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水利工程论文-赭山湾控导工程方案研究.doc

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水利工程论文-赭山湾控导工程方案研究.doc

水利工程论文赭山湾控导工程方案研究摘要钱塘江河口自七格至美女山段的南岸为河变凹岩,习称赭山湾.因位于河口的过渡段,山水和潮流流路不一致,且流量的时间分布相差悬殊,以致主槽摆动频繁,岸滩坍涨不定.历史上,河口过渡段流路曾先后流经龛、赭两山间的南大门,禅机、河庄两山之间的中小门和河庄山与海宁海塘之间的北大门的变迁,史称三门变迁......关键词赭山湾控导工程方案研究1概况钱塘江河口自七格至美女山段的南岸为河变凹岩,习称赭山湾.因位于河口的过渡段,山水和潮流流路不一致,且流量的时间分布相差悬殊,以致主槽摆动频繁,岸滩坍涨不定.历史上,河口过渡段流路曾先后流经龛、赭两山间的南大门,禅机、河庄两山之间的中小门和河庄山与海宁海塘之间的北大门的变迁,史称三门变迁.为了除害兴利,清康熙末期便开始开挖中小门引河,希图引导主流由中小门进出,以免危害两岸雍正期间,更拟订了开挖中小门引河,筑尖、塌两山之间石坝和北岸改建石塘三项措施并进的治理河口计划.此后,民国期间和中华人民共和国成立后,均曾几度拟定治理河口计划,并在实施过程中随江道形势变化而一再修改.至2000年封堵九上顺坝围堤和建成标准塘,赭山湾整治工程已大体上完成.主要建筑物有美女山坝,于1964年建成,坝长1050m.其中自0+972m处起向上游折转90°,成与水流方向平行的顺坝,整条坝实际上是勾头丁坝.九号坝,于1966年基本建成,坝长3100m.一号坝,于1964年开始抛筑,1966年建成,坝长1700m.七下右顺坝,于1960年开始抛筑坝根护岸块石,1961年开始抛筑坝身,1965年建成,坝长1750m.1966年,从美女山坝坝身0+550m处至九号坝坝身2+750m处筑围堤,长4721m,围涂1500hm2.围堤外设盘头4座,并外各接短丁坝,间距900m,以挑溜护脚,当年完工.1966年~1968年,自赭山湾一号坝上游769m至该坝下游1443m,沿设计堤线在滩地上预堆块石又自赭山湾九号坝开始向上游沿设计堤线也在滩地上预堆块石,堆石体长1447m.至1970年下半年,堆石体内侧和外侧数百半滩面已淤涨到可围高程,遂于是年冬至次年春,紧贴堆石体内侧筑围堤长5159m,围涂1266.7hm2,并于1977年完成块石护坡和抛石护脚.又在赭山湾一号坝上游围堤外抛筑短丁坝两座,一号坝至九号坝间围堤外抛筑短丁坝4座,长分别在240~250m.1976年开始抛筑东风角至九号坝坝头间顺坝(简称九上顺坝),全长6423m,至1988年,实抛筑6403m,其中从九号坝向上游伸展的1615m和自东风角向下游伸长的1580m为高坝.至此,主槽已控制在规划河道线内,江槽基本上趋于稳定,通航条件明显改善,顺坝坝囊内733.3hm2滩涂已围340hm2.2000年完成顺坝堵口.九上顺坝合拢封闭后,赭山湾河势虽已得到基本控制,但新岸线堤前紧邻冲刷槽.由淤涨、落潮流走向分歧和强度变化等因素,导致凹岸顶冲点和冲刷槽在弯顶附近上、下移动.有时可向上延伸到东风角,有时也可向下延伸至仓前白虎山,九号坝至美女山坝和美女山坝至乌龟山岸段经常处于深槽逼岸状态.塘前河床最大冲深至-5~-8m高程(吴淞基面,下同).以致可能出现塘前滩地刷低而使塘身失稳的局面.目前,南岸标准塘虽已建成,但受自然和技术条件制约,标准塘的底脚防冲只能做到0m高程.为此,在标准塘设计时,便以增加河道控制建筑物为前提.故拟在加固1#~4#盘头前的丁坝和美女山坝外,在此河段南岸增建若干建筑物.定床模型试验表明在百年一遇的洪水时,这些建筑物会抬高七堡(0.19m)、顺坝中(0.24m)、顺坝头(0.28m)和九号坝下(0.24m)的洪水位但降低美女山坝上(-0.09m)和仓前(-0.06m)的洪水位.并减小九号坝以上河段的流速0.11~0.62m/s九号坝以下河段则南岸流速减小,而江中和近北岸流速增加.这是二坝四盘头挑流作用的结果.对潮水而言,七堡、顺坝中和九号坝下的低潮位稍有抬升,依次为0.03、0.05和0.03m,而高潮位则有所降低顺坝头-0.03m,九号坝下-0.06m,美女山坝下-0.07m.从而减小南岸的潮差,潮动力也随之减弱.诸建筑头部的涨潮平均流速和最大流速会分别增大0.03~0.18m/s和0.13~0.64m/s江中涨潮的平均流速和最大流速分别增大0.10~0.33m/s和0.17~0.26m/s.落潮时,则弯顶平均流速减小0.12~0.39m/s,最大流速减小0.12~0.44m/s而美女山坝坝头和该处江中平均流速和最大流速分别增大0.16~0.26m/s和0.12~0.51m/s.更重要的是,塘前河床50年一遇冲刷深可以从-9.9m减少为0.7m,百年一遇冲刷深从-10.2m减为-0.8m.由此可见,由于这些建筑物的挑流作用,对保护南岸海塘起着重要作用.但它们的头部都要经受高流速冲刷,故应予加强.3整治方案的比较与研究用定床实物模型研究了南岸新添整治建筑物布置方案见表1.3.1新添建筑物布置方案3.1.1对沿程百年一遇洪水位的影响三种方案均以抬高顺坝头的洪水位最为明显,依次为0.57m、0.62m和0.51m并向上、下游逐渐减小.对九号坝下和美女山坝上的作用差别甚小对顺坝中和美女山坝下的影响则随建筑物加多而增大,但抬升不多,方案Ⅲ也仅分别抬高0.13m和0.09m,对仓前站则均有降低洪水位的作用,且随建筑物增多而更加明显,但数量不大,依次降低0.02m、0.05m和0.09m.3.1.2对沿程高、低潮位的影响三个方案对沿程各站高、低潮位的影响差别不大.且只有九号坝下的高潮位略有抬升(0.05~0.06m),低潮位略有降低(0~0.03m),从而潮差略有增大(0.05~0.09m)外,顺坝中和仓前两站高潮位不变,而低潮位略有升高(0.02~0.06m),从而潮差略有减小顺坝头高潮位均有降低而低潮位略有抬高,从而潮差减小0.24~0.07m美女山坝上和下两站则高、低潮位均有降低,潮差则美女山坝上几乎不变,美女山坝下减小约0.05~0.10m.3.1.3对洪水流速的影响三种方案均能使1#盘头以上河段(包括弯顶断面)的洪水主流趋向北摆弯顶以下洪水主流折向2#~4#盘头4#盘头以下,洪水主流又趋向北摆.此现象以方案Ⅲ最明显,方案Ⅱ和方案Ⅰ依次减弱.3.1.4对潮流速的影响各方案对潮流速的影响较为复杂.兹分述如下(1)东风角下游2750m处,塘脚(2#测点)涨、落潮流速均有下降,且以方案Ⅲ涨潮流速降低最多,平均流速降低0.07m/s,最大流速降低0.18m/s.该断面河中心(3#测点)则涨潮流速增大0.01~0.05m/s,落潮流速降低0.01~0.07m/s.

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