洪水水面线计算书.docx
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洪水水面线计算书
广东省吴川市城市防洪工程
初步设计阶段
洪水水面线计算书
----------设计院
工程设计证书：
--级1991178-sy
二00六年六月
鉴江及袂花江洪水水面线推算
一、基本资料
1）、断面资料
鉴江及塘尾河河道横断面为实测断面，断面间距180米~990米。
袂花江河道横断面为实测断面，博茂减洪河8号断面以上为设计断面,8号断面以下为实测断面。
断面间距为150米~1150米。
２）、用糙率
鉴江干流及分洪河平均水深较深,河面较宽,分析确定鉴江干流糙率为0.027，塘尾分洪河糙率为0.03。
袂花江及分洪河平均水深较深,河面较宽,分析确定袂花江糙率为0.03，博茂分洪河糙率为0.027。
二、洪潮组合方案的确定
1、鉴江及袂花江堤防设计标准为50年一遇。
2、洪潮组合采用《广东省城乡水利防灾减灾工程建设指引》中推荐的洪潮组合计算方法：
“对于下游河口有洪潮遭遇组合的河道，考虑到洪潮遭遇的不同组合，受潮影响大小等，河道设计水面线可采用以洪水为主的设计洪水水面线和以潮水为主的设计洪水水面线的外包线作为成果。
对以洪水为主的设计洪水水面线确定，可采用以常遇潮位（多年平均或五年一遇）为起推水位，用河道设计洪水洪峰流量推求。
对以潮水为主的设计洪水水面线确定，则采用以设计潮位为起推水位，用河道常遇洪水（多年平均）洪峰流量推求。
”
本次城防工程设计的洪潮组合根据上述原则，采用多年平均高潮位，遭遇50年一遇洪水水面线和50年一遇潮位遭遇2年一遇洪水水面线的外包线作为设计成果。
三、鉴江洪水水面线推算
鉴江干流集水面积6320平方公里，干流河长231公里，境内河长46.3公里,河床坡降0.000374,塘尾河为鉴江干流的分洪河，全长3.1公里。
1、鉴江干流起推水位、流量的推求
1）鉴江及塘尾分洪河出海口断面起推潮位的确定
根据《广东省海堤工程设计导则（试行）宣贯材料》，鉴江的多年平均高潮位为2.52米，50年一遇高潮位为4.26米。
2）鉴江30#断面下游及塘尾河分流量的推求
采用广东省水利厅推荐的天然河道水面线计算程序HD-5进行水位及分流量的推求。
Ｉ、起推潮位为平均高潮位（2.52米）。
（一）鉴江干流30#断面下游水位～流量关系的推求
A）根据二○○四年湛江市水利水电勘测设计院编写的《广东省吴川市大岸1、2号水闸和大岸3号水闸水文分析报告》的计算结论，大岸1、2、3号闸，闸上最高设计闸排水水位为2.5米，低于闸下多年平均高潮位2.52米，因而本次从沙角漩河口采用2.52米潮位推求鉴江干流水面线，不考虑鉴西大岸闸的排水。
吴阳坝位于鉴江出海口上游19号断面处，此坝已经运行四十多年，残旧不堪，经吴川市水利局和湛江市水利局安全鉴定为四类坝，属拆除重建工程，初步规划在吴阳原坝址附近建深水闸，初步规划深水闸设计闸上、下水位差为10㎝，闸底高程为-2.0。
B）假定不同流量，推求得鉴江干流30＃断面水位流量关系曲线如下表1。
具体推求过程见本附件。
30＃断面水位流量关系（鉴江下游分流）
表1
流量（m3/s）
100
200
300
500
700
1000
1200
1500
水位（m）
2.709
2.907
3.123
3.527
3.859
4.264
4.498
4.815
（二）、塘尾河分流水位～流量关系的推求
A）起推水位为多年平均高潮位2.52米，假定不同流量，从塘尾河口推算到塘尾闸下（即塘尾断面6＃）的水位流量关系曲线如下表2：
具体计算过程见本附件。
塘6＃断面水位流量关系
表2
流量（m3/s）
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
水位（m）
2.558
2.664
2.86
3.089
3.358
3.632
3.913
4.197
4.474
4.757
B）塘尾闸上水位流量关系的计算
根据《水闸设计规范》（sl265-2001）附录A（闸孔总净宽计算）中推荐的公式：
式中B0——闸孔总净宽（m）；
Q——过闸流量（m3/s）；
H0——不计入行近流速水头的堰上水深（m）；
g——重力加速度，可采用9.8（m/s2）
m——堰流流量系数,可采用0.385；
ε——堰流侧收缩系数，对于单孔闸可按公式（A.0.1-2）计算求得或由表A.0.1-1查得；对于多孔闸可按公式（A.0.1-3）计算求得；
b0——闸孔净宽（m）；
bs——上游河道一半水深处的宽度（m）；
N——闸孔数；
εz——中闸孔侧收缩系数，可按公式（A.0.1-4）求得或由表A.0.1-1查得，但表中bs为b0+dz；
dz——中闸墩厚度（m）；
εb——边闸孔侧收缩系数，可按公式（A.0.1-5）计算求得或由表A.0.1-1查得，但表中bs为b0+d2/2+bb；
bb——边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距离（m）；
σ——堰流淹没系数，可按公式（A.0.1-6）计算求得或按表A.0.1-2查得；
hs——由堰顶算起的下游水深（m）。
表A.0.1-1ε值
b0/bs
≤0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
ε
0.909
0.911
0.918
0.928
0.940
0.953
0.968
0.983
1.000
表A.0.1-2宽顶堰σ值
hs/H0
≤0.72
0.75
0.78
0.80
0.82
0.84
0.86
0.88
0.90
0.91
σ
1.00
0.99
0.98
0.97
0.95
0.93
0.90
0.87
0.83
0.80
hs/H
0.92
0.93
0.94
0.95
0.96
0.97
0.98
0.99
0.995
0.998
σ
0.77
0.74
0.70
0.66
0.61
0.55
0.47
0.36
0.28
0.19
塘尾闸闸底高程为-2.0米，23孔闸孔，每孔净宽10米，闸墩宽1.5米，边墩距离岸边17米。
根据上述表1及公式，计算得塘尾闸上水位流量关系，见下表3：
塘尾闸闸上水位流量关系
表3
流量（m3/s）
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
水位（m）
2.68
2.91
3.18
3.49
3.8
4.13
4.47
4.8
5.12
C）由塘尾闸上（塘断7＃）推至鉴江30＃断面水位流量关系见下表4：
鉴江30＃断面水位流量关系（塘尾分流）
表4
流量
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
水位
2.841
3.118
3.565
3.969
4.361
4.763
5.175
5.558
5.938
现经上面的分析计算得出两种不同情况的水位流关系（表1、表4），假定不同的水位Z，此水位对应的不同流量Q1和Q2，当Q1+Q2=Qp（Qp为鉴江30#断面上游干流流量）时，即可得鉴江下游分流量Q1、塘尾河分流量Q2及30#断面的起推水位Z。
由上面得出的Z和Qp,而得鉴江干流30＃断面在塘尾河及鉴江30#断面下游分流时总的水位流量关系如下表5：
鉴江30#断面Z～Qp关系（鉴江总干流）
表5
水位（m）
2.8
3.2
3.6
4.0
4.4
4.8
4.9
流量（m3/s）
1150
1850
2540
3270
4120
4950
5150
根据上述的计算成果，鉴江总干流在50年一遇洪水4838m3/s时，由表5求得水位4.79米,并由此水位反查得塘尾河分流量3530m3/s（表4），吴阳闸（鉴江30#断面下游干流）分流量为1308m3/s（表1）
2、水面线计算
根据上表5的成果，计算得30＃断面至38＃断面P=1%、P=2%、P=5%、P=10%、P=20%的洪水水面线，见下表6：
鉴江30＃～38＃断面洪水面线
表6
断面篇号
30＃
31＃
32＃
33＃
33-1＃
33-2＃
34＃
35＃
35-1＃
36＃
36-1＃
37＃
37-1＃
38＃
与30＃断面距离（m）
0
535
1070
1675
2460
2885
3310
3523
3735
4110
4485
4800
5115
6405
100年一遇
洪水位（m）
5
5.131
5.292
5.451
5.636
5.741
5.821
5.862
5.908
6.021
6.151
6.332
6.549
6.69
50年一遇
洪水位（m）
4.79
4.918
5.072
5.227
5.407
5.503
5.575
5.614
5.658
5.765
5.89
6.06
6.261
6.4
5年一遇洪水位（m）
3.82
3.938
4.069
4.2
4.358
4.421
4.471
4.502
4.538
4.623
4.722
4.853
5.005
5.14
断面
位置
塘尾分洪河口
江心
岛桥
江心岛游泳池
II、起推潮位为50年一遇高潮位
1）沙角漩河口起推水位为50年一遇潮位4.26米，假定不同流量，计算得鉴江干流（塘尾河口处）下游在30＃断面水位流量关系曲线如下表7（具体计算方法见上面方案I）：
30＃断面水位流量关系表（鉴江下游分流）
表7
流量（m3/s）
300
500
700
1000
1500
水位于（m）
4.401
4.486
4.607
4.81
5.162
1）塘尾河口起推水位为50年一遇潮位4.26米，假定不同流量，推求得塘尾河在30＃断面的水位流量关系如下表8：
30＃断面水位流量关系（塘尾河分流）
表8
流量（m3/s）
500
1000
1500
2000
2500
水位（m）
4.283
4.306
4.464
4.612
4.792
经上述的水面线计算所得的两种不同分流情况的水位流量关系曲线（表7、表8）、可推求出在潮位为50年一遇4.26米时，塘尾闸及吴阳闸同时分流的情况下，鉴江30＃断面总的水位流量关系如下表9：
30#断面的Z～Ｑp关系（鉴江总干流）
表9
流量（m3/s）
1110
1700
2240
2640
3060
水位（m）
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
根据上述计算成果，鉴江干流在2年一遇洪水2116m3/s时，塘尾闸分流1500m3/s,吴阳闸分流616m3/s。
鉴江30#断面起推水位为4.45米，塘尾河起推潮位为4.26米。
具体推求方法见第I种情况。
根据上表9的成果，计算得30＃断面至38＃的50年一遇高潮位遭遇2年一遇洪水水面线见下表10。
鉴江30＃～38＃断面50年一遇高潮位遭遇2年一遇洪水面线
断面
篇号
30＃
31＃
32＃
33＃
33-1＃
33-2＃
34＃
35＃
35-1＃
36＃
36-1＃
37＃
37-1＃
38＃
与30＃断面距离（m）
0
535
1070
1675
2460
2885
3310
3523
3735
4110
4485
4800
5115
6105
2年一遇洪水位（m）
4.45
4.485
4.526
4.574
4.633
4.66
4.684
4.698
4.714
4.753
4.8
4.862
4.937
5.013
断面
位置
塘尾分洪河口
江心岛桥
江心岛游泳池
根据上述两种情况（即上述两种洪潮组合）及塘尾闸和吴阳闸的分流情况，由30＃断面水位流量关系曲线计算推求塘尾出海口至30＃断面的水面线，及鉴江30＃断面至38＃断面的水面线，两种情况的水面线比较如下表11。
通过两种洪潮遭遇的水面线比较并采用其外包线的设计成果见表11及附图1。
塘尾河口0＃断面至鉴江干流38＃断面设计水面线成果
表11
序号
断面
编号
累加距
（m）
断面
位置
方案一
方案二
采用
成果
（m）
平均高潮位遭遇50年一遇洪水
50年一遇潮位遭遇2年一遇洪水
1
塘0＃
0
塘尾分洪河出河口
2.52
4.26
4.26
2
塘1＃
450
2.836
4.273
4.273
3
塘2＃
630
3.194
4.296
4.296
4
塘03＃
950
3.343
4.31
4.31
5
塘04＃
1350
3.463
4.32
4.32
6
塘05＃
1850
3.648
4.335
4.335
7
塘06＃
2350
塘尾分洪闸下
3.913
4.364
4.364
8
塘07＃
2550
塘尾分洪闸上
4.13
4.368
4.368
9
塘08＃
2860
4.3
4.388
4.388
10
塘09＃
3092
4.527
4.425
4.527
11
鉴30＃
3392
塘尾分洪河口
4.79
4.45
4.79
12
鉴31＃
3927
4.918
4.485
4.918
13
鉴32＃
4462
5.072
4.526
5.072
14
鉴33＃
5067
5.227
4.576
5.227
15
鉴33-1＃
5852
5.407
4.633
5.407
16
鉴33-2＃
6277
5.503
4.66
5.503
17
鉴34＃
6702
5.575
4.684
5.575
18
鉴35＃
6915
5.614
4.698
5.614
19
鉴35-1＃
7157
5.658
4.714
5.658
20
鉴36＃
7502
5.765
4.753
5.765
21
鉴36-1＃
7877
5.89
4.8
5.89
22
鉴37＃
8192
6.06
4.862
6.06
23
鉴37-1＃
8507
江心岛桥
6.261
4.937
6.261
24
鉴38＃
9497
江心岛游泳池
6.4
5.013
6.4
III、塘尾河至鉴江各不同频率设计洪水水面线成果表
不同频率设计洪水水面线成果表
断面篇号
塘0＃
塘1＃
塘2＃
塘3＃
塘4＃
塘5＃
塘6＃
塘7＃
塘8＃
塘9＃
鉴30＃
鉴31＃
与
0＃断面距离（m）
0
450
630
950
1350
1850
2350
2550
2860
3092
3392
3927
50年一遇
洪水位（m）
4.26
4.73
4.96
4.31
4.32
4.335
4.364
4.368
4.388
4.527
4.79
4.918
20年一遇洪水位（m）
2.52
2.668
2.96
3.072
3.157
3.295
3.503
3.653
3.765
3.946
4.492
4.615
10年一遇洪水位
2.52
2.665
2.898
2.995
3.072
3.196
3.383
3.53
3.632
3.796
4.301
4.412
5年
一遇洪水位
2.52
2.62
2.781
2.851
2.898
2.99
3.132
3.282
3.362
3.488
3.972
4.076
断面
位置
塘尾出海口
塘尾分洪河口
表11-1
表11-2
断面篇号
鉴32＃
鉴33＃
鉴33-1＃
鉴33-2＃
鉴34＃
鉴35＃
鉴35-1＃
鉴36＃
鉴36-1＃
鉴37＃
鉴37-1＃
鉴38＃
与30＃断面距离（m）
4462
5067
5852
6277
6702
6915
7157
7502
7877
8192
8507
9497
50年一遇
洪水位（m）
5.072
5.227
5.407
5.503
5.575
5.614
5.658
5.765
5.890
6.060
6.261
6.4
20年一遇洪水位（m）
4.756
4.902
5.073
5.156
5.218
5.254
5.293
5.391
5.508
5.661
5.849
5.987
10年一遇洪水位
4.538
4.669
4.824
4.895
4.952
4.984
5.021
5.11
5.217
5.354
5.520
5.655
5年一遇洪水位
4.192
4.312
4.454
4.514
4.566
4.596
4.631
4.712
4.807
4.930
5.075
5.208
断面
位置
江心
岛桥
江心岛游泳池
四、袂花江洪水水面线推算。
袂花江流域堤防设计标准为50年一遇。
采用多年平均高潮位遭遇50年一遇洪水水面线和50年一遇潮位遭遇2年一遇洪水水面线的外包线作为设计成果。
博茂减洪河从博茂港出海口至梅录共长6.8公里，在距梅录约2.5公里建有黄竹尾分洪闸，经1978年扩建，黄竹尾闸的排洪能力达50年一遇（3040m3/s）的洪水的标准。
但由于当时资金困难，闸上、下游河段未按设计要求扩宽，现状黄竹尾上河道底宽只有110米，河底高程为0.45米；闸下河道底宽只有75米，底高程为-1.4～+0.2米，根据1976年大洪水时实测，博茂减洪河只能排泄流量2000m3/s的洪水，只达设计流量3040m3/s的65%。
目前，袂花江流域的城市防洪设计，博茂减洪河按原设计的河底宽及河底高程进行扩建，闸上河底宽由原来110米扩至160米，纵坡为1/4000，分洪河进口（梅录河口）底高程控至-1.36米，闸前河底高程由原来+0.45米控至-2.0米。
闸后1.44公里的河底宽由原来75米扩至130米，河底高程由原来的-1.4～+0.2米控深至-2.0米，平坡出海。
1．根据上述设计断面，出海口采用多年平均高潮位2.52作为起算水位，采用广东省水利厅推荐使用的计算程序HD-5天然河道水面线计算方法，推算出黄竹尾闸下水位流量关系见下表12：
黄竹尾闸下水位流量关系
表12
流量（m3/s）
500
800
1000
1500
2500
3000
3500
水位（m）
2.71
2.97
3.191
3.782
5.009
5.599
6.146
根据黄竹尾闸下水位流量关系，采用武水《水力学》及《水闸设计规范》（sl265-2001）中推荐的公式计算出黄竹尾闸上的水位流量关系曲线。
黄竹尾分新旧两级闸。
左岸新闸6孔，每孔净宽为9.9米，闸底高程为-2.0m；左岸为旧闸20孔，每孔净宽为4.8米，闸底高程为+0.3m，计算得闸上水位流量关系见下表13：
黄竹尾闸上水位流量关系
表13
流量（m3/s）
500
800
1000
1500
2500
3000
3500
水位（m）
2.732
3.034
3.28
3.94
5.29
5.943
6.544
根据表13黄竹尾闸上水位流量关系曲线通过水面线计算得博茂减洪河口（即18＃断面）的水位流量关系曲线见下表14:
博茂减洪河口（即18＃断面）的水位流量关系
表14
流量（m3/s）
500
800
1000
1500
2500
3000
3500
水位（m）
2.864
3.301
3.629
4.431
5.967
6.667
7.316
根据水文计算所得支流袂花江50年一遇流量为2400m3/s，博茂减洪河50年一遇流量为3140m3/s，在多年平均高潮位为2.52米遭遇50年一遇洪水时，博茂减洪河出海口至支流袂花江24＃断面（即水湖岭桥）的水面线见下表15至15-2:
博茂减洪河出海口至水湖岭桥水面线成果表表15
断面编号
1＃
2＃
3＃
4＃
5＃
6＃
7＃
8＃
9
与1＃断面距离（m）
0
330
530
800
1380
1860
2560
2840
3050
100年一遇洪水位（m）
2.52
2.655
2.816
3.503
3.73
4.038
4.629
4.812
5.032
50年一遇洪水位（m）
2.52
2.63
2.763
3.325
3.531
3.811
4.345
4.517
4.719
5年一遇洪水位（m）
2.52
2.564
2.62
2.85
2.962
3.125
3.437
3.552
3.678
断面位置
减洪河出海口
表15-1
断面编号
10＃
11＃
11-1＃
12＃
13＃
14＃
15＃
16＃
与1＃断面距离（m）
3200
4080
4280
4480
4880
5280
5680
6080
100年一遇洪水位（m）
5.173
5.838
6.146
6.5
6.778
6.88
6.978
7.072
50年一遇洪水位（m）
43849
5.469
5.755
6.03
6.295
6.396
6.493
6.585
5年一遇洪水位（m）
3.761
4.178
4.356
4.43
4.624
4.706
4.794
4.877
断面位置
黄竹尾闸下
黄竹尾闸上
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