江西万年工业园区化工产业园区防洪评价报告

1、1 目目录录 1 概述.1 1.1 项目背景.1 1.2 评价依据.1 1.2.1 法律法规.1 1.2.2部门规章.2 1.2.3 规范.2 1.2.4报告编写依据.2 1.3 技术路线及工作内容.3 2 基本情况.5 2.1 建设项目概况.5 2.1.1建设地点.5 2.1.2化工园区情况及主要工程规模和主要技术指标.5 2.1.3化工园区及工程布置及施工要求.6 2.1.5建设安排.6 2.2 河道基本情况.6 2.2.1地形地貌.6 2.2.2水文气象.7 2.2.3 化工园区河道概况.8 2.2.4地质.9 2.3 现有水利工程及其它设施情况.11 2.3.1畲湾联圩.11 2.3.

2、2 石镇圩.11 2.3.3 群英水库.11 2.3.3 化工园区附近堤防和其它水利工程情况.12 2.4 水利规划及实施安排.13 3 河道演变.13 3.1 河道历史演变概况.13 3.2 河道近期演变分析.14 3.3 河道演变趋势分析.14 4防洪评价计算.15 4.1 水文分析计算.15 4.1.1 水文资料情况.15 4.1.2 水位流量关系.16 4.1.3 洪水调查.18 4.1.4 设计洪水.18 4.2 壅水分析计算.21 4.2.1 水面曲线法.21 4.2.2 数学模型.25 4.2.3 成果分析.29 2 4.3 河势影响分析计算.29 4.3.1 建码头前后河段流速

3、分布分析.29 4.3.2 建码头前后河段流场分析.33 4.3.3右岸堤防近岸流速流向变化.34 4.3.4 冲刷分析计算.36 4.4 排洪沟对园区防洪的影响.38 5 防洪综合评价.38 5.1 河道演变概况、趋势分析.38 5.2 对现有水利规划的关系与影响分析.39 5.3 与现有防洪标准的适应性分析.39 5.4 对行洪安全的影响分析.40 5.5 对河势稳定的影响分析.40 5.6 对现有防洪工程影响分析.41 5.7 对防汛抢险的影响分析.42 5.8 建设项目防御洪涝的设防标准与措施是否适当.42 5.9 对第三人合法水事权益的影响分析.42 6 工程影响防治措施.43 7

4、结论与建议.43 附图目录 附图 2.1 建设项目所处地理位置图； 附图 2.2 建设项目所在河段河势图； 附图 2.3 万年港综合码头工程总平面布置图； 附图 2.4 万年港综合码头工程平面图； 附图 2.5 码头工程所在河道防洪工程现状图； 附图 4.1 乐安河水系及水文站点图； 附图 4.2 石镇街水文站洪峰流量频率曲线图； 附图 4.3 虎山水文站洪峰流量频率曲线图； 附图 4.4 水文分析断面布置图； 附图 4.5 码头工程河段设计洪水水面线图； 附图 4.6 数学模型分析网格图； 附图 4.7 数学模型材质分区图； 附图 4.8 20 年一遇洪水建码头前流速分布图； 附图 4.9

5、20 年一遇洪水建码头后流速分布图； 附图 4.10 20 年一遇洪水工程建设前流场图； 附图 4.11 20 年一遇洪水工程建设后流场图； 附图 万年港综合码头河道地形图。 1 江西万年工业园区化工产业园区防洪评价报告 1 概述概述 1.1 项目背景项目背景 江西万年工业园区化工产业园区（以下简称化工园区） 位于万年县北部，石镇镇与梓埠镇交界之地，规划面积为 5.587 平方公里（约 8400 亩） ，化工产业区北邻乐安河，群 英水库排洪沟从化工园区中穿过，化工园区在乐安河左岸 建有配套交通设施万年港综合码头。2010 年 11 月江西万年 工业园区委托上饶市水利科学研究所承担江西万年工业园

6、 区化工产业园区防洪评价报告的编制工作。 1.2 评价依据评价依据 1.2.1 法律法规法律法规 1、 中华人民共和国水法 ， （2002 年 8 月 29 日第九届 全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议通过） ； 2、 中华人民共和国防洪法 ， （1997 年 8 月 29 日中华 人民共和国主席令第 88 号公布） ； 3、 中华人民共和国河道管理条例 ， （1988 年 6 月 10 日国务院第 3 号发布） ； 2 1.2.2 部门规章部门规章 4、 、 江西省实施中华人民共和国水法办法 ； 5、 、江西省实施中华人民共和国防洪法办法（2001 年 10 月 19 日江西省第九届人

7、民代表大会常务委员会第二 十六会议通过） ； 6、水利部河道管理范围内建设项目防洪评价报告编 制导则 ， （试行）水利站办公厅文件办建管200409 号， 2004 年 8 月 5 日发布； 7、 江西省河道管理条例 （第二次修正）2001 年 12 月 22 日； 1.2.3 规范规范 10、 水利水电工程设计洪水计算规范 （SL44-2006） 11、 堤防工程设计规范 （GB50286-98） ； 12、 防洪标准 （GB50201-94） ； 13、 公路路工程水文勘测设计规范 （JTG C30-2002） 。 1.2.4 报告编写依据报告编写依据 城市建设研究院深圳分院编制化工产业区

8、土地利 用规划图 ； 江西万年工业园区化工产业园区提供的化工产业区 3 有关情况介绍 ； 江西省港航设计院编制万年港综合码头工程设计书 ； 江西省水利规划设计院编制的饶河流域规划报告 ； 万年港综合码头工程布置图； 万年港综合码头平面立面图； 石镇街水文站实测水文资料系列； 虎山水文站实测水文资料系列； 化工产业园区地形图； 万年港综合码头附近河道地形图（1：1000） ； 江西省水利工程基础信息查询系统 （江西省水利科学研 究院） ； 上饶地区水文分局乐安河设计洪水水面线分析 （1996 年） ； 河床演变及整治水利电力出版社（1980 年） ； 公路桥涵设计手册之（桥位设计）人民交通出版

9、社(1991 年) 万年县志（2000 年 7 月） ； 上饶市水利志。 1.3 技术路线及工作内容技术路线及工作内容 根据化工园区地理位置、河流分布、地形情况，对化 工园区防洪情势有影响的主要因素有：1、化工园区北部的 4 乐安河及建于乐安河左岸的万年港综合码头，2、流经化工 园区的群英水库排洪沟。根据化工园区的规模、河道情况、 实测水文资料，调查历史洪水、现场调查勘测资料推求了 相关站及码头河段断面的设计洪水，依据水力学经验公式 对码头工程在抬高水位及范围、流速等方面的影响进行分 析计算，通过对建码头前后的水面线、壅水、水流流态等 的分析比较对码头对化工园区的防洪影响及计算分析群英 水库排

10、洪渠排洪对化工园区的防洪影响后作出化工园区防 洪综合评价。 万年港综合码头工程位于万年石镇镇乐安河河段上， 由于该河段处于鄱阳湖洪水和上游江河洪水影响的交会处， 既有湖洪影响又有河洪影响。考虑到湖洪影响主要表现为 洪水顶托、流速减小，建码头对河道行洪的影响相对河洪 来说要小。因此，本报告在进行的防洪评价时主要研究河 洪状态下码头建设前后的水面线、壅水、水流流态等，并 据此做出拟建码头建成后对化工园区的防洪影响综合评价。 主要工作内容有： 搜集了工程所在地区域、流域的自然地理、社会经济 情况，水文气象资料，历史洪水调查资料；搜集了工程河 段影响范围内水利设施、跨河建筑物的基本情况。对工程 河段进

11、行了地形测量、 “98”洪水调查。在此基础上进行有 关的河段的设计洪水、水面线、壅水、冲刷等分析计算和 5 影响分析，提出化工园区防洪评价报告。 本报告除特别说明外，水位及高程资料均采用吴淞基面。 测量时高程采用石镇街水文站的高程系统。 2 基本情况基本情况 2.1 建设项目概况建设项目概况 2.1.1 建设地点建设地点 根据化工产业区有关情况介绍 ，化工园区于石镇镇 与梓埠镇交界处的乐安河左岸边，万年港综合码头工程距 上游石镇街水文站约 2.0km。建设项目所处地理位置图见附 图 2.1，建设项目所在河段河势图见附图 2.2。 2.1.2 化工园区情况及主要工程规模和主要技术指标化工园区情况

12、及主要工程规模和主要技术指标 化工产业区位于万年县北部，石镇镇与梓埠镇交界之 地，规划面积为 5.587 平方公里（约 8400 亩） ，目前已有 万年县第二水厂、莹光化工、凯吉医药、华邦药业、恒祥 医药等企业入园。 万年港综合码头工程规模为 2500 吨级泊位；码头沿 河岸布置，长 394.4 米。 1、码头建筑物等级为:水工II级； 2、码头设计高水位:+22.16米（10年一遇洪水） ； 6 3、码头设计低水位:+13.23 米； 4、码头前沿顶标高:+22.30 米； 5、码头设计前沿底高程:+11.03米； 6、施工水位高程：+14.50米； 7、本工程堆货荷载取20KPa；汽车荷载

13、20吨； 8、设计船型500t级货船。 码头详细情况见附图2.3 万年港综合码头工程总平面布 置图, 附图2.4 万年港综合码头工程平面图。 2.1.3 化工园区及工程布置及施工要求化工园区及工程布置及施工要求 根据化工产业区土地利用规划图 ，化工园区的道 路、排洪沟按规划建设。 根据万年港综合码头工程设计书 ，万年港综合码头 工程，港区堆场、仓库的布置与泊位相匹配，并与码头岸 线相平设置，结合地形在码头后方地势较高处设置化工储 罐区。码头采用现浇片石混凝土挡墙构造，墙后回填中砂 和回填土。 2.1.5 建设安排建设安排 化工园区建设将按规划进行。 7 2.2 河道基本情况河道基本情况 2.2

14、.1 地形地貌地形地貌 化工园区位于乐安河下游。乐安河位于东径 116 4211805北纬 28592937之间，乐安河发源 于皖赣边境的五龙山西侧婺源县境源头村，自东向西流经 婺源、德兴、乐平、万年，在波阳县与昌江汇合为饶河。 乐安河支流众多，有 15 条集水面积大于 100Km2 的支流， 从源头至婺源太白为上游段，主要是深山区、浅山区，部 分为高、中丘陵，地东高西低，山岭起伏，河长 61.4km， 平均坡降为 1；太白至虎山为中游段，为山区、丘陵混合 区，山势平缓，河谷渐宽，河长 83.6km，平均坡降为 0.34；虎山以下为下游段，平均坡降为 0.065，河谷开 阔进入平原地区，耕地骤

15、增，山岭较少，多为冲积平原地 带。流域内植被较完好，复盖率约 70%左右。乐安河主河长 279Km，万年石镇街水文站以上流域面积为 8367Km2。 化工产业区位于万年县北部，石镇镇与梓埠镇交界处 的低山丘区，地面高程一般在 20-30m，局部在 40-50m(黄 海高程)，排洪沟在园区内长 2.8km。 2.2.2 水文气象水文气象 乐安河流域地处亚热带湿润东南季风区，气候温和， 光照充足，雨量丰富。流域内多年平均降雨量为 1879mm。 8 上游婺源、德兴为我省三大多雨区之一，多年平均降雨接 近 2000mm，下游万年、波阳县则小于 1700mm。由于地形的 影响，降雨从流域东北向西南递减

16、，且地带性明显。 由于受季风气候影响，降雨的季节分配很不均匀，一 般每年四月份前后，夏季风开始盛行，雨量开始增加，五 月至七月初，冷暧气流交绥于江南地带，降雨量猛增，四 至六月降雨量占年降雨量的 50%，七月至九月受副高控制， 除地方性雷阵雨和台风雨外，雨量较少，约占年降雨量的 18%，1-3 月份降雨量占年降雨量的 21%，10-12 月降雨量占 年降雨的 11%，降雨量的年际变化也很大，最大年降雨量一 般是最小年降雨量的 2 倍以上。乐安河径流量的变化趋势 与降雨其本相似，多年平均径流量为 88.23108m3(石镇街 水文站)，径流的年内分配，大部分也集中在 4 至 7 月，占 年径流的

17、 6570%，最大月径流量多出现在 6 月或 7 月，约 占年径流的 22%，最小月径流量一般出现在 12 月，约占年 径流量的 1.5%。 乐安河是一个洪水多发地区，历史上有过多次大洪水 的记录，如 1878、1882、1935 年，建国后， 1955、1967、1973、1989、1992、1993、1995、1997 也发 生了较大洪水，乐安河的洪水过程，一般发生在 4 至 7 月 的主汛期，上游洪水过程一般为 3 天，中下游为 5 天，大 洪水过程可持续 8 天左右。 乐安河大致在万年县石镇街以下为鄱阳湖尾闾区，受 9 鄱阳湖洪水控制，以上则主要受河洪控制。 2.2.3 化工园区河道概

18、况化工园区河道概况 乐安河大致由东向西，流至乐平乐港镇古脑张家开始 分支，又在万年县境内石镇镇下孙村合口，中间形成一个 大洲，故称中洲，在中洲下游 3.6km 处河道又有分叉。拟 建码头位于石镇街水文站下游约 2.0km 处,下游约 600m 处 为乐安河两支分叉口，拟建码头位于河道弯道左岸凹岸处， 右岸是畲湾联圩。 综合码头地处河流相冲洪积平原地貌单元，地面高程 为 1219m 拟建码头所处河流为自东向西流向，河面水域 宽约 300m 左右，勘测时河道水深最深约 10.0m，码头区岸 坡处于自然稳定状态,勘测期间未发现不良地质现象。 根据实测断面资料和地形图，综合码头河段河岸线明 显，河岸为

19、陡坡。左岸台地宽约 160-230m，原为农田，地 面高程一般为 18m 左右，综合码头就建在这片台地和后面 的山坡上；右岸台地是 1020m 宽的滩地，然后是畲湾联圩， 畲湾联圩堤顶高程一般为 23.00m 左右，畲湾联圩内地面高 程一般为 1619m。 群英水库排洪沟在化工园区综合码头下游汇入乐安河， 天然流域面积约 6km2，平时为水库灌溉水渠，当水库发生 设计洪水时则为水库的排洪沟。 10 2.2.4 地质地质 万年的地质发展经历了中元古代早期、晚元古代、泥盆 纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、第三纪、第四纪 等地质演变，地壳多期次裂解、伸展和造山，多期次岩浆 活动，构造了区域地质历

20、史的显著特点。第四纪以后，区 内山丘、水系、平川基本上处于现今状态，地壳以间歇性 抬升为主，在河流两岸及山间凹地沉积粘土、砂和砾石层。 万年区内地层出露主要有中元古界双桥山群，其次为古 生界泥盆系、石炭系、二叠系、中生界白垩系和新生系第 四系。工程建设区域附近主要是石炭系（C） 、二叠系（P） 和第四系。石炭系位于石镇镇西山砂金矿底部；二叠系出 露于湖云白马大黄刘家石镇一带，呈不整合覆盖 于中元古界双桥山群浅变质岩层之上，为海相、海陆交替 相沉，主要发育有下统鸣山组（P1m） 、上统乐平组（P2L） 、 上统长兴组（P2C） ；第四系主要分布于河流两旁低洼处， 主要有中更新统进贤组（QP2j）

21、 ，厚 714m，为红、黄褐色 粘土、网纹红土、角砾石层；上更新统莲塘组（QP3L） ，厚 数米至数十米，分布在河流两岸，构成级阶地，低于 级阶地 35m，下部为砂砾石层，上部为棕黄色砂层、亚砂 土、亚粘土；全新统联墟组（QhL） ，厚 713m，为亚砂土、 亚粘土层。 11 万年处于九岭地体南缘，东南部为赣东北断裂（东乡 德兴茅桥歙县）与怀玉地体相接壤。构造表现为 基底褶皱，韧性变形强烈；盖层褶皱，脆性断裂较弱之特 性。盖层褶皱贫乏，被断面破坏均不完整，仅见背斜或向 斜的一翼，走向北东或近东西向，主要有湖云白马石 镇地区北东向背斜和大源荷溪盘岭地区近东西向向斜。 万年地处乐安河上游，鄱阳湖东

22、南。境内地貌类型以岗 地、丘陵为主，辅以滨湖平原，属于丘陵地区。拟建码头 区地貌属于侵蚀堆积平原，地势平坦，水流缓慢，上游带 来泥沙大量堆积，底蚀、侧蚀几乎停止。按地貌单元特征， 可分为一级阶地和河漫滩堆积盆地；按地貌成因，可分为 圩区平原和河谷平原。 2.3 现有水利工程及其它设施情况现有水利工程及其它设施情况 2.3.1 畲湾联圩畲湾联圩 畲湾联圩位于鄱阳县、乐平市境内乐安河下游北岸。 畲湾联圩起于乐平市观音峰乡观音峰村，止于鄱阳县芦田 乡庙下李，全长 23.88km，堤顶高程 24.0024.940 m, 堤顶 平均宽度 4.50m, 堤顶路面型式为土路面，左右岸平均堤距 500 m，左

23、右岸最小堤距 260 m。堤防设计洪水标准为 20 年 一遇，设计洪水位为 23.91m, 保证水位为 22.59m，警戒水 12 位为 19.39 m。历史最高水位为 23.53m，发生日期为 1998 年 7 月 24 日。 畲湾联圩保护面积 64km2。其中保护城镇一个，保护村 庄 34 个，保护人口 6.23 万人，保护耕地面积 0.393 万公 顷，保护 17 公里县乡公路。 2.3.2 石镇圩石镇圩 石镇圩位于石镇镇下游至黄巢山之间，长约 1.6km，根 据实测地形、断面资料，石镇圩堤顶高程在 24.6325.62m 之间，堤顶宽一般为 6.0m，堤高为 5m 左右。 2.3.3

24、群英水库群英水库 通过园区的排洪沟为群英水库渠系和排洪沟，因此， 上游群英水库对园区的防洪影响需考虑。 群英水库位于梓埠镇陶岭村，建于 1971 年，坝址集水 面积 6.45km2，外引流域面积 10.39km2，实际有效控制流域 面积 16.84km2，是一座以灌溉为主，兼顾养殖的多年调节 水库。水库大坝为均质土坝，坝顶高程 32m，宽 5m，坝长 450m，最大坝高 12,5m。百年一遇设计水位 30.63m，相应 库容 838.5104m3，相应入库洪峰 85.5m3/s，下泄洪峰 44.7 m3/s。千年一遇设计水位 30.90m，相应库容 1600104m3，相应入库洪峰 126.4

25、 m3/s，下泄洪峰 53.9 m3/s。水库正常蓄水位 30.00m，相应库容 843104m3，兴 13 利库容 838.5104m3，死水位 22.1m，死库容 45104m3。 水库汛限水位 28-29m。 水库洪水调度原则是：汛期由洪道闸门或放水涵管控 制水位，设计洪水时打开洪道闸门泄洪，超标准洪水时关 闭引水闸或破副坝。 水库历史最高水位 29.86m，发生在 1995 年 6 月 6 日， 洪道最大下泄流量度 30m3/s。 水库排洪沟（70 排沟） ，全长 7.6km，实际通过流量 20 m3/s（排洪沟平面布置见附 2.6） 。 2.3.3 化工园区附近堤防和其它水利工程情况

26、化工园区附近堤防和其它水利工程情况 化工园区所处河岸的对岸是畲湾联圩，畲湾联圩堤顶 宽 6-7m,堤底宽约 40m 左右，堤顶高程为 24.75-25.32m， 迎水坡 1：3,背水坡 1：2.0，堤防类型为土堤。 石镇圩堤顶高程在 24.6325.62m 之间，堤顶宽一般为 6.0m，堤高为 5m 左右。 化工园区码头工程所在河道防洪工程现状见附图 2.5。 2.4 水利规划及实施安排水利规划及实施安排 根据江西省饶河流域规划报告 ，工程河段无规划水 利工程和航运工程，乐安河乐平以下以防洪航运为主。 14 3 河道演变河道演变 河道演变是在水流与河床相互作用下，河道形态的变 化，指近代冲积河

27、道的演变发展。河床演变是具有不恒定 的进出口条件及复杂可动边界的水沙两相流运动的一种体 现形式，河床影响水流结构，水流又反过来影响河床变化。 3.13.1 河道历史演变概况河道历史演变概况 码头地处河流相冲洪积平原地貌单元，地面高程为 1219m 拟建码头所处河流为自东向西流向，河面水域宽约 300m 左右，勘测时河道水深最深约 10.0m，码头区岸坡处 于自然稳定状态,勘测期间未发现不良地质现象。河床质多 为细沙砾。 码头河段处于乐安河下游区段，河道属于弯曲型或蜿 蜒型河段，河床坡度较平缓，水流对河床的作用主要表现 为对沙砾的输移。弯曲型或蜿蜒型河段的主要特点为:中水 河槽具有弯曲外形，深槽

28、紧靠凹岸，边滩依附凸岸，凹岸 冲蚀，凸岸淤长，河身在无约束条件下向下游蜿蜒蛇行， 在有约束条件下平面形态基本保持不变，前者通称自由弯 道，后者通称约束弯道。拟建码头河段左岸为山丘地，右 岸为畲湾联圩，因此该河段为约束弯道。 码头河段左岸有一片的农田，说明岸线稳定、河岸稳 15 5.00 7.00 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 19.00 21.00 23.00 25.00 27.00 -20.00.020.040.060.080.0100.0120.0140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0320.0340.0 起点

29、距(m) 河底高程(m) 1990 1985 1995 2000 2005 2008 1998 1999 注:水位采用吴淞基面. 定。右岸为滩地和畲湾联圩，受畲湾联圩的保护河岸基本 稳定。 3.23.2 河道近期演变分析河道近期演变分析 码头处于乐安河下游区段，河床坡度较平缓，水流对 河床的作用主要表现为对沙砾的输移。根据码头河段上游 石镇街水文站 1980 年至 2008 年河道监测成果，河床处于 接近输沙平衡状态，河道冲淤趋于平稳。通过历年地形图 比较，河岸线变化不大，河势基本稳定。 3.3 河道演变趋势分析河道演变趋势分析 由于码头河道河床处于接近输沙平衡状态，河道冲淤 趋于平稳；码头河

30、段岸坡经历了 98 洪水的冲击岸坡依然稳 定。码头建成后，挤占了洪水时河道行洪断面，改变河道 中的水流状态，河床也相应调整，即在码头上游，因码头 水下工程壅水作用，流速减小，产生淤积；在码头附近， 因过流断面缩小，流速加大，产生冲刷。但河道演变趋势 不会发生大的变化，河道将继续保持稳定。 图 3.1 1980-2008 年石镇街水文站河道断面演变图 16 4防洪评价计算防洪评价计算 4.1 水文分析计算水文分析计算 4.1.1 水文资料情况水文资料情况 石镇街水文站：石镇街水文站位于万年县石镇镇，集 水面积为 8367 km2，该站设立于 1950 年 2 月,开始观测水 位、雨量，1957

31、年增加流量测验，1962 年停测流量，1980 年恢复流量测验至今。该站测验河段不够顺直，上、下游 各有一个大弯道，使河道呈 U 形，两岸均有堤防，在右岸 上游 100m 有支流汇入，下游 35km 处本河汇入饶河，本河 段常受鄱阳湖及昌江涨水顶托影响；测流断面两岸均为沙 土，左岸有部分岩石露头，河床为卵石夹沙组成，左岸岸 坡用块石叠砌，形成陡岸。水位采用吴淞基面，换算黄海 基面改正值为-1.76m。实测最高水位为 23.53m，发生在 1998 年，实测最大流量为 7800 m3/s，发生在 1998 年。历 史大洪水年份为 1955 年，洪峰流量为 9360 立米/秒，重现 期为 54 年

32、,在调查期内排第一位，1954 年，洪峰流量为 17 8470 立米/秒，在调查期内排第二位。 虎山水文站：虎山水文站位于乐安河中游，集水面积 为 6374 km2。1952 年设立，测验项目除水位、雨量、流量、 沙量、蒸发量等。虎山水文站测验河段基本顺直，长约 1000m，基本水尺断面上游有一处近 90的大湾道，断面左 岸有洲滩。断面呈 U 形，两岸较陡，基本稳定。水位采用 吴淞冻结基面，换算黄海基面改正值为-1.84m。实测最高 水位为 30.73m，相应流量为 10100 m3/s，发生在 1967 年。 历史大洪水年份为 1882 年，洪峰流量为 13000 立米/秒， 重现期为 12

33、7 年,在调查期内排第一位，1935 年，洪峰流量 为 10700 立米/秒，在调查期内排第二位。 乐安河水系及水文站点见附图 4.1。 4.1.2 水位流量关系水位流量关系 石镇街水文站测流河段不够顺直，上、下游各有一个 大弯道，使河道呈 U 形，两岸均有堤防，在右岸上游 100m 有支流汇入，下游 35km 处本河汇入饶河，本河段常受鄱阳 湖及昌江涨水顶托影响；测流断面两岸均为沙土，左岸有 部分岩石露头，河床为卵石夹沙组成，左岸岸坡用块石叠 砌，形成陡岸，河道及两岸河势基本稳定。该站水位流量 关系受鄱阳湖和昌江涨江顶托影响，水位流量关系点据散 乱，根据技术路线，我们依据历年实测最大流量的水

34、位流 量数据，建立河洪情况下的水位流量关系综合线，本次分 18 石镇街站历年水位流量综合关系 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 25.0 26.0 27.0 010002000300040005000600070008000900010000110001200013000 流量(m3/s) 水位(吴淞基面：m） 析采用河洪情况下的水位流量关系综合线。 表 4.1 石镇街站河洪情况下的水位流量综合关系表（流量： m3/s） 水位流量水位流量 13332041001550022

35、6160 161100237500 171780249000 1825102510800 1932802612800 4.1.3 洪水调查洪水调查 根据分析需要，在化工园区码头上游的 6.8km、4.0km 处调查到 1998 年大洪水洪痕高程为 21.79m、21.90m，工程 河段洪水面比降平均为 0.000035。 表 4.2 98 洪水调查成果表 19 序号位置水位可靠程度洪水比降 1 码头上游 6.8km 21.9 供参考 2 码头上游 4.0km 21.79 供参考 0.00004 3 石镇街站(码头上游 1794m)21.74(实测）可靠 0.00003 中华人民共和国江西省洪水

36、调查资料详细刊布了 乐安河流域的洪水调查成果，乐安河虎山、石镇街的历史 洪水调查成果摘录见表 4.3。 表 4.3 乐安河中下游历史洪水调查成果表 站名发生年份流量（m3/s）重现期（年）备注 1955936054调查 石镇街站 19548470调查 188213000127调查 虎山站 19351070065调查 4.1.4 设计洪水设计洪水 4.1.4.1 水文站设计洪水水文站设计洪水 石镇街站 1980 年以来的年最大流量系列为实测，历史 大洪水调查到 1955 年，推算洪峰流量为 9360 m3/s，为调 查到的历史最大洪水，历史洪水位重现期均按调查起讫年 法确定。根据 1980200

37、8 年实测洪峰流量和历史洪水，排 频计算，经 P-曲线适线得到石镇街水文站的设计洪峰流 量。 虎山站 19852 以来的年最大流量系列为实测，历史大 洪水调查到 1882 年、1935 年，推算洪峰流量分别为 13000 m3/s、10700 m3/s，在调查期内排第一位、第二位，历史洪 水位重现期均按调查起讫年法确定。根据 19522008 年实 测洪峰流量和历史洪水，排频计算，经 P-曲线适线得到 20 虎山水文站的设计洪峰流量。设计洪水成果见表 4.4，频率 曲线见附图 4.2、4.3。 表 4.4 设计洪水成果表 设计洪峰流量 站 名集水面积（km2） 均 值 （m3/s） CvCs/

38、Cv 2%5%10% 石镇街站83674565.90.463.01020086307370 乐安河设计洪水水面线分析成果51000.472.71137397008308 虎山站63744482.40.4753.01030086207330 乐安河设计洪水水面线分析成果45960.483.01059488787530 为分析设计洪水的合理性，采用上下游成果对照和其 方成果对比，通过对照，本次成果上下游统计参数合理， 与上饶水文局 1996 年的乐安河设计洪水水面线分析成果对 比，虎山站成果两者相差较小，石镇街站成果相差较大， 主要是采用资料系列造成的。本次分析资料系列较长，系 列中包括了丰平枯，

39、代表性较好，设计洪水统计参数、计 算成果更合理。 4.1.4.2 码头断面设计洪水分析码头断面设计洪水分析 码头在石镇街水文站下游 2.2km 处，中间有一支流大 黄水在码头旁汇入，汇入面积 6km2，由于码头断面的流域 面积和石镇街水文站流域面积的差别很小, 码头断面设计 洪水成果直接采用石镇街站的成果,见表 4.5。 表 4.5 码头断面设计洪水成果表 序号设计洪水频率 石镇街站设计流量 （m3/s） 码头断面设计流量 （m3/s） 1 20 年一遇86308630 2 10 年一遇73707370 21 4.1.4.3 排洪沟设计洪水排洪沟设计洪水 根据群英水库洪水调度原则，排洪沟最大接

40、纳水库泄 洪流量为44.7 m3/s（百年一遇洪水） ，在二十年一遇洪水时 水库不泄洪，排洪沟只有自然流域产生的洪水，由于流域 无实测水文资料，我们移用相同水文区内的面积相当的水 文站实测洪水设计成果。乐安河支流洎水上游支流直源水 文站建于1982年，流域面积9.2km2，采用直源站实测年最大 流量系列进行频率计算，得直源站年最大流量设计成果， 设计参数为：均值=25.5，Cv=0.79，Cv/Cs=2.2，直接采用 面积比的2/3次方将直源水文站各频率的设计洪峰流量比拟 至排洪沟流域。直源站年最大流量频率曲线见附图4.12。 表 4.13 采用水文比拟法推求的设计洪峰流量成果表 断面 频率（

41、%） 面积 5%10% 直源站洪峰流量 （m3/s） 9.265.252.1 排洪沟洪峰流量 （m3/s） 6.049.039.2 4.2 壅水分析计算壅水分析计算 4.2.1 水面曲线法水面曲线法 分析河段从石镇街水文站断面到下游黄巢山断面总长 为 2.6km,共布设 12 个水文分析断面，分别布设在弯道、河 22 段转折处、工程控制点等位置。按四等水准要求测量高程 和大断面，高程统一采用吴淞基面。同时，进行了分析河 段水下地形测量、野外洪痕和河道情况调查测量，绘制了 河道及周边地形图。水文分析断面布置图见附图 4.4。 1、起算水位的确定 为了分析河道水面线，根据河道情况，选择码头下游 3

42、80m 处的黄巢山断面作为水面线计算的起算断面。黄巢山 断面水位流量关系采用试算法确定：假设不同流量级的黄 巢山断面水位用柏努利能量方程计算上游石镇街水文站同 流量的水位，根据误差情况调整黄巢山断面水位，再进行 试算直至误差小于等于 0.01m 为止，通过试算确定一组不 同流量的黄巢山断面水位即可建立对应石镇街水文站河洪 情况下的黄巢山断面水位流量关系。 表 4.6 黄巢山断面水位流量关系计算成果表 流量 黄巢山断面 水位 计算的石镇街 站水位 石镇街站综合 线水位 误差 178016.9016.9917.00-0.01 251017.8918.0018.000.00 328018.8719.

43、0019.000.00 410019.8519.9920.00-0.01 510020.8421.0021.000.00 616021.8222.0022.000.00 750022.7923.0023.000.00 900023.7624.0024.000.00 2、水面线推求的基本公式 水面线的推求采用能量守恒原理进行，其基本公式为： jf hh g V Z g V Z 22 22 下下 下 上上 上 23 式中： 、上、下游断面的流速水头（m） ； g V 2 2 上上 g V 2 2 下下 Z 上、Z下上、下游断面水位（m） ； hf、hj上、下游断面间的沿程水头损失和局部水头 损失（

44、m） ； 沿程水头损失计算采用如下公式： hf= LJ =（J 上+J下）/2 J 3/4 22 上 上上 上 R Vn J 3/4 22 下 下下 下 R Vn J 式中： 河段的平均水力坡度；J L上、下游断面间的间距（m） ； n 上、n下上、下游断面的糙率； R 上、R下上、下游断面的水力半径（m） ； V 上、V下上、下游断面的平均流速（m/s） 。 另外对河槽局部地方有突出变化或障碍物均计算了局 部水头损失。 （1）河道扩大或缩窄的局部水头损失 ) 22 ( 22 g V g V hj 上下 24 扩大： 取-0.7； 缩窄： 取 0.5。 （2）桥墩阻力的局部水头损失 = j h

45、 g V 2 2 上 取 0.18（圆墩）或 0.35（方墩） （3）支流汇入的局部水头损失 ) 22 ( 1 . 0 22 g V g V hj 下上 （4）弯道的局部水头损失 ) 22 (05 . 0 22 g V g V hj 下上 3、水面线的计算 水面线的计算采用逐段试算法进行，从起算断面开始， 逐段往上或往下推算，试算的步骤是假设一系列所求断面 的水位值，求得能满足能量方程式的 Z 值，即为所求断面 的水位。 由黄巢山断面起算向上试算求得拟建桥河段频率为 5%、10%的现状和建码头后河道的设计洪水水面线。起算水 位用设计流量查黄巢山断面河洪情况下的水位流量关系线 得，成果见表 4.

46、7。 黄巢山断面图见附图 4.6。 表 4.7 水面曲线法起算断面水位流量表 设计洪水重现期流量（m3/s）水位（m）备注 20 年一遇863023.50 25 10 年一遇737022.70 糙率 n 根据水文站实测资料和 98 洪水调查资料推求， 取值范围：主槽为 0.022-0.03，滩地为 0.035-0.05。 洪水水面线计算成果见表 4.7。设计洪水水面线见附图 4.5。 从表 4.7 水面线计算成果可看出，码头后的水面线较 建码头前的水面线在码头断面上游约 0.2 公里范围内有所 抬高。水面线反映出，频率为 5%建码头后码头附近上游水 位最大抬高为 0.01m，频率为 10%建码

47、头后码头附近上游水 位最大抬高为 0.01m。码头 20 年一遇水位为 23.61m，10 年 一遇水位为 22.78m。 表 4.7 码头河段洪水水面线成果表 5%洪水水位(m)10%洪水水位(m) 断面编号断面名称河长 建设前建设后建设前建设后 1 黄巢山 023.50 23.50 22.70 22.70 2 码头下 292.723.59 23.59 22.77 22.77 3 码头下沿 365.623.60 23.60 22.78 22.78 4483.923.60 23.61 22.78 22.79 5 码头上沿 596.523.61 23.62 22.79 22.80 6 码头上 7

48、34.823.62 23.62 22.80 22.80 71148.323.66 23.66 22.84 22.84 81707.423.69 23.69 22.86 22.86 9 桥下 1971.323.69 23.69 22.86 22.86 10 桥上 2125.523.73 23.73 22.89 22.89 112303.223.74 23.74 22.90 22.90 12 水文站 2547.323.74 23.74 22.90 22.90 4.2.2 数学模型数学模型 根据工程建设地点河道情况、工程可能影响范围，选取 码头断面上下长约 1150m 的河道，作为二维数学模型和工

49、26 程影响计算河道。 一、基本原理 以有限元素法求解，根据水深平均理论而得之水深平均 二维水流连续方程式及动量方程式如下: 连续方程式： （3-2） 0 y h v x h u y u x u h t h 动量方程式： （3-3）0 1 2 2 2 2 hx h x z g y u x u y u v x u u t u x xyxx （3-4） 0 1 2 2 2 2 hy h y z g y v x v y v v x v u t v y yyyx 式中，u,v:为水流流速的 x,y 分量 x,y:平面直角坐标 t ：时间 ：水的密度 g ：重力加速度 z ：河底高程 h ：水深 、:涡

50、动粘性系数（紊流交换） xx xy yy yx 、 ：外在曳引力，如底床摩擦、风、克利 x y 兹(Coriolis)作用力等 若底床剪应力以曼宁公式表示，则可写成 27 sin2cos 486 . 1 2 2/1 22 2 6/1 vhvvu n h gu x sin2sin 486 . 1 2 2/1 22 2 6/1 uhvvu n h gv y 其中，n：曼宁糙率系数 ：经验风剪力系数 ：风速和方向（） ：地球自转角速度 ：风向与 X 轴的夹角 ：地经纬度 1.486：公制到英制单位换算系数 如将（3-3）式和（3-4）式乘以 h，可得基本动量方程 式，其和（3-2）式连续方程为本模式

51、的基本方程： 0sin2cos 486 . 1 2 2/1 22 2 6/1 2 2 2 2 vhvvu n h gv x h x z gh y u x uh y u hv x u hu t u h xyxx 0sin2sin 486 . 1 2 2/1 22 2 6/1 2 2 2 2 vhvvu n h gv y h y z gh y v x vh y v hv x v hu t v h yyyx 忽略风应力和地球自转影响上两式可简略为 28 （3-5） 0 486 . 1 2/1 22 2 6/1 2 2 2 2 vu n h gv x h x z gh y u x uh y u hv

52、x u hu t u h xyxx （3-6） 0 486 . 1 2/1 22 2 6/1 2 2 2 2 vu n h gv y h y z gh y v x vh y v hv x v hu t v h yyyx 方程式（3-2） 、 （3-5） 、 （3-6）分别代表河流中水深平 均的连续方程式、X 方向及 Y 方向的动量方程式。经过上述 假设与估计适当的参数值，控制方程式中的未知数为 h、u、v 三个，理论上应可由（3-2） 、 （3-5） 、 （3-6）式求 解，但在实际应用时，因边界几何形状有时极为复杂，通 常上述偏微分方程无法求得解析解，因此必须由数值方法 求解，模式中所采用的

53、为伽辽金(Galerkin)有限元素法。 二、参数估值 1、底床剪应力 底床剪应力可以用曼宁糙率 n 值来表示，一般河道情 况采用 n 值约为 0.020.05，仍需根据河道床质与滩地情 况而定，根据码头建设所在河道情况，乐安河主槽糙率取 0.022，两岸滩地糙率取 0.0350.05。 2、涡动粘性系数（紊流交换） 涡动粘性系数（紊流交换）即在方程式（3-5） 、 （3- 29 6）中的 xx、xy、yx、yy等参数，表示紊流的交换率，其大 小与紊流强度有关，一般取 1000-50000 之间。本次分析时 取 xx=xy=yx=yy =1000。 三、 资料衔接和边界条件 本次分析时先以水面

54、曲线法计算整个河段的水面曲线， 再根据码头附近的局部河段，选择适当的上、下游控制断 面，以水面曲线法计算结果作为上下游控制断面的边界条 件。下游出口选在黄巢山断面，边界条件为水位，上游进 口选在 7 号断面，边界条件为流量。具体数据见表 4.8。 分析网格、材质分区见附图 4.6、附图 4.7。 表 4.8 各种计算方案水位、流量表 洪水频率 进口流量（m3/s）出口水位(m) 5% 8630 23.50 10% 7370 22.70 四、模型验证 本模型在信江上饶段、赣江丰城段用实测高水流量成 果进行了验证，流速分布与实测流速分布基本相同，流速 误差不大于 0.10m/s，水位误差不大于 0

55、.05m。 五、计算结果 通过计算，建码头后，10 年一遇洪水码头上游最大壅 水 0.004m，平均壅水 0.0004m；20 年一遇洪水码头上游最 大壅水 0.007m，平均壅水 0.0023m。 30 4.2.3 成果分析成果分析 比较两种方法计算结果，采用水面曲线法的壅水值作 为正式成果：10 年一遇洪水壅水 0.01m，20 年一遇洪水壅 水 0.01m，壅水长度 200m。 4.3 河势影响分析计算河势影响分析计算 基本原理及参数同 4.2.2 节。 4.3.1 建码头前后河段流速分布分析建码头前后河段流速分布分析 图 4.1 是 20 年一遇洪水码头中断面建码头前后流速分 布图,图

56、 4.2 是 20 年一遇洪水码头下游 45m 断面建码头前 后流速分布图, 图 4.3 是 20 年一遇洪水码头下游 340m 断 面建码头前后流速分布图,图 4.4 是 20 年一遇洪水码头上 游 138m 断面建码头前后流速分布图，图 4.5 是 20 年一遇 洪水码头上游 552m 断面建码头前后流速分布图，对比分析 建码头前后的设计洪水流速成果可知，由于建码头后，左 岸滩地人为填高了，挤占了部分行洪面积，使左岸滩地流 速减小，由于天然情况下左岸滩地流速本来就小，行洪能 力有限，建码头后造成的影响相应就小。从表 4.9、表 4.10 中数据可知，20 年一遇洪水时，建码头后除左岸滩地

57、流速减小外，主槽流速和右岸流速基本不变，建码头对流 速的影响主要在码头区。10 年一遇洪水的情况相同。 31 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0100200300400500 水面宽(m) 流速(m/s) 建码头后 建码头前 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0100200300400500 水面宽(m) 流速(m/s) 建码头后 建码头前 码头边沿 右岸 右岸 图 4.1 5%洪水码头中断面建码头前后流速分布图 图 4.2 5%洪水码头下游 45m 断面建码头前后流速分布图 图 4.3 5%洪水码头下游 340m 断面建码头前后流速分布图 32 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

58、050100150200250300 水面宽(m) 流速(m/s) 建码头后 建码头前 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 050100150200250300350400450 水面宽(m) 流速(m/s) 建码头后 建码头前 右岸 右岸 图 4.4 5%洪水码头上游 138m 断面建码头前后流速分布图 图 4.5 5%洪水码头上游 552m 断面建码头前后流速分布图 33 0 0.5 1 1.5 2 2.5 050100150200250300350400450 水面宽(m) 流速(m/s) 建码头后 建码头前 右岸 表 4.9 5%洪水建码头前后断面流速表（m/s） 左岸滩地流速(m

59、/s)主槽流速(m/s)右岸滩地流速(m/s)断面 编号 断面名称 建设前建设后建设前建设后建设前建设后 1 黄巢山 0.35 0.35 2.17 2.17 0.65 0.65 2 码头下 0.33 0.33 1.83 1.83 0.37 0.37 3 码头下沿 0.35 0.16 1.72 1.76 0.33 0.34 4 0.40 0.23 1.93 1.94 0.42 0.43 5 码头上沿 0.44 0.25 1.83 1.85 0.55 0.55 6 码头上 0.35 0.35 1.91 1.91 0.41 0.41 7 0.47 0.47 1.83 1.83 0.45 0.45 8

60、 0.51 0.51 1.90 1.90 0.45 0.45 9 桥下 0.40 0.40 1.99 1.99 0.32 0.32 10 桥上 0.34 0.34 2.02 2.02 0.49 0.49 11 0.45 0.45 2.18 2.18 0.65 0.65 12 水文站 0.60 0.60 2.24 2.24 0.46 0.46 表 4.10 10%洪水建码头前后断面流速表（m/s） 左岸滩地流速(m/s)主槽流速(m/s)右岸滩地流速(m/s)断面 编号 断面名称 建设前建设后建设前建设后建设前建设后 34 1 黄巢山 0.29 0.29 1.96 1.96 0.57 0.57