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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流【最新word论文】城市河道渠化方案探讨-以兰州市黄河段为例【水利工程专业论文】.精品文档.城市河道渠化方案探讨-以兰州市黄河段为例摘要：以兰州市为例研究黄河兰州段河道渠化整治方案与泄洪等的关系。在对河道地形、河相关系、造床流量及河床演变规律分析的基础上，提出了切实可行的整治宽度240m、泄洪宽度300m及相关建议，并进行了物理模型试验和数值计算，实验与计算基本吻合。该方案的实施不但可满足泄洪的要求而且并未引起水位、流速及河床断面地形较大幅度的变化。 关键词：河道整治 整治宽度 泄洪宽度 物理试验 1 河道概况黄河兰州段位于兰州带状盆地，呈东

2、西走向，西起西柳沟，东至桑园峡，全长44.84km。全河段河槽宽窄相间，河宽变化较大，窄处仅120m，宽处可达600700m（含江心洲）。河床基本上由砂卵石组成，且多卵石边滩及江心洲。主泓在一定范围内摆动，河段洪枯水位变幅不大。洪水期河岸时有冲刷，水面比降0.91.3。河段枯水流量540m3/s,造床流量3000m3/s,百年一遇流量6500m3/s，1981年实测的最大流量5600m3/s。河床糙率为0.032，河岸糙率为0.0300.35，滩地糙率为0.045，中水情况下综合糙率为0.035。黄河铁桥下游210m处为兰州水文站，自1935年建站以来积累了较长的实测资料。1981年黄河兰州段

3、出现了5600m3/s的洪水，当年沿兰州市44.84km的黄河段布设了27个水文大断面，测量了水位，并推算了若干流量级水面线。本河段历年演变特征是：年内具有涨水期淤积，退汛期冲刷的特征。随着年际和年内流量分配的不同，浅滩河段河床有着相应的变化。年际间具有枯水年淤积，丰水年冲刷的特征。由此可见本河段水流输沙能力强，其河床形态、输沙条件具有山区河流的属性。根据河床中边滩及沙洲取样分析，河床以卵石为主(河床泥沙级配见表1)，可见上游来沙仍以悬移质形式被带往下游。表1 河床泥沙级配资料Graded material of bed sediment composition项目d95(mm)d75(mm)

4、d50(mm)d25(mm)dcp(mm)KfS(t/m3)粒径1706526.55.446.33.472.742 整治线及整治方案2.1 整治线确定的一般原则进行河道整治需解决的关键问题是河道整治宽度及整治堤线的合理布置。相应于设计的洪、中、枯水流量，就有三种整治线，而中、枯水整治线较重要，尤以中水整治线最为重要。中水整治线的位置，应根据整治的目的和要求，按照因势利导的原则，从河道演变分析中得出的结论来确定。由于洪水漫滩时滩地水浅流缓，河道的轮廓对河道演变和水流形态影响不大，仅在设计堤防时，根据具体河段及水工建筑物的要求，对堤线与中水河槽岸边的相关位置作一些考虑即可。2.2 用河相关系法确定

5、整治线宽度对本河段的自然演变规律分析得知河段冲淤基本平衡。为此采用阿尔图宁计算稳定河宽的公式计算。根据相对稳定的弯曲型河段统计所得河宽系数的平均值为1.21,求得造床流量下河宽为248260m,；取为1.01.12，求得河宽为218240m。故河宽240 m可作为中水整治方案。2.3 优良河段类比法在市区河段上选取了几个控制断面进行论证。黄河铁桥建于1909年，桥址断面河宽230m，七里河桥建于1958年，桥址断面河宽270m，其下游1.2km(k23+600)处河宽仅200 m，此几处河段均经受了1964年5660m3/s及1981年5600m3/s洪水的考验。盐城黄河大桥建于1979年，桥

6、址处河宽305m，1981年的洪水顺利宣泄。由此认为，河宽300m可作为设计洪水最小堤间距的参考值。3 物理模型3.1 动床试验模型设计根据黄河兰州段冲积河流属性，河床质以卵石成分为主，河床变形主要是卵石推移质所引起的。故根据水流重力相似、水流阻力相似、水流挟沙相似、河床冲淤变形相似、泥沙起动和扬动相似及河型相似等条件，并利用黄河动床河工模型设计的研究成果进行推移质动床模型设计3,4。其基本模型比尺如下水流重力相似条件V=1/2H(1)水流阻力相似条件n=1/V2/3R(H/L)1/2(2)泥沙起动和扬动相似V=Vc=Vf(3)泥沙粒径比尺d=H/5/3s-(4)水流输沙率相似比尺Gs=*Gs

7、(5)河床冲淤变形相似条件t2=oH2L/Gs(6)河型相似条件(s/-1)D50H1/3/iB2/3)模型=(s-/)D50H1/3/iB2/3)原形(7)式中L、H为水平及垂直比尺，R为水力半径比尺，n为糙率比尺，Gs、*Gs分别为水流输沙及输沙能力比尺，V、Vc、Vf分别为流速、起动流速及扬动流速比尺，t2为河床冲淤变形时间比尺,o为淤积物干容重比尺，d为泥沙粒径比尺，s -为泥沙水下容重比尺，B、V分别为造床流量下的河宽及水深，i为河床比降。本次试验主要研究渠化及防洪宽度，故在44.84km的范围内全部作成动床。平面比尺选用L=250, 垂直比尺H=100。选用宁夏大武口精煤屑作为模型

8、沙，其容重s=1.40t/m3 ,干容重o =0.8t/m3。按照粒径比尺d选配模型沙。模型试验的含沙量和时间比尺在理论分析的基础上，依据模型水沙系列预备试验加以确定，使泥沙淤积、分布在横向、纵向及时间上与原型基本一致。3.2 试验方案及结果分析3.2.1 天然状态从河道横断面形态可知，当河宽B240时，河道断面单一，断面呈“U”型或不对称的“U”型。当河宽B>240m时，河槽形态已开始从单式向复式断面过渡。河宽超过300m的河段，随着河宽的增加，出现了边滩，或在河道中形成沙脊，断面形态呈“W”型，河道中出现河心滩。这说明河宽为300m时处于河中成滩的临界状态。造床流量下垂线最大平均流速

9、Vm、垂线最大水深hm与河宽的关系不明显(见图1)，从所考查的断面来看，河宽大于240m时均会出现数值相近的值Vm=3.03.7m/s，hm=7.08.5m。但其断面平均流速随河宽的加大而减小，断面平均水深随河宽的增大略有减小的趋势，但变化不明显。图1 天然状态与300m整治方案水流要素比较(Q=3000m3/s)Comparison of characteristics of flow between natural river and the 300m width scheme（Q=3000m3/s）在兰州防洪标准百年一遇流量6500m3/s时，河宽在220m至600m范围内，Vm一般在3

10、.84.5m/s内波动。流速V随河宽B的增大呈递减的变化趋势。垂线最大水深hm、断面平均水深h与河宽B的变化关系比较紊乱。可见河宽240m可作为中水整治方案的依据，河宽300m可作为设计洪水最小堤间距的参考值。在此基础上，对300m及350m整治线方案进行了研究。3.2.2 整治方案及结果分析350m整治方案：将天然河道宽度控制在350m，切除断面一侧边滩或滞流区，分汊河段则堵塞支汊，小于350m的河段仍保持原状进行试验。300m整治方案：切除河道中边滩或滞流区，对河道做一定压缩，使其河宽为300m，弯道附近减小至280m300m，小于300m的河段仍保持原状。从天然状态与整治方案水位变化看：

11、适当压缩河道中的边滩或滞流区，并未引起水位较大幅度的增高。对于300m整治方案，流量为3000m3/s时，水位变幅为-0.13m0.38m；流量为6500m3/s时，变幅为-0.13m0.58m。对于350m整治方案，流量为3000m3/s时，水位变幅为-0.21m0.28m；流量为6500m3/s时，变幅为-0.27m0.48m。整治方案与天然状态相比水位变幅不大。试验表明（表2）300m及350m整治方案，并未引起水位较大幅度的增加，相反由于河流的自我调节作用使得断面地形趋于平坦，流速分布趋于均匀。水流要素看（见图1）：整治方案较天然状态水深、流速最大变幅在12%以内，这样的变幅在该河段不

12、会引起较大的河床变化，且因整治线较平顺，流速分布趋于均匀。从河床地形看：整治后断面变窄，但断面地形起伏变化减小且趋于平坦，河槽趋向单一断面，河床纵向的冲淤变化也不大。表2 6500m3/s各方案断面水位实测资料对比Comparison of water level for different improvement channel width(Q=6500m3/s)350m方案300m方案断面里程天然状态水位(m)水位变化(m)水位(m)水位变化(m)K4+4161540.211540.250.041540.230.02K7+7791537.081537.220.141537.380.30K1

13、1+2751533.321533.680.361533.740.42K17+1311528.401528.570.171528.730.33K22+4441522.351522.230.121522.530.30K24+9141520.321520.23-0.041520.590.22K29+6291516.061516.160.101516.100.04K32+3771513.781513.880.091513.75-0.03K35+2911512.551512.680.131513.020.52K39+9971511.961511.63-0.181511.03-0.184 数学模型试验的目

14、的主要是研究整治前后水位及流速等的变化，故采用一维水流、泥沙运动基本方程描述沿程变化，即水流连续方程(8)水流运动方程(9)河床变形方程(10)式中 v为断面平均流速，H、z分别为水深与河床高程，A、B分别为断面面积与河宽，R为水力半径，qs为推移质输沙率，c为谢才系数，n为糙率系数。推移质输沙率采用梅叶 彼得公式计算。式(8)(10)的定解条件是按恒定流计算出各水力要素的初始值、初始时刻床面高程沿程变化；上游边界条件给定流量、输沙率，下游边界给出水位过程线；床面高程采用线性延伸法给出。5 试验及计算结果表3 5600m3/s断面水位计算与实测资料Water level calculated

15、and measured on physical model and prototype for 5600m3/s水文大断面号原形值模型值计算值41540.181540.261540.2171536.841536.951542.02101529.541529.381529.52151521.031521.081520.97201515.361515.391515.28251509.711509.821509.93利用原形河段有关水位、流速分布、水沙过程及河床冲淤变形等实测资料对物理模型及数学泥沙模行了断面水位流量关系、河道水面线、断面流速分布及断面冲淤验证。结果表3表明，模型不仅满足了水流相似

16、条件，而且满足了河型相似条件。模型很好地复演了原形水流运动及河势变化规律，计算值与模型值及原形值吻合良好。6 结论及建议1. 通过对黄河兰州段河道地形、河相关系、造床流量、设防流量及河中成滩条件的分析，得出了中水整治河宽为240m，防洪整治河宽为300m。2. 实施河宽300m方案,适当压缩河道中边滩或滞留区,并未引起水位及流速大幅度的增长。相反河流通过自动调节，断面地形趋于平坦，且向单一断面演变。改善了水流条件，流速分布趋于均匀。3. 整治方案的实施，使河道渠化目标得以实现，岸线平顺、固定。断面平均流速的提高，减少了污染物沉积数量，同时可确保行洪畅通。靠岸流速增大，为三条南河道取水提供了合理

17、的渠首位置及水流条件，为工农业及人畜用水和南北两山绿化提供了方便和充足的水源，加快了再造秀美山河的步伐。并对滨河路的规划、通航及开发城建用地提供了设计参数。具有良好的经济、社会及环境效益。4. 考虑到上游水库的兴建，在来水方面表现为洪峰减小，枯水流量增大；在来沙方面主要是下泄沙量减小，泥沙的组成变细。故河道渠化可采用30m+240m+30m或60m+240m形式的复式断面，流量较小时在单式断面中流动，流量较大时在复式断面内流动。这样可在两边种植草坪，修建带状绿化公园，以美化市容，改善人们的生活环境。5. 亦可采用分段整治方案。兰练以上河段目前可不做整治，因为此河段河宽基本在300m左右。只是在

18、水厂附近河宽约500m，此处为50年代修建的兰州市水厂取水口，至今运行良好。兰练至七里河桥段，河道长约15km，宽度在300m600m之间，应进行全面整治。七里河桥至鸟岛前（k22+440k24+300）河道宽度为220m330m，在鸟岛处为330m，在为保护候鸟，建议此段河道以天然河宽为准，不做压缩整治。从中山桥至雁滩取水口段，河道河宽在300m380m之间，此段泄洪宽度不做大的整治，但为了南河道取水，可对取水口附近河段做局部治理。雁滩到包兰铁桥段，河道长约16km，宽度在200m600m之间。此段应进行治理，尤其对几个较大的滩，如雁滩、宋家滩等，并同雁滩开发区的整体规划相协调。进行城市规划

19、，应从现有工程、取水、通航、渠化、土地利用、生态平衡、沿岸的取水、滨河路的走向及兰州市未来的经济、人口发展等多方面综合考虑，力求上下游呼应、左右岸兼顾、洪枯水统一考虑，整治线上下游应与具有控制作用的河段相衔接。参 考 文 献1 张书农,华国祥。河流动力学。水利水电出版社，1988.2 刘有录等。黄河兰州段河道整治模型誓言研究。全国泥沙基本理论研究学术讨论会论文集，1992.3 李保如。我国河流泥沙物理模型的设计方法。水动力学研究与进展，1991,6。4 李保如,屈孟浩。黄河河道演变的物理模型试验。黄河水利委员会水利科学研究所科学研究论文集（第一集）。河南科学技术出版社，1989.劳德诺又道：“

20、当时我问师父：林家这辟邪剑法威力很大么？青城派为甚么这样用心修习？师父不答，闭眼沉思半晌，才道：德诺，你入我门之前，已在江湖上闯荡多年，可曾听得武林之中，对福威镖局总镖头林震南的武功，如何评论？我道：武林中朋友们说，林震南手面阔，交朋友够义气，大家都买他的帐，不去动他的镖。至于手底下真实功夫怎样，我不大清楚。师父道：是了！福威镖局这些年来兴旺发达，倒是江湖上朋友给面子的居多。你可曾听说，余观主的师父长青子少年之时，曾栽在林远图的辟邪剑下？我道：林林远图？是林震南的父亲？师父道：不，林远图是林震南的祖父，福威镖局是他一手创办的。当年林远图以七十二路辟邪剑法开创镖局，当真是打遍黑道无敌手。其时白道

21、上英雄见他太过威风，也有去找他比试武艺的，长青子便因此而在他辟邪剑法下输了几招。我道：如此说来，辟邪剑法果然是厉害得很了？师父道：长青子输招之事，双方都守口如瓶，因此武林中都不知道。长青子前辈和你师祖是好朋友，曾对你师祖说起过，他自认这是他毕生的奇耻大辱，但自忖敌不过林远图，此仇终于难报。你师祖曾和他拆解辟邪剑法，想助他找出这剑法中的破绽，然而这七十二路剑法看似平平无奇，中间却藏有许多旁人猜测不透的奥妙，突然之间会变得迅速无比。两人钻研了数月，一直没破解的把握。那时我刚入师门，还只是个十来岁的少年，在旁斟茶侍候，看得熟了，你一试演，便知道这是辟邪剑法。唉，岁月如流，那是许多年前的事了。”林平之

22、自被青城派弟子打得毫无招架之功，对家传武功早已信心全失，只盼另投明师，再报此仇，此刻听得劳德诺说起自己曾祖林远图的威风，不由得精神大振，心道：“原来我家的辟邪剑法果然非同小可，当年青城派和华山派的首脑人物尚且敌不过。然则爹爹怎么又斗不过青城派的后生小子？多半是爹爹没学到这剑法的奥妙厉害之处。” 只听劳德诺道：“我问师父：长青子前辈后来报了此仇没有？师父道：比武输招，其实也算不得是甚么仇怨。何况那时候林远图早已成名多年，是武林中众所钦服的前辈英雄，长青子却是个刚出道的小道士。后生小子输在前辈手下，又算得了甚么？你师祖劝解了他一番，此事也不再提了。后来长青子在三十六岁上便即逝世，说不定心中放不开此

23、事，以此郁郁而终。事隔数十年，余沧海忽然率领群弟子一起练那辟邪剑法，那是甚么缘故？德诺，你想那是甚么缘故？“我说：瞧着松风观中众人练剑情形，人人神色郑重，难道余观主是要大举去找福威镖局的晦气，以报上代之仇？师父点头道：我也这么想。长青子胸襟极狭，自视又高，输在林远图剑底这件事，一定令他耿耿于怀，多半临死时对余沧海有甚么遗命。林远图比长青子先死，余沧海要报师仇，只有去找林远图的儿子林仲雄，但不知如何，直挨到今日才动手。余沧海城府甚深，谋定后动，这一次青城派与福威镖局可要有一场大斗了。“我问师父：你老人家看来，这场争斗谁胜谁败？师父笑道：余沧海的武功青出于蓝而胜于蓝，造诣已在长青子之上。林震南的功

24、夫外人虽不知底细，却多半及不上乃祖。一进一退，再加上青城派在暗而福威镖局在明，还没动上手，福威镖局已输了七成。 倘若林震南事先得知讯息，邀得洛阳金刀王元霸相助，那么还可斗上一斗。德诺，你想不想去瞧瞧热闹？我自是欣然奉命。师父便教了我几招青城派的得意剑法，以作防身之用。” 陆大有道：“咦，师父怎地会使青城派剑法？啊，是了，当年长青子跟咱们祖师爷爷拆招，要用青城派剑法对付辟邪剑法，师父在旁边都见到了。”劳德诺道：“六师弟，师父他老人家武功的来历，咱们做弟子的不必多加推测。师父又命我不可和众同门说起，以免泄露了风声。但小师妹毕竟机灵，却给她探知讯息，缠着师父许她和我同行。我二人乔扮改装，假作在福州城

25、外卖酒，每日到福威镖局去察看动静。别的没看到，就看到林震南教他儿子林平之练剑。小师妹瞧得直摇头，跟我说：这哪里是辟邪剑法了？这是邪辟剑法，邪魔一到，这位林公子便得辟易远避。”在华山群弟子哄笑声中，林平之满脸通红，羞愧得无地自容，寻思：“原来他二人早就到我局中来窥看多次，我们却毫不知觉，也真算得无能。” 劳德诺续道：“我二人在福州城外耽不了几天，青城派的弟子们就陆续到了。最先来的是方人智和于人豪二人。他二人每天到镖局中踹盘子，我和小师妹怕撞见他们，就没再去。 那一日也是真巧，这位林公子居然到我和师妹开设的大宝号来光顾，小师妹只好送酒给他们喝了。当时我们还担心是给他瞧破了，故意上门来点穿的，但跟他

26、一搭上口，才知他是全然蒙在鼓里。这纨裤弟子甚么也不懂，跟白痴也差不了甚么。便在那时，青城派中两个最不成话的余人彦和贾人达，也到我们大宝号来光顾” 陆大有鼓掌道：“二师哥，你和小师妹开设的大宝号，当真是生意兴隆通四海，财源茂盛达三江。你们在福建可发了大财哪！”那少女笑道：“那还用说么？二师哥早成了大财主，我托他大老板的福，可也捞了不少油水。”众人尽皆大笑。劳德诺笑道：“别瞧那林少镖头武功稀松平常，给咱们小师妹做徒儿也还不配，倒是颇有骨气。余沧海那不成材的小儿了余人彦瞎了眼睛，向小师妹动手动脚，口出调笑之言，那林公子居然伸手来抱打不平” 林平之又是惭愧，又是愤怒，寻思：“原来青城派处心积虑，向我镖

27、局动手，是为了报上代败剑之辱。来到福州的其实远不止方人智等四人。我杀不杀余人彦，可说毫不相干。” 他心绪烦扰，劳德诺述说他如何杀死余人彦，就没怎么听进耳去，但听得劳德诺一面说，众人一面笑，显是讥笑他武功甚低，所使招数全不成话。只听劳德诺又道：“当天晚上，我和小师妹又上福威镖局去察看，只见余观主率领了侯人英、洪人雄等十多个大弟子都已到了。我们怕给青城派的人发觉，站得远远的瞧热闹，眼见他们将局中的镖头和趟子手一个个杀了，镖局派出去求援的众镖头，也都给他们治死了，一具具尸首都送了回来，下的手可也真狠毒。当时我想，青城派上代长青子和林远图比剑而败，余观主要报此仇，只须去和林震南父子比剑，胜了他们，也就

28、是了，却何以下手如此狠毒？那定是为了给余人彦报仇。可是他们偏偏放过了林震南夫妻和林平之三人不杀，只是将他们逼出镖局。林家三口和镖局人众前脚出了镖局，余观主后脚就进去，大模大样的往大厅正中太师椅上一坐，这福威镖局算是教他青城派给占了啦。”陆大有道：“他青城派想接手开镖局了，余沧海要做总镖头！”众人都是哈哈一笑。 劳德诺道：“林家三口乔装改扮，青城派早就瞧在眼里，方人智、于人豪、贾人达三人奉命追踪擒拿。小师妹定要跟着去瞧热闹，于是我们两个又跟在方人智他们后面。到了福州城南山里的一家小饭铺中，方人智、于人豪、贾人达三个露脸出来，将林家三口都擒住了。 小师妹说：林公子所以杀余人彦，是由我身上而起，咱们

29、可不能见死不救。我极力劝阻，说道咱们一出手，必定伤了青城、华山两家的和气，何况余观主便在福州，我二人别要闹个灰头土脸。”陆大有道：“二师哥上了几岁年纪，做事自然把细稳重，那岂不扫了小师妹的兴致？” 劳德诺笑道：“小师妹兴致勃勃，二师哥便要扫她的兴，可也扫不掉。当下小师妹先到灶间中去，将那贾人达打得头破血流，哇哇大叫，引开了方于二人，她又绕到前面去救了林公子，放他逃生。”陆大有拍手道：“妙极，妙极！我知道啦，小师妹可不是为了救那姓林的小子。她心中却另有一番用意。很好，很好。”那少女道：“我另有甚么用意？你又来胡说八道。”陆大有道：“我为了青城派而挨师父的棍子，小师妹心中气不过，因此去揍青城派的人

30、，为我出气，多谢啦”说着站起身来，向那少女深深一揖。那少女噗哧一笑，还了一礼，笑道：“六猴儿师哥不用多礼。”那手拿算盘的人笑道：“小师妹揍青城弟子，确是为人出气。是不是为你，那可大有研究。挨师父棍子的，不见得只你六猴儿一个。”劳德诺笑道：“这一次六师弟说得对了，小师妹揍那贾人达，确是为了给六师弟出气，日后师父问起来，她也是这么说。”陆大有连连摇手，说道：“这这个人情我可不敢领，别拉在我身上，教我再挨十下八下棍子。”那高个儿问道：“那方人智和于人豪没追来吗？”那少女道：“怎么没追？可是二师哥学过青城派的剑法，只一招鸿飞冥冥，便将他二人的长剑绞得飞上了天。只可惜二师哥当时用黑布蒙上了脸，方于二人到这时也不知是败在我华山派