摘要：近年來，隨著城鎮建設的快速發展，各地區需要更多的建筑原材料，例如水泥、石灰等工礦企業，為了取水和就地取材方便，這些企業一般選在離河道近，地勢平整的小山溝里。為了充分利用地勢，符合建廠規劃，一般都要對建廠位置彎曲的河流進行改道整治。本文引入工程實例，進行了詳實分析，最后設計出利于河道行洪的明渠，為項目順利實施提供了科學的依據。

　　關鍵詞：行洪,明渠,水深,流量

　　1、引言

　　南江縣水洞鄉黃龍村擬建海螺水泥廠，為了按照規劃布置廠址，現需對黃龍村河道進行改道處理。

　　擬建廠址原料區域河段為上游河段，河道呈S型。河床為亂石，斷面呈“V”型，河谷狹窄，兩岸為植被較好的山坡。擬改河道位于彎道，對原河道截彎取直。

　　擬建廠址中間河段基本順直。河道右岸有簡易堡坎，堡坎以上一級階地上分布有農田。河道左岸由亂石組成，岸邊一級階地上南江鎮到黃泥村的村道公路沿河走向從區內通過。左側岸坡較為較開闊，斷面呈“U”型，低水河面寬5～15m之間。本工程廠房位于地勢相對開闊的左岸。

　　擬建廠址廠前區河段為下游河段，河道呈S型。河床為亂石，斷面呈“U”型，河谷狹窄，兩岸為植被較好的陡坡。擬改河道位于彎道，將原河道向右岸偏移。

　　2、設計洪水

　　1、設計暴雨

　　由于水洞鄉黃龍村上游無實測水文資料，本次采用相距項目4.9公里的橋壩雨量站資料作為該工程設計依據，橋壩雨量站具有連續34年的觀測資料，包含了豐、平、枯水期，故所采用的雨量資料具有較好的一致性和代表性。根據《防洪標準(GB50201-94)》標準和海螺水泥廠屬中型企業規模確定，該河斷設計洪水頻率為50年一遇。對橋壩雨量站年最大24小時暴雨進行排頻計算，采用P-Ⅲ型曲線進行適線確定統計參數，均值為112mm，CV=0.59,CV/CS=3.5,計算出該站最大24小時50年一遇設計暴雨為305.6mm。

　　2、設計洪峰流量

　　計算河道斷面設計洪峰流量，采用中小流域暴雨洪水計算方法中的推理公式法，進行暴雨洪水計算。

　　①計算公式

　　設計洪峰流量計算公式為：

　　Qm=0.278(SpΨ/Jn)F

　　當tc≥τ時，Ψ=1-(µ/S) Jn

　　當tc<τ時，Ψ=n(tc/J) 1-n

　　式中 Qm——設計洪峰流量(m3/s);Ψ——洪峰徑流系數，查圖;Sp——設計頻率的雨力(mm/h);J——匯流時間(h);n——暴雨衰減指數; F——流域面積(km2);µ——損失參數;tc——產流歷時(h)。

　　②河流特征數據

　　河流特征數據采用南江縣5萬分之一地圖冊，并借助地理信息系統進行分級量算，得到分析斷面以上流域集水面積為21.6km2、河長6.49km、工程斷面以上平均坡降43.8‰。

　　③推理公式參數及設計洪峰流量

　　對橋壩雨量站歷年最大雨量進行排頻分析計算，并結合《四川省水文手冊》，在附圖4-13短歷時暴雨均值指數n2等值線圖(t=1～24小時)上，查得水洞鄉參數n2=0.622。

　　由于所建設項目地處盆緣山區，根據《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》表3-1中第Ⅲ類，查得公式u=3.6F-0.19;表3-2的第Ⅱ匯流數：1<θ<30時，m=0.318θ0.204,30<θ<3000時，m=0.055θ0.72 ，流域特征系數θ=L/(J1/3 f1/4)，綜上分析計算出工程處洪水系列成果50年一遇的洪水流量為300 m3/s。

　　3河道整治分析計算

　　首先分析計算河道整治前在設計洪水位時，河道中應達到的正常水位高程，以及河道改建后，在確保相同頻率下的洪水不得高于原水位情況下，并適當提高防洪標準，設計出河道的行洪寬度、河堤高度以及相關參數。根據本次選定斷面處的設計流量、水位，工程前后有關水力要素及影響河段內若干斷面的測量資料，通過水文分析計算推求整治河段設計洪水自然水面線，再利用謝才公式設計出河道整治后的斷面寬度和河床兩岸堡坎高度。

　　3.1基本原理

　　天然河道蜿蜒曲折，過水斷面很不規則，斷面形狀、粗糙系數及河道底坡沿程都有變化，其水力因素十分復雜。采用水力學中河道水面線的計算原理和方法計算各斷面的水位，假定發生設計洪水時，河道水流屬恒定非均勻流，水面線計算采用天然河道水位沿程變化的伯努利能量方程式：

　　3.2斷面布置

　　為了全面了解和準確地分析工程處的河道行洪情況，根據斷面布置的基本要求，經過實地查勘測量，綜合考慮左右岸邊坡的地形以及河道上的建筑物等情況，在水洞鄉黃龍溪論證河段內共布設了3個計算斷面，進行河道大斷面的測量，斷面編號從下游往上游記為1～3號。

　　3.3黃龍溪下游卡口控制斷面水力要素的計算

　　1、工程下游控制斷面行洪計算

　　由于行洪論證河段沒有實測水文資料，控制斷面水位流量關系的推求采用曼寧公式：

　　計算中有關參數的采用：過水面積、水力半徑是根據實測大斷面資料逐級水位計算，水面比降是根據實測的現時水面比降和洪痕水面比降分析得到的，該河段的平均糙率在0.039～0.041。

　　2、水洞河黃龍溪卡口處設計洪水水位計算

　　利用設計斷面的水位流量關系查得設計斷面處的洪水水位，利用伯努利能量方程推算出中斷面、上斷面河道水面曲線。1、2、3號斷面50年一遇洪水位分別為508.7m、510.84 m、514.63 m;河寬為22.6m、69.7 m、41.2 m;水深為3.87m、4.08m、4.20m。

　　3.4黃龍溪河道整治行洪分析計算成果

　　根據防洪標準和海螺水泥廠規模要求，現對水泥廠工作區以及職工宿舍區附近河段進行全面整治。黃龍溪河道整治長度全長約1km，共分三段，其中在水泥廠取水口下游至廠房上游有一彎道需截彎取直為第一段，直線長度約為219m;在廠房下游約500m處為職工宿舍樓區，河道彎曲，河堤較低，河道需截彎取直為第三段，直線長度約為222m,中間河段為第二段。

　　整治河道防洪要求，以50年一遇洪水為設防標準。分別在整治河道三段的中間斷面處，按要求設計出不高于整治河道前各洪水水位情況下的明渠寬度、護堤高度以及邊坡系數等水力要素。從項目安全性考慮在設計值上加上安全系數，本次分析計算結果將加上0.4m安全值，為最終設計結果，計算成果見附表和附圖。

　　河道整治后的基本狀況是：河底為砂礫石或卵石組成，床面平整，斷面規整，水流通暢，截彎取直段河段順直，從上段到下段為順坡無逆坡現象。比降增大，糙率降低，流速增大，更利于行洪。

　　3.5綜合結論

　　黃龍溪河道整治工程的建設，規范了洪水的走向，加高了堤防高度，河道順直床面平坦，河堤規整，洪水不再出現躍水、跌水、回水、死水和漫灘現象，大大增加了黃龍溪河道的行洪能力，為海螺水泥廠順利實施提供了科學的依據。

　　參考文獻：

　　[1] 《水文普通測量規范》(SL58-93)

　　[2] 《河床演變及整治》中國水利水電出版社

　　[3] 《水力學》中國建筑工業出版社

　　[4] 《水文水利計算》中國水利水電出版社

　　[5] 《防洪標準》(GB50201-94)

　　[6] 《水文年鑒編印規范》(SD244-87)

　　[7]《四川省河道管理范圍內建設項目管理暫行辦法》(川水發[2004]40號)