大墩岭整治工程分析研究

刘敦伟 郑乐高

(扬州大学 江苏 扬州 225009)



大墩岭整治工程分析研究

刘敦伟 郑乐高

(扬州大学 江苏 扬州 225009)

本文从淮河入江水道行洪能力减小，近10多年行洪实况,得到入江水道行洪能力达不到原设计标准,出现了“中流量、高水位、大防汛”的严峻状况。究其原因,由入江水道内障碍物分布现状,障碍物缩窄了行洪通道,阻碍行洪速度,延长洪水持续时间,给防汛工作带来了很大的影响。本文针对入江水道内行洪障碍进行综合治理。本文要研究的内容是对大墩岭做切滩整治，研究其切滩整治效果。

切滩整治；障碍物治理；水位流态

一、前言

淮河入江水道是黄河夺淮的产物。淮河入江水道上起洪泽湖沿途经过淮安、扬州2市10县(市、区)最终在三江营汇入长江，全长157.2公里，淮河入江水道是淮河下游洪泽湖的主要泄水河道，兼顾防洪、除涝、灌溉、航运等综合功能。

淮河入江水段金湖段以及上段水位流量情况。据1990、1991、1996和2003四年汛期中渡水位～流量关系曲线及金湖水位～流量关系曲线分析。中渡的水位与流量关系：在水位条件相同的情况下，洪峰期中度流量比1971年设计流量减少了1000m3/s左右。金湖水位与流量关系：在流量相同的情况下1990、1991、1996年水位都1971年的设计水位要高，但是抬高的程度是不一样的1990、1996年抬高较多，大约有0.5m。2003年当三河闸下泄流量为8300m3/s左右时，金湖水位11.96m左右，与设计流量12000m3/s时的设计水位仅差0.18m，适当考虑区间来水,水位抬高0.50-0.60m,相当于减少行洪流量2000m3/s。

从入江水道上段建成后的行洪实况来看，入江水道金湖段以及上段行洪能力达不到原设计标准。出现了“中流量高水位大防汛”的严峻状况，给防汛工作带来了重大的影响。漫水公路前面的大墩岭是阻水的主要障碍物。

结合淮河入江水道金湖段的实际情况,研究大墩岭整治工程对河道行洪的影响。对搞清淮河入江水道金湖段过流状况，增强或者恢复入江水道的泄洪能力；入江水道内行洪障碍阻水特性研究；工程实际管理的需要有着重大意义。

二、研究现状

(一)复式河槽研究现状

复式河槽是由主槽和边滩组成，平原地区比较多见。在枯水期，流量小水流多在主槽内流动；在行洪期间由主槽和滩地共同行洪。近年来,这一类河道由于自然及人为因素的影响,淤积严重,行洪能力差,常常发生洪灾,危害人民的生命财产安全,急需采用各种工程措施进行治理。对复式河槽的研究最早可以追溯到1950年，热列兹里亚柯夫首次在实验室中发现洪水漫滩后，主槽过水能力降低滩地过水能力增加的现象[1]。Yen和Overton[2]两人共同对复式河道的流速分布进行了研究,得出主槽和滩地的边界切应力大小与主槽与滩地交界面动量交换作用密切相关。我国在复式河槽特性方面的研究上取得的成果。胡春宏等人[3]针对滩槽平均边界剪切应力同水深的关系进行了研究,它们通过把实测的复式明渠断面流速等值线分布情况以及边界剪切应力分布情况同矩形断面明渠边界剪切应力分布情况进行对比分析建立起两者之间的关系，为复式断面水流结构和输水能力的研究打下了基础。王韦[4]等人在谢汉祥[5]法基础上导出了更为合理的流速分布公式即谢汉祥修正法和断面叠加法，计算精度得到了进一步的提高。

(二)入江水道研究现状

关于淮河入江水道的研究。钟开伟2指出，入江水道行洪水位抬高，行洪能力下1000～2000 m3/s的直接原因是三河段和金沟改道段滩地上芦苇阻水。罗伯民强调入江水道“中流量高水位大防汛”现象主要是由芦苇、高滩、狭段严重阻水引起的。张锦家指出入江水道上段行洪能力降低的主要原因是金湖境内的西安高地，大墩岭和改道段尚未清除的柴草阻水。张敏1通过率定将1991年和2003年的糙率并同设计糙率对比分析，发现上段的观音滩、大墩岭糙率有所增加，中段的新民滩、邵伯湖滩群糙率也有所增加。董小雨对淮河入江水道建立了一、二维耦合水动力数值模型，通过实测地形断面资料以及2007和2003年的两次洪水水文资料对模型进行率定验证，成功模拟了二次洪水的行洪过程。

(三)大墩岭切滩整治研究

采用物理模型试验、数值模拟计算相结合的方法。通过物理模型采集大墩岭切滩整治前后的试验数据，对比分析整治前后的试验数据从而分析切滩整治效果。

通过数值模拟计算出大墩岭切滩后大墩岭周边流态结果。通过物理模型试验采集的数据与数值模拟计算结果的相互验证增强结论的正确性。具体研究内容如下：

1、采集大墩岭整治前后2000m3/s、4000m3/s、6000m3/s、8000 m3/s、10000 m3/s、12000 m3/s各流量与不同施尖水位相组合的水位数据，对比分析出出流方式对大墩岭水位影响；流量对大墩岭水位的影响。

2、采集大墩岭整治前后下游复式河槽漫滩时对应的行洪流量，分析大墩岭切滩整治对漫滩流量的影响。

3、采集大墩岭切滩整治前后大墩岭面层和底层流场数据，对比分析切滩整治工程对流态的影响。

4、运用数值模拟技术对大墩岭切滩后流量2000m3/s、6000m3/s、12000m3/s

工况进行面层和表层流态的计算，分析计算结果。

5、对比大墩岭切滩整治后流量2000m3/s、6000m3/s、12000m3/s物理模型试验数据与数值模拟计算结果。

三、结语

本章通过物理模型采集大墩岭切滩整治前后的水位、流态试验数据，对比分析整治前后的试验数据从而分析切滩整治效果。

1、流量2000m3/s、4000m3/s、6000m3/s切滩后大墩岭水位下降明显，整治效果明显；流量8000m3/s、10000m3/s、12000m3/s由于整治前大墩岭大墩岭顶部用于过流，整治后对剩余滩地顶部进行了加高不用于过流，大流量情况下虽然滩地切除减小了糙率但是加高大墩岭顶部减小了过流断面，大墩岭水位几乎没有变化，通过对下游塔集数据的分析可知整治效果明显，大墩岭只是出现雍水现象。

2、整治前的漫滩流量不到500m3/s整治后的漫滩流量在1500m3/s左右，漫滩流量增加了1000m3/s左右，整治工程对漫滩流量影响显著。东、西偏泓闸附近的漫滩不是同步的，整治前漫滩时东西漫水闸的差值大约0.56m，整治后漫滩时东西漫水闸的差值大约0.16m整治后对东、西偏泓闸附近的漫滩同步性有很大的提高。

3、同一流量工况下大墩岭整治后；大墩岭整治前和整治后对比分析大中小三个流量情况下的面层流场和底层流场试验数据可知：随着流量的增大，大墩岭下游与改道段侧旋涡区变大，强度变强。

[1]张 敏 刘洪林 楚恩国 淮河入江水道行洪能力与对策.中国防汛抗旱,2007年第6起.

[2]钟开伟 邹燕淮 河入江水道金湖段阻洪障碍及对策.江苏水利,2004年第9期.

[3]热列兹里亚柯夫.河流水文测验方法在水力学基础上的论证.水利出版社,1956年.

[4]陈长英 张幸农 滩槽复式断面水流特性的试验研究[J]水利水运工程学报,2004，(3)28-32.

[5]吉祖稳 胡春宏 潘东 宽窄复式河道水流运动特性的试验研究[J]水利水电技术,1997.28(11)：24-27