沁河五龙口下游河道下切的计算分析.docxVIP

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沁河五龙口下游河道下切的计算分析

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摘要：在推求设计洪水位的过程中，发现沁河上游段河道用不同方法推求水位不同，结合实测断面分析，本文认为近年来沁河上游段河道下切严重。这一计算结果，可以作证设计洪水位的正确性，为该河段未来的工程项目提供参考。

关键词：设计洪水位河道下切

引言

笔者在进行工程设计推求沁河五龙口下游河道设计洪水位时，发现利用曼宁公式和利用水文站实测资料推求出的结果相差较大，为此，专门进行研究，通过计算并结合该河段历史情况，分析出计算结果差异的原因。

1设计洪水位的推求

采用两种方法推求沁河五龙口下游某断面的设计洪水位：

1.1采用曼宁公式推求

（1）设计洪峰流量

采用五龙口站百年一遇设计洪峰流量3460m3/s作为本次设计洪水标准。

（2）计算断面

本次计算所采用的实测断面如图1.1-1，,断面分为主槽、左滩及右滩三部分。

图1.1-1计算断面地形图

（3）河道比降

河道比降采用2.12‰。

（4）糙率

根据沁河下游防洪治理初步设计各河段主槽、滩地糙率计算成果，主槽糙率取0.027，滩地糙率取0.038。

（5）水位计算

在假定全断面水位和水面比降相同的前提下，采用下列公式计算河槽不同部位的过流能力：

式中：—流量(m3/s)；

—糙率；

—有效过水面积；

—水力半径(m)；

—水面比降。

根据断面实测资料，计算各水位下的面积、水深、湿周，然后利用曼宁公式分滩槽计算各部分过流量，最后进行叠加，根据计算成果，内插求得100年一遇洪峰流量3460m3/s时，相应水位为136.82m（85高程）。

1.2根据水文站实测资料推求

《沁河下游防洪治理工程初步设计报告》第2.5.7章节中。根据五龙口水文站大水年和近期的实测水位，拟合绘制了五龙口水文站的水位流量关系曲线如图1.2-1。

图1.2-1五龙口水文站水位～流量关系曲线

由上图可知，计算断面处相应的设计洪水位为141.99m（85国家高程基准）。

1.3计算结果比较

由表1.3-1可知，曼宁公式计算结果与五龙口站推算结果相差5.17m。

表1.3-1计算断面设计洪水位比较表单位：m

计算方法

3460m3/s时水位

(100年一遇)85高程

备注

曼宁公式

136.82

采用2019年实测断面计算

利用五龙口水文站推算

141.99

采用五龙口水文站100年一遇洪水位推算

2计算结果差异性分析

《沁河初设》第2.8.2.4章中分析1996年至2010年c.s.01~c.s.22断面采砂情况，得出结论“沁河下游的采砂活动始于1985年，2000年以后五龙口至丹河口河段，采砂现象较为严重，河道采砂使部分断面主槽深泓下切，主槽展宽80m左右，采砂深度超过10m。”结合这一分析，笔者认为五龙口下游设计洪水位计算结果的差异很可能是由于2000年前后河道采砂造成的河床下切，为印证这一猜想，笔者套汇了五龙口下游水文观测断面数据，进行分析论证。

2.1水文观测断面套汇

可查询到详细资料的水文观测断面为C.S.-5及C.S.-3大断面，这两个断面套绘图如图2.1-1、2.1-1所示。

图2.1-1C.S.-5断面套绘图图2.1-2C.S.-3断面套绘图

2.2结果分析

图2.1-1、图2.1-2分别为为C.S.-5断面、C.S.-3断面1995年、1997年、2001年、2009年、2016年、2017年、2019年实测断面图，从图中可以看出：C.S.-5断面2019年现状实测断面比1995年水平实测断面河底平均高程低5.5m左右，C.S.-3断面2019年现状实测断面比1997年水平实测断面河底平均高程低8.2m左右，分析其原因，应是近年此段河道采砂导致河床大幅展宽、下切。

3结论与建议

由本文分析计算可知，沁河五龙口下游段河道由于2000年左右采砂导致河床下切，导致利用曼宁公式计算和利用五龙口水文站推算设计洪水位计算结果相差较大的结论是合理的。同时，也印证了，该河段河道下切计算与实际相符。2010年后，政府严禁河道采砂是迫切且必要的。本文的计算，为该河段未来的工程项目提供参考。

参考文献

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《沁河下游防洪治理工程初步设计报告》(黄河勘测规划设计有限公司、河南黄河勘测设计研究院，2016年5月)

作者信息

赵海培（1987-）女，汉族，出生于河南平顶山，大连理工大学硕士研究生毕业，就职于河南黄河勘测设计研究院

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-全文完-