防洪影响评价报告

目录1概述11.1项目背景11.2评价依据21.3技术路线31.4研究内容31.5高程与平面控制系统说明32基本情况32.1建设项目概况32.1.1工程设计布置原则32.1.2工程总体布置方案42.1.3等级划分、设计荷载组合、参数与设计标准...42.1.4排水系统52.2河道基本情况52.2.1河道概况52.2.2河道地质条件62.2.3水文、行洪82.2.4水文泥沙142.3现有水利工况及其它设施情况152.3.1防洪护岸及天仙拦砂坝情况152.3.2主要桥梁情况152.3.3其它情况153河床演变分析163.1河道历史演变概况163.2河道近期演变分析163.2.1河道形态变化分析173.2.2河道冲淤量174防洪评价计算184.1数学模型基本原理184.1.1模型计算控制方程184.1.2模型方程离散和求解194.1.3模型计算范围及边界处理204.2数学模型验证214.2.1模型验证计算资料214.2.2模型验证计算成果214.3计算条件224.3.1计算方案224.3.2拟建工程概化224.4计算成果分析224.4.1断面缩窄率分析224.4.2对水位影响分析234.4.3对流速影响分析234.4.4对流场影响分析231概述1.1项目背景 本施工组织设计依据绿春县特色产业园区一号桥片区建设项目工程。《东仰建设工程有限公司河道改线工程招标文件》要求，及我项目部投标文件技术部分中水土保持文件，综合河道路施工实际情况进行编制。共分为：工程概况、编制依据和编制原则、工程施工总体安排、水土保持施工方案、工程质量控制保证措施、安全生产及文明施工等章节，进行水土保持设计。本工程为云南省红河州绿春县特色产业园区一号桥片区建设项目，位于绿春县一号桥，用地面积为27公顷（405亩）。由于本工程属于PPP项目模式新事物，工程项目内容也较多，不同的单项工程施工时间有先有后，部分单项工程图纸尚未出全，此部分施工方案内容有待进一步补充完善。绿春县特色产业园区一号桥片区建设项目工程位于距绿春县处云南省南部，在红河州西南部，东与元阳、金平两县接壤，北与红河县相连，西北倚墨江县，西南隔李仙江与江城县相望，东南与越南社会主义共和国毗邻。距河口边境口岸312公里，距金水河口岸132公里，省道S214公路穿越县城。绿春县特色产业园区一号桥片区，气象特征是光热充足，气候温和，雨水量较多，季风盛行。年平均气温大于22.8℃；历年极端最高气温为37.8℃（1962年8月1日，1982年7月28日日）；历年极端最低气温为0.9℃（1967年1月17日）。夏秋季多风暴雨，雨量充沛，多年平均年降雨量为1997.0mm，历年最大年降雨量为3045.0mm（1961年），历年最小降雨量为942.2mm（1963年）；历年10m高度10分钟平均最大风速29.3m/s，相对风向东（1990n年7月31日）。气象灾害频繁，尤以台风、暴雨最盛。1.2评价依据评价的主要依据为现行的国家法律法规、技术规范和标准、设计文件及相关规程等，主要有：《中华人民共和国水法》（全国人大常委会，2002年10月）2.《中华人民共和国防洪法》（全国人大常委会，1998年1月）

3.《中华人民共和国行政许可法》（全国人大常委会，2004年7月）4.《中华人民共和国河道管理条例》（国务院，1988年6月）5.《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》（水利部、国家计委，1992年4月）1.3技术路线收集工程可行性研究等相关资料，了解工程地质勘测工程布局，工程结构及工程主要设计参数等。实地勘查工程建设场地、工程河段的基本情况及工程河段主要涉河建筑物的分布情况。对工程河段河床演变、水沙运动情况进行分析。研究工程河段河床演变特点、影响因素以及河势变化规律，预测河床演变趋势。收集工程河段已有可研成果，对该河段已编写的经水行政主管部门组织的专家评审的涉河工程防洪评价研究成果，在进行本工程防洪评价研究时可作适当参考。1.4研究内容分析工程河段近期演变情况及其演变趋势，计算分析三峡水库正常蓄水后的运行初期和天仙湖拦砂大坝实施近期阶段及竣工后，工程对河道洪水水位、蓄水期水位以及流速的影响大小和范围，分析工程实施对现有的水位、蓄水期水位以及流速的影响大小和范围，分析工程实施对现有的防洪堤等水利工程以及涉水工程设施影响程度，进行工程对防洪以及河势影响评价。1.5高程与平面控制系统说明本文涉及到的高程系统：三峡水库坝前水位采用吴淞高程，其它高程系统均采用1956年黄海高程。两基面换算关系为：黄海基面高程一吴淞基面高程=-1.70m；本文涉及的平面系统采用万州独立坐标系。2基本情况2.1建设项目概况2.1.1工程设计布置原则根据苎溪河流域综合治理项目《三峡天仙湖修建性详细规划》，天仙湖核心区库岸整治工程建设目的，工程需要采用护岸工程回填造地结合的形式，建设天仙湖核心区及护岸工程，以完善城市功能、增加城市用地、治理城市环境、防止库岸再造、冲刷、坍塌、滑坡、保护已建的滑坡治理工程，同时应尽量减少工程对河道水流运动的影响。因此工程研究和设计遵循以下原则：1）工程实施以维护河道稳定，保持现有河势特点为前提，统筹兼顾上下游、左右岸建设发展，减少对防洪、河势、水土保持、旅游开发、河运等方面的影响。2）护岸工程需平顺河岸，包括平顺汛期和汛后蓄水期岸线，根据河道沿程地形地貌以及工程地质条件，天仙天仙湖核心区沿岸平面布置，对工程断面形态进行调整，以保持整个河岸平顺。3）充分考虑三峡水库建库运用过程中情况，符合天仙湖拦砂坝形成的水域规划，基本不占用河道有效过流断面面积。4）尽量减少工程对天仙湖水库库容的影响，并基本做到回填方量最少。5）应与城市规划相协调，充分注意工程河段的环境保护，建设亲水型防洪工程。2.1.2工程总体布置方案6、13号地块位于天仙湖核心区上游段，其位于原万一中至沙河大桥全长682m，其地理位置见区位关系图。根据《三峡天仙湖修建性详细规划》、《6、13号地块地勘报告》、《天仙湖核心区综合整治工程涉河建设方案报告》，该地块两岸护岸全长1349m，工程采用护岸与造地综合治理相结合方案，根据地形地质条件，拟将原河道截弯取直，河道岸线平顺流畅，沿天然河道边缘或滩地布置回填反压。本工程护岸走向和布置需综合考虑各地块区域的地形地貌，以及地质条件。从工程区域地形地貌分析，各地块变化不一，但基本趋势为原天然河道为不规则“V”型，总体呈斜坡或斜坡加阶地形式，各地块陡缓不一。根据地勘报告分析，苎溪河位于川东褶皱复式向斜中的万县向斜轴部偏北西翼，岩层随着向河床延伸倾角逐渐变缓。因此本工程护岸岸线布置主要考虑三方面：一是尽量吻合详规，体现功能组团造型美观；二是根据水力要求形成较好水力条件，对部分河道进行截弯取直，岸线保持平顺流畅；三是结合地形地质条件，在保证不增大占用库容和行洪河面宽度前提条件下，利用靠近河道基岩面平坦或反翘，将护岸工程尽力向前缘布置，达到回填反压，有利岸坡稳定和滑坡治理。因此本工程主要形式为分段回填反压+碾压块石护岸+“L”型挡墙。在吴家湾两岸6号、13号地块，由于6号地块地势较陡，而13号地块（原沙河）为几个大滑坡段，采用常规护岸处理难以达到工程技术要求，在原河道上游段回填至156.3以上，采用1：3.0坡度过度，至下游段回填153.3标高再处理后，再采用以上护岸型式。护岸顶沿标高根据规划及市政建设要求，高程为177.3m，然后1：2.5放坡植花草至“L”型挡墙，“L”型挡墙顶沿高程考虑三峡水库运行水位及天仙拦砂坝和护岸影响值壅高水位定为175.3m，“L”型挡墙高5m，高程170.3m，下为碾压块石护岸根据地形地质及高度构造要求，分为一级或二级放坡，坡比为1：1.5～1.7不等，其构成为过渡层，至堆块石碾压层、反滤层、土工布、块石或条石护坡，护岸坡角设置护脚增加稳定性，天仙湖核心区各地块护岸工程设计横断面图详见附图。2.1.3等级划分、设计荷载组合、参数与设计标准1）工程等级及标准根据万州区苎溪河天仙湖核心区修建性详规，根据《防洪标准》（GB50201-91）、《堤防工程设计规范》（GB50201-98）有关规定，参照三峡库区地质灾害防治工程设计要求及地方呈设计规范的有关规定，确定本工程设计洪水标准重现期为50年（p=2%），校核洪水标准重现期200年（p=0.5%）。2）设计计算工况按照《技术要求》之规定，本滑坡防治级别应定位II级。据此确定设计标准如表。苎溪河库岸防治工程设计荷载组合工况荷载组合Kfst工况I自重+建筑荷载+现状水位1.15工况Ⅱ自重+建筑荷载+坝前175.3m、156.6m、139.1m+20年一遇暴雨（非汛期）1.15工况Ⅲ自重+建筑荷载+坝前162.4m、156.6m、145.1m+20年一遇暴雨（非汛期）1.15工况Ⅳ自重+建筑荷载+坝前175.1m降至145.1m1.05工况Ⅴ自重+建筑荷载+坝前175.1m至145.1m+20年一遇暴雨（非汛期）1.05工况Ⅵ自重+建筑荷载+坝前175.1m骤降至170.0m，水位骤减3m/d+20年一遇暴雨（汛期）1.05按以上各工况进行设计验算，设计标准为50年基准期。由于在推理计算时已考虑了荷载组合，并计入了安全系数K，故推理值为荷载效应，结果重要性系数取1.0，永久荷载分项系数取1.0，可变荷载分项系数为1.0。3）设计计算参数岩土物理力学参数根据地勘报告及试验取值，地表荷载根据《三峡天仙湖修建性详细规划》取值。4）地震烈度有记载来，工作区未发生震度大于3.0级地震，根据《中国地震烈度区划图》，本工程地震基本烈度为Ⅵ，地震动峰值加速度为0.05g。2.1.4排水系统天仙湖核心区各地块内侧未淹没城镇，其城市及道路排水通过市政、滨江路自身设置的排水系统流经各支沟箱涵或各地块下游部位的排水管含最后进入苎溪河，因此各地块排水是主要解决各小区内部的地表水和生活用水，地表水量考虑到护岸填土造地水量入渗将降低承载入及稳定，地表将进行封闭处理，因此为设计标准下的天然降水量，生活排水量按天仙湖规划设计要求确定，地表面总体按1%坡降（湖内方向）设置。在此基础上进行排水管网布置及断面尺寸确定。排水系汇入堤岸外环路后经落水井由连接进入的D600钢筋砼涵管接出至堤岸外侧，堤岸外侧消落带采用浆砌条石跌坎消能方式排泄，对与原市镇或滨江路排水系衔接处采用原排水箱涵或管涵相同形式及结构的基础上外延至天仙湖其上进行填土护坡，再进行绿化和设置交通，将工程进行优化，使各地块连接呈一个有机整体，增加小区市政功能更符合天仙湖规划，有利美化点缀天仙湖景观效果，其他采用1：2坡比明式砼跌坎排泄注入苎溪河。天仙湖核心区各地块在施工期做好施工场地排水，场地后侧设置截水沟，施工时场地应形成1~2%坡度顺向天仙湖，以利填土排水和天然排水，禁止逆向坡和形成凹地，造成不利施工和降低效果影响工程质量，当有外来泄水或大量降雨时，应设置盲沟施工临时排水系或设置将下部临时来水排出至堤岸外侧泄入苎溪河。2.2河道基本情况2.2.1河道概况6、13地河床位于天仙湖核心区入口段，河道平面形态上为弯曲单一河道，弯道曲率变化不均，根据防洪评价研究目的，本次研究的河道上起原万一中，下至沙河大桥，河道全长约682m。三峡水库蓄水后工程河段位于水库常年回水区内，由于在苎溪河修建拦砂大坝形成天仙湖，除受三峡水库运行影响外，主要受天仙湖拦砂坝运行控制，因天仙湖水位常年各时期水位运行在169.0m左右，河宽变幅相对较小，各河道断面水面宽变化一般小于50m左右，工程河段在天仙湖拦砂坝附近是本河段河宽最大水域，上游沙河大桥吴家湾处附近河宽相对较小。工程河段水流走向主要受两岸山地地形地质控制，主流随河流弯道变化而变动，在三峡天仙湖水库和天仙湖拦砂坝修建后主流在本工程上游及支流长生河主要沿主河槽，在中游主流受长生河水流及地势影响由一般偏向南岸逐渐转向北岸，在工程下游受地势、较场沟及拦砂坎泄流影响，一般由北岸逐渐过渡向河流中部。总体上，两岸山体地形地貌控制作用减弱，主流有改善趋中趋稳趋势。工程河段内有多个小溪沟、市政排水沟，其各支沟、市政沟涵入库水量较小，不到苎溪河汛期流量的0.3%，主流长生河在天子湖大坝设计时根据万县站多年平均径流深度及水文手册推算，多年平均流量在0.07~0.3m3/s，其最大洪峰流量在268m3/s左右，占苎溪河200年一遇洪水的13%。因此各溪沟及市政排水沟对苎溪河水流运动影响较小，汇水流对苎溪河的水流运动影响较小。工程河段河势见附图。2.2.2河道地质条件1）地形地貌场区属于典型的低山丘陵河谷地貌区，河谷呈不对称的V字型。勘察区内苎溪河段宽10～15m，长约727m。河床高程在139.00～146.10之间，河床纵坡度0.8%。河谷两侧斜坡多呈阶梯状。两侧斜坡在本次工程地质测绘（调查）范围内最高高程在230～290之间。5号地块位于苎溪河右岸斜坡上，总体地形南高北低。斜坡上发育三级台阶：一级台面高程155-165m，其前部大部分修建有沿苎溪河的护堤挡墙，高6.90~9.40m；二级高程190-200m；三级高程220-240m；高程240m以上为基岩裸露的陡坡、陡崖。5号地块及其护岸工程主要就分布在一、二级台阶上。各台阶内较平缓，坡角大多在5°内，各台阶间斜坡坡角平均在25°～31°之间，局部较陡达40°～90°。靠近万州大桥一侧，为一突出山梁，地形坡度角为31°～64°。13号地块位于苎溪河左岸斜坡上，总体地形北低南高。在本次勘察工程地质测绘（调查）范围内东侧斜坡斜坡上有两个台阶组成：上台阶高程200~220m，位于青年路以北地带，其上分布有大量的鱼塘，台阶北侧为坡度角约25°的陡坡，南侧由坡度角约20°的斜坡与下台阶相连；下台阶分布在原天城区林业局—重庆长江涂装机械厂—沙河镇一带，该台阶上建有大量的楼房，厂房及民宅，高程150.00~170.00m，西部前缘地带为相对较陡的斜坡，坡度角约25°。该台阶前部临近苎溪河一带修筑有护岸工程，西侧原天城区林业局附近以放坡条石护面为主，坡高5~6m左右，坡度角36°～44°；东侧以条石挡墙为主，高5.1～9.5m之间。13号地块及其护岸工程主要就分布下台阶上。2）地质构造及地震勘察区地质构造位于川东褶皱带万县复式向斜中的万县向斜轴部偏北西翼，岩层产状130°～160°∠2°～7°，向南东方向倾斜，岩层呈单斜产出。场地内无断层及构造破碎带。在场地靠近万州大桥一侧出露基岩中见有两组裂隙：（1）、产状130°～140°∠60～75°，部分330°∠78°,裂隙多呈闭合状，局部微张1～5mm，少许被泥质充填。裂面不平整曲折延伸，呈张性。间距约0.5～2.0mm，延伸1～5m左右，结合差。（2）、产状20°～75°∠76°～85°，张开度1～15mm，裂面平整，无充填，间距约0.50～2.5m，延伸2～8m左右，结合差，为剪切裂隙。有记载以来，工作区未发生过震级大于3.0级的地震。按GB50011-2001规范，本场地属设计地震分组第一组，抗震设防烈度6度区，根据1：400万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）地震动峰值加速度值为0.05g。3）水文地质条件勘察区人工堆积层，结构松散~稍密，多空隙，具备地下水赋存及运移的条件，但因其分布不均匀，且厚度变化大，故不构成统一的含水层。其特点是受大气降水补给，短途径流排泄，仅在地势低洼处形成少量孔隙水。崩滑堆积层主要为粉质粘土夹碎块、石，局部碎、块石含量高形成碎、块土。粉质粘土隔水较好，为相对隔水层，该层地下水的分布及含量取决于粉质粘土中碎块石的含量及粉质粘土与碎块石的结合程度。该层中碎、块石分布不均匀，局部地段粉质粘土含量较纯，因此不同部位的透水性、含水性也不相同。根据该场地内三个滑坡的勘察资料，前人对该层进行了大量水文地质测试工作，其渗透系数0.004692m/d（采用自沙河子滑坡勘察报告）~0.153m/d（采用自安乐寺滑坡勘察报告），为微~弱透水层，由上可见，该层含水、透水性差异大，局部可形成上层滞水。崩滑堆积层地下水主要受大气降水补给，该层分布于斜坡上，地表水排泄条件较好，地下水补给条件较差。因此该层地下水受天气变化影响大。根据收集到的资料及本次根据钻孔揭示：少数钻孔为干孔，滑坡勘察探井施工过程中地下水多呈浸润状、散滴状渗出，部分呈线状流出，可见崩滑堆积层不同部位地下水含量不均匀。该层地下水的特点是：含量少，分布不均匀，在局部形成上层滞水。13号地块该层水位在140.36~173.26m之间，5号地块该层水位在142.14~169.22m之间，局部水位较高主要是受上层滞水的影响。在场地最低处沿苎溪河及两侧分布冲洪层，该层以砂土为主，为粉砂~砾砂土，多孔隙且孔隙连通性好，该层分布连续，厚度比较大，其下部为以泥岩为主的隔水层，且具备地下水的移运及存赋的条件，为良好的含水层。该层地下水主要补给源为苎溪河和大气降水。补给源稳定，地下水较丰富，具有统一潜水面，局部略具承压性。地下水水位高程在138.58m~144.88m。在ZY27钻孔砂土层中进行抽水试验，其结果及过程见表2.5。计算结果k=2.82m/d。说明场地砂土层属透水层，水文地质条件中等复杂。4）不良地质现象根据现场调查，工程区内包括安乐寺滑坡，沙河子滑坡群、天城实验小学滑坡等多个滑坡体，这些滑坡体均在三峡库区二期地灾防治工程中都得到治理。5）破坏地质环境的人类工程活动工程区位于旧城淹没区，建筑比较密集，破坏地质环境的人类工程活动较强烈。6）工程区地质灾害危险性评估主要结论eq\o\ac(○,1)工程区为构造剥蚀丘陵地貌，属于三峡水库淹没区，岩层倾角较缓，属抗震设防6度区，水文地质条件简单，破坏地质环境的人类工程活动较强烈，地质环境条件复杂。拟建工程属较重要建设项目，综合确定本次评估级别为二级。eq\o\ac(○,2)工程区沿线内侧包括天城农技校变形体、沙河子滑坡群2号、3号滑坡、游泳池变形体2号变形区、草街子双堰塘滑坡、天城实验小学滑坡、和平广场滑坡、关塘口滑坡、豆芽棚滑坡、石包嘴滑坡、梦娜化装品厂滑坡等10个滑坡体，这些滑坡体均在三峡库区二期地灾防治工程中都得到治理。根据重庆市万州区地质环境监测站的监测资料及部分地勘资料，滑坡目前是趋于稳定状态。评估区内未见崩塌、泥石流等地质灾害，因此工程建设本身遭受地质灾害的可能性小、损失中等、危险性小。eq\o\ac(○,3)工程区内万开路综合景观区工程建设诱发石包嘴滑坡重新滑动的可能性大,防治费用大于该小区建设总投资的30％，不适宜进行本项目的建设。其它小区的工程建设诱发地质灾害的危险性中等，防治费用均小于工程建设总投资的10％并小于30％，基本适宜进行工程建设。eq\o\ac(○,4)工程区内包含10个二期治理项目，现已通过各级组织的初步验收。苎溪河库岸297,280已经纳入三期规划项目。工程区地块必须在二期滑坡治理项目经过国家最终验收合格和库岸治理后，方可使用。7）结论和建议eq\o\ac(○,1)工程区域为河谷地貌、单斜构造、地震设防烈度为6。，大多数自然斜坡为稳定。整体稳定性较好，适宜拟建防洪护堤。eq\o\ac(○,2)拟建工程需填方，建议场地类别按II类考虑。eq\o\ac(○,3)有滑坡体段，结合地灾工程治理。eq\o\ac(○,4)填土高度超出20m，适当减少填土坡度建议取1：1.5～2.5，坡形宜采取2级放坡方式。⑤对于地面标高160～155m以下的填土边坡地基，可采取机械强夯进行夯实，以提高地基承载力，填土材料选取应满足规范要求。⑥做好坡后填土的滤排水措施，避免排水不畅形成较大水头压力而降低填土边坡的稳定性。⑦对于坡后压实填土、坡后夯实填土，均应进行现场原位测试及室内试验，以确保填土质量达到设计与规范要求。2.2.3水文、行洪1）流域概况天仙湖流域地处三峡库区腹地，是万州区中、北部的小流域，界于E108。08＇07＂～108。22＇42＂和N30。47＇26＂～30。54＇24＂之间，属长江上游干流下段左岸的一级支流，源于万州区三正镇川兴村响水沟，向东流经高升、李河、高梁三镇和沙河、红光、映水、周家坝、白岩、钟鼓楼六街道办事处，于南门口注入长江，流域面积228km2。流域主河道长度30.6km，河床平均比降8.7‰，流域形状近似长方形，其支流垂直于干流，呈羽状发育，由于流域左、右侧为低山台地、岭谷高差悬殊较大，河流谷狭、坡陡源短。流域属构造剥蚀浅中切割台状，单斜低山与丘陵和侵蚀堆积河谷地貌，水系发育、沟壑纵横、切割强烈、地形破碎、坡陡谷狭，最大相对高差1110米。流域内有水稻土、新积土、紫色土、黄壤黑色石灰土等五个土类，八个亚类，八十八土种，耕地缓陡与土层厚薄、肥瘦和产量高低差别悬殊很大。自然植被为亚热带常绿阔叶林、暖性针叶林、灌草丛、经果林、竹林、四旁树等，森林覆盖率17.51％。流域内普遍出露侏罗系中统上沙溪庙组和上统遂宁组，砂、泥岩地层，第四系崩坡积、残坡积和滑坡堆积层及河流冲洪积层分布于岸坡和河床滩涂。2）水文、气象苎溪河流域内属亚热带湿润季风气候，具有四季分明、气候温和、雨量较丰、夏雨多雷、伏旱频繁、秋多绵雨、云雾多、日照少的气候特征。多年平均年降雨量1201.5mm，且年内分配不均，年际变化较大，暴雨中心多出现在中、上游地区，一次大暴雨亦笼罩全流域，雨量大，雨时长。多年平均气温17.8。C，极端最高、最低气温分别为42.1。C和3.7。C，多年平均年蒸发量994.5mm（20cm口径蒸发皿），多年平均相对湿度82％，多年平均日照时数1295.3h，多年平均风速0.5m/s，最大风速达33.3m/s，无霜期349d。流域内降水年际、年内变化较大，年最大降水量为年最小降水量的1.94倍，年内雨季从4月延续至10月，降水量约占年降水量的87.5％，其中以6、7两月降水量最多，约占年降水量的31.10％，12月至次年2月是少雨季节，降水量约占年降水总量的4.4%。流域地处铁峰山暴雨区南缘，暴雨量大、雨量集中，大暴雨一般笼罩整个流域，暴雨多发生在5-9月，一次大暴雨过程1-3d，其中大部分暴雨集中在24h内，历年最大24h暴雨量达288.5mm（龙宝站）。3）径流水文基本资料天仙湖流域径流主要来源于降雨，径流年内变化与降雨量基本一致。每年3月下旬随着降雨量增加，径流相应增大，4月份为讯前过渡期，5-9月为汛期，径流量大增，期间7月中、下旬至8月常发生伏旱，出现汛中枯水段，10月为汛后过渡期，降雨减少，径流相应亦减少，11月至次年2月降雨较少，径流大部分由地下水补给，1-2月是径流最枯时期。径流年内、年际变化较大，丰水期（4-10月）径流约占年径流的91％，枯水期（11月至次年3月）径流约占年径流的9％，1-2月径流约占年径流的2％，丰水年径流约占枯水年径流的5.5倍。流域内无水文观测站，只有邻近流域普里河上游的余家水文站，有27年（1970年～1996年）实测水文观测记录资料，利用同流域的梁平气象站月降雨量与余家水文站月径流量进行相关延长，将余家水文站的径流历时系列延长到45年（1952年~1996年），据此系列统计，余家水文站多年平均径流深为630.7mm。天仙湖流域和余家水文站流域紧邻，在自然地理，地质土壤、气象水文特征方面基本相似，移用余家站的径流特征值到天仙湖流域，计算出天仙湖防洪护岸综合整治工程多年平均流量为4.58m3/s，多年平均年径流量1.44亿m3，丰（P=20%）、平(P=50%)、枯（P＝80％）水年径流量分别为1.88亿m3、1.35亿m3和0.95亿m3。天仙湖的多年平均径流特征值见表。天仙湖防洪护岸整治工程出口径流特征值表月456789101112123年Qm3s3.547.589.3410.36.780.720.470.491.244.58百分数（%）6.3614.116.819.212.614.67.893.201.340.870.822.301004）洪水①洪水特征天仙湖流域的洪水是由暴雨形成，洪水发生时间与暴雨一致，4月下旬入汛，5-9月流域内多发生大暴雨，大洪水，10月及以后暴雨很少，一般不会产生洪水。天仙湖流域为山区性河流、支沟发育、山坡陡峭、河床比降大，坡谷汇流快，洪水具有峰高、陡涨陡落、峰型尖瘦、峰顶持时短的特点。洪水过程多为单峰，一次的洪水过程，一般24～48h，最大洪量主要集在24h内，约占三日洪量的80％，经计算天仙湖护岸工程出口的洪水流量成果见表。天仙湖护岸工程设计洪峰流量成果表计算公式设计洪峰流量（m3/s）P=0.2%P=0.33%P=0.5%P=1.0%P=2.0%P=3.33%P=5%推理公式174016201520135011701050943历史洪水Q1970年=1160m3/s重现期66年天仙湖护岸工程出口分期设计洪水成果见表。天仙湖分期设计洪水计算成果表项目分期各频率设计值（m3/s）P=2.0%P=5.0%P=10%P=20%P=33.3%P=50%1月8.215.874.162.601.580.912月8.596.104.332.701.640.943月80.952.633.316.87.653.034月83252632415873.436.25-9月117094376558444833910月77546927412151.226.111月23415710457.429.312.912月24.115.710.15.302.651.3211月～次年3月14811083.456.337.222.811月～次年4月75347829514466.832.810月～次年3月70743325511650.225.2②历史洪水天仙湖流域未进行过系统的历史洪水调查，1988年我们对天仙湖的天仙桥水电站设计时，调查到1970年5月29日洪水为近40年来最大洪水，当时沙河镇街道和低洼处被淹没，损失严重。据沙河以上河段洪痕推算，其洪峰流量为1160m3/s，该次洪水由局地性的“70529”暴雨形成，雨区笼罩在余家站至兴华站的铁峰山两侧，天仙湖流域与暴雨中心移动方向基本一致。因此。造成了天仙湖“70529”特大洪水。流域内无历史洪水文献记载。邻近流域余家。新华、两河、大滩口等站有历史洪水调查资料，据《四川省洪水调查》资料刊布这几个站洪水调查成果看，1870年洪水应是本地区百余年来首大洪水，此年也是长江特大洪水。天仙湖流域系长江左岸一级小支流，毫无例外的受到1870年特大暴雨区控制，只因沙河至河口一段河道受当年长江特大洪水的回水影响，使小河洪水的灾情反映远小于长江洪水，故天仙湖无此年洪水记载，但从面上比较可以认定1870年洪水也是天仙湖流域最大洪水，1970年洪水为次大洪水，以1870年至今的132年作为调查期，则1970年洪水的重现期定为66年。据《四川省洪水调查资料》刊印成果河沱口站实测资料记载：万州城区河段从1870年到1998年间共发生9次较大洪水，实测最大流量76400m3/s（1981年7月17日），其历史洪水调查成果见表。万州城区长江河段历史洪水调查成果表(吴淞高程)调查地点洪水发生时间（年）洪水水位（m）洪峰流量（m3/s）可靠程度调查单位备注沱口水文站1870156.04108000较可靠长办本表水位均为吴淞基石沱口水文站1905142.95较可靠长办沱口水文站1921141.75较可靠长办沱口水文站1945139.07较可靠长办沱口水文站1981141.4276400可靠水位、流量实测沱口水文站1982136.4663500可靠水位、流量实测沱口水文站1974137.2169500可靠水位、流量实测沱口水文站1987136.7566900可靠水位、流量实测沱口水文站1998134.6763500可靠水位、流量实测天仙湖防洪护岸工程紧邻长江，受长江洪水位影响严重。1981年洪水倒灌至万一桥，沿河两岸地势较低处被淹没，灾情较重。因此，长江大洪水是造成防洪护岸工程灾害的主要因素。③设计暴雨由于设计流域无暴雨资料，本地区缺年最大1h暴雨资料，因此本次采用《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》（以下简称）《手册》中最大1h暴雨均值及变差系数等值线图的查值成果，6h、2h设计暴雨采用邻近流域龙宝站资料。经对6h、24h暴雨系列进行频率计算用P-III型曲线适线后，求得流域点暴雨设计成果见表，频率曲线见附图。天仙湖防洪护岸流域设计点面暴雨成果表时段均值（mm）CvCs/Cv设计暴雨P（%）（mm）0.5123.335H40.00.403.5101.292.483.277.971.26h68.70.403.5173.9158.6143.1131.6122.024h107.30.484.5334.7297.1259.7232.8210.53日130.40.464.0381.0341.6302.1273.4249.4本流域无定点、定面的暴雨分析成果，采用《手册》中以动点、动面资料分析综合时面折减系数，计算时面平均雨量。由《手册》查得设计流域属长江河谷区，集雨面积228.8km2的点面折减系数a6=0.928，a24=0.95。天仙湖流域设计点面暴雨成果见表。天仙湖防洪护岸流域设计面暴雨成果表时段均值（mm）CvCs/Cv设计暴雨P（%）（mm）0.5123.3351h40.00.403.5101.292.483.277.971.26h68.70.403.5161.4147.2132.8122.1113.224h107.30.484.5318.2282.5247.0221.4200.23日130.40.464.0381.0314.5302.1273.4249.4由于《手册》只刊布了短历时暴雨时面深折减系数，本阶段以中值法计算的三日设计暴雨作为设计流域面暴雨使用。根据对当地暴雨特性的分析和资料的条件，选择当地区综合成果相似的余家站1983年10月5日~7月较大暴雨作为典型雨型，该雨型实际雨时为47h，主雨峰出现25个时段（Δt=1h）。以“83105”典型暴雨过程为模型，用各时段设计暴雨作控制，采用同频率缩放法推得天仙湖防洪护岸流域设计暴雨过程详见表。天仙湖防洪护岸流域设计暴雨过程线表单位：mm时段(Δt=1h）123456789101112P=0.5%P=0.33%4.02.62.6时段（Δt=1h）131415161718192021222324P=0.5%1.41.40P=0.33%2.07.1时段（Δt=1h）252627282930313233343536P=0.5%101.321.420.02.710.38.9P=0.33%76.66.55.6时段（Δt=1h）373839404142434445464748合计P=0.5%15.219.32.4381.0P=0.33%8.38.05.59.62.02.0273.4④设计洪水由于设计流域无实测洪水资料，故天仙湖防洪护岸整治工程采用推理公式和综合瞬时单位线法推求设计洪水分析比较后选用。根据水利部颁发的《水利水电工程等级划分及设计标准》（SL252-2000）天仙湖防洪护岸整治工程建筑物级为4级，设计洪水标准重现期为50年（P=2%），核洪水标准重现期为200年（P=0.5%）。设计洪峰流量的计算：按推理公式计算，基本参数F=228.8km2，L=29.7km，J=8.7‰，设计雨力SP及暴雨指数n。由设计暴雨成果按《手册》相应公式计算，产流参数u采用《手册》的分区公式计算，即u=4.8F-0.19，Cv=0.18，Cs/=3.5Cv，汇流参数m由设计流域特征参数查《手册》分区综合公式得0.943，综合瞬时单位线汇流参数If查《手册》中的综合分区图，设计流域为II区，If＝29-35mm，取均值为30mm，流域平均稳定入渗率fc查《手册》综合分图为fc＝0.95mm，取fc＝1.0mm，汇流参数根据设计流域地理位置，查《手册》综合瞬时单位线汇流参数分区图属eq\o\ac(○,6)区m1-1=0.6845F0.3099J-0.0619（F/L2）-0.1727b=2.1563-0.5814logFn=4.8082（F/L2）-2.2698J-0.5287根据设计暴雨及以上参数，用《手册》有关计算公式，推荐两种计算方法：推理公式法、综合瞬时单线法，计算处天仙湖。防洪护岸工程设计洪峰流量成果表。天仙湖防洪护岸工程设计洪峰流量成果表计算公式设计洪峰流量（m3/s）P=0.2%P=0.33%P=0.5%P=1.0%P=2.0%P=3.33%P=5%推理公式174016201520135011701050943综合瞬时单位线17601590146012201000860731洪峰相对误差（％）1.15-1.85-3.95-9.63-15.0-18.1-22.5历史洪水Q1970年=1160m3/s重现期66年由此看出两种计算方法成果存在较大差异，综合瞬时单位线与推理式成果比较，综合瞬时单位线洪水计算成果在频率P=0.2%偏大洪峰相对误差1.15％，在P=0.33～5%偏小，-1.85～-22.5％，由于综合瞬时单位线法推求设计洪水的综合因素较多，参数确定较困难，概化后的参数与设计流域存在一定差异，而推理式比较适合本地区中小流域暴雨洪水计算，应用也较广泛，再将历史洪水（1970年）调查成果（1160m3/s）用推理式推求50年一遇洪峰流量（Q=1170m3/s）比较，相对误差为0.85％基本接近。因此，本次设计洪水采用推理公式计算，用《手册》中的Wp=0.1a.h.Tp.F=0.1hF公式推求天仙湖防洪护岸工程的洪水总量。洪水径流系数，据设计暴雨成果，由《手册》中的综合分区暴雨径流关系查值计算，其成果见表。天仙湖防洪护岸工程不同频率洪水总量表P(%)Wp(万m3)Qmp(m3/s)Tp(n)0.29450175015.00.58190152015.02.06310118015.03.335660105015.0防洪护岸设计洪水过程线，采用《手册》提供的概化过程线法计算，据调查，本流域的大洪水过程线一般为单峰型。因此，采用东部地区单峰概化模型，以峰量控制放大加以推求，设计洪水过程线成果见表。时程（h）01.612.202.933.594.615.867.258.79P=3.33%4.6657.110921442463384310001050时程（h）01.622.212.943.604.635.887.288.83P=0.5%4.6680.5156308612915122014501520天仙湖防洪护岸设计洪水过程线表时程（h）10.2511.9414.4318.0924.0230.7537.7856.38P=3.33%100084363342421410957.14.66时程（h）10.311.9914.4918.1724.1230.8937.9556.63P=0.5%1450122091561230815680.54.66⑤分期设计洪水经过点绘成图的余家站实测各月最大流量图（见附图），可以看出本地区洪水有明显的季节变化规律、每年3月下旬开始随着气温的回升和降雨量增多，流量逐渐加大，4月为汛前过渡期，5-10月上旬为主汛期，降雨量最丰沛，暴雨频繁，洪水也大，年最大流量主要发生在该期、10月中旬～11月上旬为讯后过渡期，随着降雨减少、洪水也小，11月中旬到次年2月是稳定退水期。天仙湖防洪护岸整治工程分期设计洪水成果见表。天仙湖分期设计洪水计算成果表项目分期各频率设计值（m3/s）P=2.0%P=5.0%P=10%P=20%P=33.3%P=50%1月8.215.874.162.601.580.912月8.596.104.332.701.640.943月80.952.633.316.87.653.034月83252632415873.436.25-9月117094376558444833910月77546927412151.226.111月23415710457.429.312.912月24.115.710.15.302.651.3211月～次年3月14811083.456.337.222.811月～次年4月75347829514466.832.810月～次年3月70743325511650.225.2⑥天仙湖防洪护岸工程设计洪水水面计算成果根据普里河余家水电站和龙宝气象站提供的资料数据2003年11月天仙湖流域断的实测纵横断面图，洪水流量采用本工程50年一遇（P=2.00%）的最大洪峰流量1170m3/S，相应的起始水位142.64米(吴淞基面)根据自下而上进行洪水水面线排放，其成果见表。天仙湖防洪护岸洪水水面线成果表编号1234地名天仙湖拦砂坝新大桥南池沟万州大桥累计距离0+0000+238029500+3670基治前142.64142.847142.896142.959基治后175.30175.507175.556175.619注:表中为吴淞基面高程5）万州区河段天然水面线天仙湖防洪护岸工程距长江1200m，汛期水位直接受长江水位控制。据长江科学院2001年8月所作的《重庆市万州城区河段泥沙模型试验报告》水面线验证成果，经内插求得长江万州河段各断面天然状态下洪水水面线成果见表。长江万州城区段各断面天然状态洪水水面线表单位：m地名频率沱口拖背石天仙湖出口旧宝塔红砂碛P=2.0%142.90142.78142.64142.29142.14P=10.0%137.70137.59137.46137.13136.99注：表中数据为吴淞基面以上米数计，以下同。黄海基面=吴淞基面-1.739m6）三峡水库建库后万州区段水位情况根据1993年审定的《长江三峡工程初步设计报告》，三峡工程建设期及建成投运后的坝前和万州城区段水位情况见表：三峡工程坝前设计水位和万州城区段水位表时期项目单位坝前万州城区三峡工程围堰挡水发电（2003-2006）年20年一遇水位m135.00150.10三峡工程三期施工（2007-2009）防洪限制水位m135.00正常蓄水位m156.00二十年一遇水位m156.00156.60三峡水库正常运用汛后水位正常蓄水位m175.00五年一遇水位m175.00175.10二十年一遇水位m175.00175.20五十年一遇水位m175.00175.30百年一遇水位m175.00175.40枯水期最低消落水位m155.00汛期水位防洪限制水位m145.00二十年一遇洪水位m157.50161.30百年一遇洪水位m166.70169.50天然状况百年一遇天然水位m144.70二十年一遇天然水位m139.80五十年一遇天然水位m134.607）水文、气象观测站点分布和观测项目天仙湖流域无水文、气象观测站，只能靠邻近的普里河，磨刀溪、龙王河三个流域的余家、龙角、大滩口水文站和龙宝、梁平气象站及合兴、桥亭、龙驹、白羊、双河等雨量站。龙宝气象站已有41年（1955—1995年）实测气象资料，各站观测项目齐全，降水、气温、湿度、蒸发、风速、日照等，各站水文气象一览表。天仙湖邻近流域水文、气象、雨量测站一览表河名站名站别坐标站地地点资料起止时间观测项目东经北纬长江龙宝普里河余家梁平合兴桥亭汝溪河双河龙王溪白羊磨刀溪龙角大雁口龙驹2.2.4水文泥沙苎溪河无水文及泥沙观测站，为水、沙资料缺乏的山区小流域，流域内现有小(1)型水库3座，小(2)型水库8座，山塘1131口，为了解分析流域水土流失数量，2001年9月18日～24口，选择汇水区自然地理、土壤植被、农耕状况及水沙条件具有一定代表性且较少溢洪的流域下游的双堰、五梁两座小(1)型水库和流域上、中游石船一座小(2)型水库作典型，进行现状蓄水位容积测量调查，将此容积与建库时实测的水位容积对比分析，确定其建库至目前泥沙淤积量。由于伏旱续秋旱所至，测量时库蓄水位较低，可见推移质沉积于库尾而术推至测时库中，因此，调查推算的泥沙淤积基本为悬移质泥沙。实测推算双堰水库、五梁水库和石船水库悬移质泥沙多年淤积量分别为20.0973万m3、10.32万m3。和2.73万m3，三库至今己运行41年、44年和36年，因泥沙的长期淤积，据有关资料其泥沙容重可取1.4t／m3，计算双堰、五梁和石船三水库多年平均悬移质输沙模数分别为5160t/km2·a、469lt/km2·a和5324t/km2·a，以三库多年平均加权悬移质输沙模数5027.5t/km·a代表土壤明显侵蚀范围内的水土流失情况，并考虑无明显侵蚀的水田、森林区等进行再加权平均，计算全流域悬移质输沙模数为3374t/km2·a。苎溪河系山区性河流，河谷狭窄，岸坡陡峻，流域地势北、西、南三面高耸而向东倾斜，为低山、深丘地貌，区内地层为侏罗系砂、泥岩不等厚互层，以泥岩为主，裸区易快速风化呈碎屑，砂岩常成陡岩、陡坡分布，加之土层较薄和暴雨洪水的侵蚀冲刷及重力作用，为其水土流失创造了地形、地质和动力条件。流域岩性、土质单一，植被较差，降雨面分布与下垫面状况大体一致，其坡面侵蚀与水沙分布基本均匀。按流域多年平均悬移质输沙模数计算，苎溪河流域多年平均悬移质输沙量为77.197万t。输沙量主要集中在汛期(5～9月)，约占年输沙量的90％。推移质输沙量据有关资料，山区河流采用悬移质输沙量的15～30％计算，结合苎溪河流域推移质形成分布和沿河床沙淤积状况，确定流域推移质输沙量为悬移质输沙量的20％，计算流域推移质年输沙骨为15.44万t。流域年输沙量为悬移质年输沙量与推移质年输沙量之和，为92.64万t。泥沙颗分试验：2001年9月20～25日，在双堰水库悬移质泥沙淤积区不同部位、不同高程取悬移质泥沙淤积样3组及苎溪河中下游高梁镇万四桥河心洲滩上选择具有代表性的不同位置挖三坑对推移质进行称重筛析取样，经重庆三峡水电建筑工程质量检测站按《土工试验规程》(SL237—1999)的有关规定进行试验分析，其悬移质和推移质3组样颗分成果均质见表。悬移质泥沙颗分成果表粒径(mm)50.0750.050.010.005小于0.005小于某粒径百分率(%)10098.697.390.081.877.969.331.618.00推移质泥沙颗分成果表粒径(mm)8005003002001008063504031.525201610小于某粒径百分率(%)10095389.380.768.962.259.351.846.842.237.634.331.225.4粒径(mm)30.3150.160.08筛底小于某粒径百分率(%)7.05.03.42.20悬移质颗分最大粒径5mm，最小粒径0.005mm，中数粒径0.018mm，0.075～0.005mm的细粒约占60％，0.Olmm以上的床沙质约占70％。推移质颗分最大粒径800mm，最小粒径2．2mm，中数粒径51.8mm，推移质中的主要成分为卵石，其次为砂，漂石较少。2.3现有水利工况及其它设施情况2.3.1防洪护岸及天仙拦砂坝情况1）万州区是重庆市东部的交通枢纽和政治、经济、文化中心。按照《防洪标准》（GB50201-94），万州城区应按50年一遇洪水标准设防。三峡水库蓄水后，原万州一半城区将被淹没，城市防洪护岸工程需要新建或改建，目前万州城市护岸工程除北滨路外，已完成的护岸工程有：eq\o\ac(○,1)高笋塘小天鹅护岸工程。该护岸工程位于长江北岸上起和平广场，护岸长约2.7km，坡顶高程175.5m~178.0m，设计防洪标准为50年一遇洪水。eq\o\ac(○,2)天城区护岸工程。该护岸工程位于苎溪河北岸，上起苎溪河鸭子沟，下至天仙湖拦砂坝，处于天仙7号地块后缘，护岸长约250m，设计破顶高程175.5m~177.0m，设计防洪标准为50年一遇。该项目工程2004年底开始建设，目前正在进行路面、景观绿化施工。本综合整治工程位于该护岸工程下段，该处北滨大道的路堤工程已完工。eq\o\ac(○,3)在建天仙湖拦砂坝，拦砂坝工程位于苎溪河下游万州城区天仙桥上游150m处，非溢流坝顶高程177.0m，坝顶宽8.0m，设计洪水标准为50年一遇洪水，校核洪水标准重现期为50年。eq\o\ac(○,4)天仙湖核心区护岸工程，该护岸工程位于苎溪河两岸，上起吴家湾下至天仙湖拦砂坝，护岸总长约9.820km，堤顶高程177.3m，设计防洪标准为50年一遇洪水。2.3.2主要桥梁情况1）万州大桥。该桥位于本综合整治工程天仙拦砂坝上游1.5km，是跨越苎溪河连接主城区与天城移民开发区的主要城市桥梁。大桥主桥为72m+140m+72m钢管桥架混凝土拉桥，两岸引桥为28m跨连续梁；主墩薄壁为实体墩，引桥为圆柱墩；桥宽18m，桥长约710.0m。2）沙河大桥。该桥位于本综合整治工程上游3.5km，是跨越苎溪河连接吴家湾和沙河子的主要城市桥梁，大桥为钢筋砼箱梁结构15跨连续梁，桥墩为实体混凝土圆柱墩，桥宽15m1.75m*2，桥长495.4m。2.3.3其它情况1）天仙湖拦砂坝及苎溪河护岸工程建成后，将形成多块人工造地，建筑造地总面积约124.9公顷，其后缘为滨江大道及沙河、红光、周家坝、白岩等街道大量移民居住片区。三峡水库淹没线以下基本清库搬迁完成，由于各方原因在沙河镇156.0m高程以下还有几十户居民住房未迁出。2）三峡工程建成后，万州处于库区腹心地带，为常年深水巷，湖面结合天仙拦砂坝建成将形成常年稳定水位在170.00m的天仙湖。该片区规划为客运、旅游、水上餐饮和休闲娱乐区，并将建在苎溪河游艇基地。各涉河建筑物在工程河段分布情况见附图。3河床演变分析3.1河道历史演变概况苎溪河天仙湖核心区河道处于渝东平行岭谷区，万县向近轴部，为构造剥蚀浅中切割分状，单斜低山与丘陵和侵蚀堆积河谷地貌，出露侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）地层，以一套紫红色泥岩、粉砂质泥岩为主，夹灰，灰绿色厚层块状岩屑长石石英砂岩，山顶出露侏罗系上流遂宁组（J3s），下部为紫红色、砖红色泥岩、粉砂质泥岩及薄层粉砂岩为主，上部分为紫红色、灰紫色薄——中厚层西丽岩屑长石砂岩、岩屑长石石英砂岩及不同色粉砂质泥岩组成。为一套内陆河湖相沉积的红色岩层。第四系地层除河流冲洪积的砂、卵块石、粉质粘土、粉土层外，两岸发育崩坡积，残坡积和滑坡堆积层。工程区地质构造处于新华夏系四川沉积带川东褶皱束北东缘弧形构造万县复向斜的万县向斜北西翼，河流入江段处于万县向斜近轴部。万县向斜北西翼为铁锋山背斜，南东翼为方斗山背斜，向斜宽缓，两翼急剧变陡，北西翼倾角34~85°，倾向SSE，南东翼倾角14~35°，倾向约3~10°，无断层发育，仅岩层中见有几组构造裂隙，地层相对稳定。场区属于典型的低山丘陵河谷地貌区，河流基本沿“向斜”层发育。在漫长的历史年代里，河床在江水侵蚀下缓慢下切，河床形态变化十分缓慢，由于地质构成不同，侵蚀强弱有差异，形成了参差不齐的岸线，河谷呈不对称的“V”型，逐步形成近期河道形态。万州为千年古城，有史记载及考古发掘，证明工程河段河道平面形态，近千年来基本稳定，无异常变化。根据万州河段近70年水位观测及有史记载，三峡水库蓄水前，苎溪河天仙湖核心区最高洪水位为142.64m。因此，苎溪河天仙湖核心区河段近代的河床演变主要发生在145m以下的河床上。3.2河道近期演变分析苎溪河为长江上游一级支流，万州区苎溪河天仙湖核心区河段位于三峡水库常年回水区，特别是天仙湖拦砂坝修建及天仙湖核心区护岸工程实施受三峡水库调度运行及天仙湖拦砂坝溢流双重控制。三峡工程2003年蓄水前后，河道水流泥沙运动条件将发生显著变化，根据天仙湖拦砂坝及6号、13号地块护岸工程实施过程中，在近几年的坝址，万州大桥桥墩及天仙湖核心区尾部吴家湾建立的水位观测点。依据《三峡天仙湖修建性详细规划》及核心区护岸工程布置及断面设计，对此分析三峡水库蓄水运行及天仙湖蓄水运行前后，工程近期演变情况。3.2.1河道形态变化分析1）滩地变化工程河段主要滩地位于各地块下侧前缘，主要大的洲滩有13号、12号（中下游）、5号、3号、2号及1号地块，各滩地各时期变化情况如下：三峡水库蓄水前（1995年12月~2002年9月），各滩地呈冲刷之势，面积逐渐减少，主要冲刷洲头及外侧，但洲后缘略有淤积，部分滩地由于深切割淘刷作用引起一定坍塌现象，但洲滩平面形态总体上基本稳定。2）河槽变化工程河段在天仙湖上游段吴家湾6号地块至4号地块上游长约1.7km，宽线平坦，常年河槽深度及形态变化不大。工程实施及蓄水后，由于天仙湖水位受天仙湖拦砂坝堰顶溢流高程控制，常年水位控制在168.8m高程（后面相同），上端缘河面增加较少（是原河道宽1倍以上），中上游及下部河面及中部急剧加宽，蓄水及工程实施后，新形成的河槽基本稳定，槽底高程将会增加。工程河段主要深槽在4号地至3号地块中部，长约750m，蓄水前该深槽呈冲刷切割的深趋势，深槽长略有增加，宽略有变窄趋势；蓄水后该深槽基本稳定。工程河段在天仙湖3号地块中部至天仙湖拦砂坝长约1.2km，河床平缓，河床基以出露的石英砂岩为主，蓄水前常年河槽深度及形态变化不大，略有冲刷现象；蓄水后河槽深度河面宽显著增加，显露出开阔的湖面，河槽高程将有提升。纵观苎溪河天仙湖核心区工程河段，蓄水前河槽及两岸以冲刷切割为主，三峡水库及天仙湖蓄水后由于受天仙湖拦砂坝常年正常水位控制在168.8m，整个河面宽度及深度增大，同时受天仙湖水库调蓄水作用，流速将大大降低，冲刷对两岸及河床冲刷作用大为削弱。时受拦砂坝拦砂影响，河槽变化以淤积萎缩为主，受淤积影响，河床将会抬高，总之蓄水前后河槽及河势形态有较大变化，且蓄水后有良好流态，对河段运行有利。3）横断面变化苎溪河天仙湖核心区河段横断面蓄水前及护岸综合整治实施前，由于受地形地貌地质及人为因素影响，天然河道呈不对称“V”字型河谷，多变道形态及河势多变且差异极大，最大到河床宽度有80m，河岸高约3m，最小河床宽度不足10m，且深切河槽深度达40m（原较场坝上游50m段），使流速及流态变化极大。根据《三峡天仙湖详细规划》并考虑对苎溪河综合整治目的，从水力角度防冲及形成良好水力流态进行护岸工程岸线布置及断面设计（详见附图）；岸线布置由规律平顺流畅使河流能够形成较稳定有规律渐变的流势流态，河段河岸断面基本都进行了整治处理，且护岸工程断面基本为同意形式，且为防止冲刷和水土流失，长期主要过水断面岸面为钢筋混凝土或堆石碾压块石护面，工程实施蓄水后断面由规律稳定，基本无变化，冲淤变化不大。总之，在三峡水库蓄水前工程河段天然断面较不稳定，造成的流态紊乱多变，冲刷变化大，有一定切割影响，护岸综合整治工程实施后及天仙拦砂坝修建后，工程河段横断与天然河道断面变化较大，重新形成新的河道断面，有规律稳定，有利形成良好流态冲刷深切降低，天仙湖水库蓄水运行后断面有大量淤积，断面部分有一定淤积，其它微淤，形态基本稳定。3.2.2河道冲淤量按流域多年平均悬移质输沙模数计算，苎溪河流域多年平均悬移质输沙量为77.197万t。输沙量主要集中在汛期(5～9月)，约占年输沙量的90％。推移质输沙量据有关资料，山区河流采用悬移质输沙量的15～30％计算，结合苎溪河流域推移质形成分布和沿河床沙淤积状况，确定流域推移质输沙量为悬移质输沙量的20％，计算流域推移质年输沙骨为15.44万t。流域年输沙量为悬移质年输沙量与推移质年输沙量之和，为92.64万t。苎溪河流域通过水土保持生态环境综合治理后，土壤侵蚀模式由6289t/km3.a减少至1275t/km3.a，年均水土流失量减少至19.56万t，按85%为悬移质输沙计算，流域悬疑移质年输沙量约为16.626万t，推移质年输沙量为2.934万t。采用拦沙率法计算拦砂坝的拉沙率为94.26%，悬移质年拦沙量为15.672万t，折合为体积12.055万m3。推移质沙量全部被拦截，折合为体积2.096万m3。悬移质和推移质沙量合计体积14.151万m3。根据2007年苎溪河请与项目进行的探测和分析坝前主要为淤泥悬移质，最大深度在1.4m，天仙湖核心区段吴家湾处为细粒推移质，根据探测深度变化分析为三角形分布，其淤积总量与分析基本吻合。拦砂坝运行100年损失容积约1415万m3，占170.00m的容积的33.48%。综上所述，三峡水库蓄水前工程河段较不稳定，流态较差，冲刷较大，有一定切割，局部段深切较大。在三峡水库蓄水、天仙湖拦砂坝及库岸整治工程实施运行后，工程河段水位抬高，流速及比降变缓，流态变好。河床逐年呈累积性淤积趋势，主要在160.0m滩地及河槽，对整个河段流态及过水能力影响较小，总体河势稳定，当按规划及现时一定年限进行清淤将更有利于河势稳定和行洪。4防洪评价计算本报告采用平面二维水流数学模型并辅以传统水力计算分析对工程实施前后的水流运动条件进行模拟，计算分析了不同洪水条件下工程实施后河道水位和流速变化情况及工程对河道行洪的影响，同时用水力学法计算了施工渡汛水位变化情况。4.1数学模型基本原理对于复杂天然河道水流运动的数值模拟，为了克服计算区域边界复杂的困难，同时也为了提高数值计算成果的精度，多采用基于曲线网格的坐标变换方法，使计算网格贴合曲折的河道边界。本报告采用一般曲线坐标变换方法实现计算边界与物理边界的准确耦合。4.1.1模型计算控制方程考虑侧向入汇流影响，笛卡尔坐标系下平面二维水流数学模型的控制方程为：水流连续方程：++=q（4-1）X方向水流运动方程：++=-gh+D-+qu0（4-2）Y方向水流运动方程：++=-gh+D-+qv0（4-3）其中：力为水深(m)；凹和矿分别为石和y方向的流速(m/s)，M=uh，N=vh；z为水位(m)；n为Manng糙率系数；D为紊动粘性系数；q为单位面积上水流的源汇强度(m/s)。一般曲线坐标下，令J=（4-4）ξx=，ξy=，ηx=-，ηy=（4-5）记曲线坐标中单宽流量在ξ和η方向的分量为FM、FN，则有：FM=（4-6）FN=-（4-7）记曲线坐标中流速在ξ和η方向的分量为U、V：U=（4-8）V=-（4-9）经一般曲线变换后的平面二维水流数学模型控制方程为水流连续方程：（4-10）河道主流方向水流运动方程：+J(4-11)垂直主流方向（河宽方向）水流运动方程：+(4-12)上述方程组即为一般曲线坐标系系平面二维水流数学模型的控制方程，其中：U、V为曲线坐标中流速在ξ和η方向的分量，，；J为雅克比数，;ξx=，ξy=，ηx=-，ηy=，；q12=；q22=；Mξ、Mη、Nξ、Nη表示偏导数，如Mξ=；其它量意义同上。4.1.2模型方程离散和求解模型计算物理量采用同位(非交错)网格布置，即计算物理量布置在控制体中心点P上(如图所示)。控制体示意图上述控制方程可表达成统一的对流扩散方程形式：(4-13)模型通用方程中变量、扩散系数及源项方程连续性方程1000河道主流方向动量方程uD河宽方向动量方程vD采用控制体积法将控制方程对所示的控制体积沿时间和空间进行积分，可得出控制方程的通用离散形式：(4-14)其中：;;;;;;式中，，带上标0的量表示上一时间层的值。为网格Peclet数，Ce、Cw、Cn和Cs表示控制体积表面的对流系数，De、Dw、Dn和s表示控制体积表面的扩散系数，其表达式分别为：;;;;;;;求解过程中，为避免水位波动，控制体交界面上的流速采用动量插值处理；为避免计算迭代过程中出现溢出，采用了Patankar和Spalding提出的欠松弛技术，即在离散方程式中引入欠松弛因子，以改善离散方程式中系数的对角占优程度。4.1.3模型计算范围及边界处理1)计算范围与网格布置综合考虑工程河段河势情况、工程可能影响的范围及水文资料等方面的因素，选取工程上游3.4km处的一稳定断面为数学模型计算的进口，数学模型计算的出口断面选在工程下游拦砂坝溢流处，计算河段总长约3.80km。在计算区域内共布置230×100个网格，其中沿水流方向布置230个网格，网格长度约为15m～25m；沿河宽方向布置72个网格，网格宽度约为10m～15m。为更好的反映工程影响，网格布置时在工程布置河段适当加密，并根据拟建工程平面布置形态对计算网格作自适应处理，使工程位置网格布置与工程形态完全一致，便于工程概化过程中准确控制工程拐点和工程形态。2)边界条件处理平面二维水流模型中，边界条件通常包括河道进出口边界、岸边界及动边界处理等。本模型中对上述边界分别作以下处理：进口边界：根据已知进口全断面流量，给定入流单宽流量沿断面的横向分布。出口边界：给定出口断面的水位。地形边界：取河道地形图外边线为计算的岸边界，给定其一个比较高的高程令其流速为零，以保证计算区域的封闭。动边界：本模型采用“冻结”法进行动边界处理，即根据水位结点处河底高程来判断该网格单元是否露出水面。若不露出，糙率取正常值；反之，更改单元的糙率(n取1010加量级)。为不影响水流控制方程的求解，在露出水面的结点处需给定一个薄水层，一般给定其厚度为0.5cm。3)入汇支流的处理由于长生河支流汇入苎溪河水量所占比例较大计算时计入，对南池沟等溪沟及市政排水管涵汇入水量很小，对苎溪河的水流运动影响不大，计算时忽略各支流的影响。4.2数学模型验证模型验证计算的目的在于检验数学模型计算方法的可行性，根据实测资料确定模型中相关参数的取值，并检验其精度。本次主要根据水面线和垂线平均流速分布资料对模型参数进行调试。4.2.1模型验证计算资料1)工程河段地形图：采用川东南地勘院2005年5月实测苎溪河段1：11000水道地形图；2)水面线资料：采用2007年三组实测水面线资料；3)断面流速分布资料：采用2007年8月17日(Q=625m3/s)实测资料，共验证S1-1、S2-2、S3-3、S4-4四个断面垂线流速分布，验证断面位置见图。4.2.2模型验证计算成果1)水位验证成果模型计算水位成果与实测成果比较见表。模型计算水位与实测水位基本吻合，误差在2.Ocm以内。工程河段水位验证计算成果（水位单位：m，1981国家高程基准）时间流量(m3/s)断面S1-1S2-2S3-3S4-42007.7.25328实测145.24145.25145.26145.27计算145.23145.25145.25145.27差值-0.010.00-0.010.012007.8.16625实测149.15149.17149.19149.22计算149.16149.17149.18149.24差值0.010.00-0.010.022)垂线平均流速分布验证成果根据实测资料率定后，模型计算流速分布与实测流速分布情况基本一致，垂线平均流速计算值与实测值相对误差一般小于10％(流速基数较小的测点相对误差稍大)，绝对误差均小于0.12m/s，根据实测水文资料综合调试，得到该河段糙率变化范围为n=0.025～0.045。根据验证条件计算得到的河段流场，模型计算得到的流场变化平顺；滩槽水流运动区分明显，水流运动形态与河道地形变化情况符合较好。综合分析以上验证计算成果，所采用的数学模型能较好地模拟工程河段水流运动特性，验证计算成果与实测成果吻合较好。表明数学模型的计算方法正确，模型中相关参数取值合理，可以用于本工程建设对河道水位及流速影响的计算分析。4.3计算条件4.3.1计算方案2003年6月三峡水库已蓄水运用，在研究本工程建设对行洪影响时，本报告选用了1670m3/s、1180mm3/s、943m3/s和28400m3/s四级流量，其中三级流量对应汛期频率为0.5%、2%和5%洪水流量，1180m3/s为天仙湖拦砂坝修建蓄水期频率2%洪水流量。三峡水库很快将进入正常蓄水运行期。考虑到本工程的建设周期，本次计算方案只考虑三峡水库正常蓄水运用以后的工况。工程对河段水流条件的影响随着水库淤积将逐年增大，因此，本报告除考虑研究正常蓄水初期外还研究了三峡水库运行50年末该河段淤积基本平衡时工程对水流条件的影响，数学模型计算控制条件见表。三峡工程正常蓄水运用初期计算方案控制条件计算组次流量（m3/s）下边界水位（m）工程处水位（m）汛期0.5%洪水1670163.59163.79汛期2%洪水1180161.21161.39汛期5%洪水943157.61157.78三峡工程运行50年末计算方案控制条件计算组次流量（m3/s）下边界水位（m）工程处水位（m）汛期0.5%洪水1670173.5173.79汛期2%洪水1180172.7172.97汛期5%洪水943172.2172.264.3.2拟建工程概化根据工程设计方案，拟建工程量主要为在原地形上进行的实体填方和回填反压等，主要工程有实体造地、内侧填方和岸沿外侧堆石碾压放坡。前文在计算网格布置时已根据设计道路边线对网格做了自适应处理，工程局部网格走向与道路线完全重合，因此可直接将护岸工程所在的网格高程加至设计高程来反映工程的影响，其他位置根据设计方案修正地形高程。同时根据以下方法调整过水坡面糙率，具体为：局部阻力系数通过下式计算：其中：A为过水面积；在实际估算中，将局部阻力系数转化为糙率的形式：概化后施工区域所在网格的局部综合糙率系数为：通过上述概化后，运用数学模型计算可得到在三峡水库正常蓄水运行初期和运行50年末，本工程建设前后各流量级水位、流速变化等值线图。4.4计算成果分析4.4.1断面缩窄率分析为了解工程前后河道横断面变化情况，根据工程布置情况选取了3个典型断面(DMl、DM2、DM3)进行分析，典型断面位置见附图。绘制了工程前后典型断面变化图见附图，计算了各级流量下工程前后断面过水面积及水面宽度变化情况。计算表明，工程实施后工程位置河道横断面面积和河宽有不同幅度减小（与详细规划相比），面积和河宽缩窄率随水位抬高有增加趋势。现状地形条件下，工程实施引起的面积缩窄变化在0.01％和4.82%之间；DM2和DM3工程后过水面积及河宽变化相对较大，但这两个位置为回流沱，有效过流能力有限，工程建设对断面过流能力影响不大。4.4.2对水位影响分析(1)天仙湖拦砂坝及河段护岸工程前后水位变化由于工程前后断面过水面积及河宽发生了一定变化，河道水位随之出现调整。计算表明，三峡水库正常蓄水运用初期，工程引起的水位变化主要集中在工程局部区域。根据计算成果具体表现为：工程上段局部水位略有较大壅高，下段局部水位略有壅高，这种变化趋势随流量增大而趋明显。遇50年一遇洪水时，工程河段局部最大壅水值为27.1cm，遇20年一遇洪水时，工程河段局部最大壅水值为25.0cm。4.4.3对流速影响分析(1)天仙拦砂坝及护岸工程前后流速变化工程引起的流速变化在工程河段不同河段有不同变化。具体表现为：遇50年一遇洪水时，工程上段前沿流速有一定减少，流速最大减少值为1.7m/