方案與350m底寬方案相比,20年一遇水深差在0~0.4m之間。綜合考慮不同底寬方案對堤防高度的影響及對土地資源的充分利用,規(guī)劃改線河段推薦河底寬300m方案,如圖1。4效果分析灤河武烈河口段生態(tài)防洪工程的實施,不僅提高了防洪標準,改善了生態(tài)環(huán)境,而且經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)效益十分顯著。4.1提高了防洪標準,減輕了水對周邊區(qū)域的威脅,有利于開發(fā)價值灤河武烈河口治理河段現(xiàn)狀防洪標準不足5年一遇,規(guī)劃工程實施后,使河道防洪標準提高到20年一遇,大大減輕了洪水對周邊區(qū)域的威脅,具有顯著的防洪效益,使河道兩岸土地增值,大大提高了開發(fā)價值。生態(tài)建設橡膠壩工程,又為承德市這座世界著名的旅游城市增添新的旅游資源,增加了旅游收入。4.2保護和重建社會,確保社會安全生態(tài)防洪工程的實施,不僅具有明顯的防洪效益和經(jīng)濟效益,而且具有巨大的社會效益。生態(tài)防洪工程的實施,提高了承德市區(qū)的防洪標準,保護了城市交通、通訊等基礎設施,穩(wěn)定了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn);同時保障了人民生命財產(chǎn)的安全,使人民免遭洪水災害;對促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展,保持社會穩(wěn)定具有十分重要的作用,并且隨著社會的不斷發(fā)展,綜合效益將越來越大。市場化運作,土地開發(fā)帶動河道整治,為招商引資創(chuàng)建了優(yōu)越的外部環(huán)境,將極大地推動當?shù)亟?jīng)濟的持續(xù)發(fā)展,具有強大的輻射功能;生態(tài)工程的實施,形成了兩岸秀麗的風景綠化帶,不僅美化了環(huán)境,