基于Mike 11模型的良白路——铁东路箱涵防洪评价计算分析

徐海娟 深圳市水务规划设计院股份有限公司

1.工程概况

1.1 建设项目概况

良白路——铁东路拟建箱涵位于沙湾河一级支流白泥坑水上游河道，对应泥坑水河道桩号BN1+398.25～BN1+452.85范围内，所在河道断面型式为梯形断面，该段设置两孔箱涵，单孔宽6m、高3m，箱涵底高程43.35m，箱涵内顶高程46.35m，全长54.6m。

1.2 河道概况

白泥坑水属于沙湾河一级支流，发源于京九铁路与机荷高速交汇处，在丹平公路西侧深鄂机砖厂附近有东深渠支流汇入，向南于埔地下污水处理厂东南侧汇入沙湾河，流域集雨面积2.23km2。

东深渠原为东深供水工程引水渠，起于雁田水库库尾五号副坝45.9m标高水闸处，由东北向西南流经白泥坑湿地，穿丹平公路后分为两支，右支向西南汇入白泥坑水，左支向南分流，在丹竹头电站处分两条路径汇入沙湾河干流，东深渠分流口控制断面以上流域集雨面积1.46km2。

2.洪水计算

2.1 设计暴雨

采用《广东省暴雨参数等值线图》暴雨查图法进行设计暴雨分析计算。根据设计暴雨的地区分布规律，选取Cs/Cv=3.5，查图得各时段的设计暴雨均值及相应的变差系数Cv值，采用P-Ⅲ型理论频率曲线，计算不同时段年最大设计暴雨，成果见表1。

表1 设计暴雨成果表

2.2 设计洪水

根据设计暴雨成果，采用《广东省暴雨径流查算图表》（使用手册）中综合单位线法推求河道各控制断面设计洪水。根据《广东省暴雨径流查算图表》（使用手册），查得本流域的暴雨分区属于珠江三角洲Ⅶ分区。

2.2.1 不考虑东深渠分流

采用综合单位线法计算河道各控制断面设计洪水，成果见表2。

表2 不考虑东深渠分流下河道各控制断面设计洪水

2.2.2 考虑东深渠分流

采用分流比试算法计算东深渠分流至东深分流渠分流比。该方法根据东深渠分流口及左右分汊河道实测断面，先假设分流比，根据左右分汊河道的水位流量关系，计算左右分汊河道各频率的水位，进而采用Mike11水动力模型向上游推算水面曲线，直至分流口处水位相等，即确定东深渠与东深分流渠分流比。根据东深渠左右分汊河道分流比，进一步确定东深渠分流下各控制断面设计洪水，成果见表3。

表3 考虑东深渠分流下河道各控制断面设计洪水

3.壅水分析

3.1 Mike11 数学模型原理

本次采用MIK E11数学模型中的水动力学模型（HD Model）对建设箱涵前后的水面线进行计算。Mike11 HD水动力学模型是Mike11的核心模块，其理论基础是圣维南方程，由连续方程和运动方程组成:

式中，Q为过流流量；x为空间坐标；A为过流断面面积；t为时间坐标；q为单位长度旁侧入流流量；α为动量校正系数；h为水位；C为谢才系数；g为重力加速度；R为水力半径。

3.2 边界条件

MIKE11 数学模型上游为流量边界条件，下游为水位边界条件。本次上游边界采用河道50年一遇设计洪水成果，下游边界根据《深圳市沙湾河流域水环境综合整治工程初步设计报告》（2015年），白泥坑水河口50年一遇的设计水位为37.98m。

河道糙率根据《水力计算手册》所列河道糙率取值，浆砌石材质断面糙率n取0.015～0.025，混凝土材质断面糙率n取0.012～0.018，良白路-铁东路箱涵断面糙率取值0.015，箱涵下游河道断面多为混凝土材质，糙率取0.016，箱涵上游为天然河道段，糙率取0.030。

3.3 模型结果分析

根据边界条件，采用Mike11一维水动力模型计算分析建设箱涵前后的水面线。模型模拟范围长约2.29km，其中上游边界距离拟建箱涵约0.84km，下游边界距离拟建箱涵约1.40km。建设箱涵前后河道水面线成果对比如表4所示。

由表4可知，在50年一遇设计洪水标准下，良白路-铁东路箱涵上游水位有一定水位壅高，最大水位壅高为0.002m，壅水曲线全长424m。

表4 建设箱涵前后河道水面线成果对比表

4.结论

（1）不同重现期来水条件下，东深渠左、右分汊分流比较稳定，分流口右分汊占总流量的47%左右，其中考虑东深渠分流后，白泥坑水50年一遇洪峰流量为58.4m3/s。

（2）拟建箱涵建成后，当发生50年一遇洪水时，白泥坑水上游最大水位壅高为0.002m，壅水曲线全长424m，下游河道水位无明显变化。因此，箱涵建成后不会对河道行洪安全造成明显不利影响。