桂江旺村至河口水面线计算

廖庆龙

【摘 要】以桂江旺村水利枢纽至河口河段20年一遇和2年一遇洪水水面线计算分析为例,探讨研究河道水面线推求工作的主要思路,为梧州市城区桂江防洪堤规划设计提供依据,也为受干流顶托河段的水面线分析提供参考. 【期刊名称】《广西水利水电》 【年(卷),期】2019(000)004 【总页数】3页(P29-31)

【关键词】桂江;旺村水利枢纽;水面线 【作 者】廖庆龙

【作者单位】广西水利电力勘测设计研究院,南宁 530023 【正文语种】中 文 【中图分类】P333

1 河段概况

桂江发源于广西兴安县猫儿山东侧老山界，流域面积18 729 km2，干流河道长438 km，是珠江流域西江水系第三大支流，由北向南纵贯桂东。河流自北向南流，由源头流至兴安县汇合灵河后流至溶江镇称大溶江，甘棠江汇入后称漓江，过阳朔后，流向东又折向南汇合恭城河、荔浦河后流至平乐县，平乐以下河流称桂江，桂江于昭平县马江镇与富群河汇合，经京南、倒水镇至梧州市区汇入西江。

桂江干流已建梯级有巴江口、昭平、下福、金牛坪、京南和旺村等水利枢纽，工程开发任务均以发电为主，目前已经全部投入运行。最下游梯级为旺村水利枢纽，坝址控制集水面积18 261 km2，总库容4.630亿m3，有效库容0.175亿m3，正常蓄水位18.63 m，为日调节水库。旺村坝址至河口段为梧州市城区，河段总长23.4 km，坝址左岸下游14 km 有支流思良江汇入，流域集水面积393 km2。根据《广西梧州市城市防洪规划报告（2013-2030年）》，旺村坝址至河口段两岸布设平浪、大漓口、德安、儒岩、莲花、钱鉴防洪堤，为梧州市城市防洪排涝规划体系中的一部分，防洪堤分布示意图见图1。 2 分析过程 2.1 基础资料

（1）河道断面数据。桂江梧州市区河段河长23.4 km，布设12个河道大断面进行水面线推算，各断面平均间距2127 m，最小间距1380 m，最大间距4067 m。整治后河道断面综合考虑堤防工程布置情况及断面型式等因素，各断面位置见图1。 图1 桂江梧州市城区段防洪堤工程分布图及水文断面位置图

（2）糙率参数。桂江旺村水利枢纽至河口段河道流经城市已建城区和未建成区，中、上游河段基本处于天然状态，尚无防护工程；下游河段为梧州市主城区，已建成富民堤、河东堤，防洪堤标准为50年一遇，河道及沿岸地形地貌、植被变化较大。2011-2014年间，我院开展了该河段历史洪水调查，访问了平浪沙场、欧村下队、儒岩村和河口村等沿河的居民，调查2005年和2008年等场次洪水，其中2008 年有洪痕3 个，2005 年有洪痕13 个；根据洪痕高程整理出2005年调查洪水水面线，推求该河段综合糙率为0.025～0.06。由于分析河段河道断面呈U型，河槽为深槽型，洪水漫滩分洪量占洪水量总量比重小，本次分析结合河道整治断面及护坡型式，主槽糙率采用0.028～0.037，边滩糙率采用0.038～0.053，综合糙率采用0.04。

（3）设计流量。旺村水利枢纽坝址至河口间无大支流汇入，坝址控制集水面积18 261 km2，占桂江汇合口以上流域集水面积（18 729 km2）97.5%，本次分析以旺村坝址设计洪水代表分析河段设计洪水。梧州市城区防洪治理工程位于旺村坝址下游左、右两岸，该河段洪水位受桂江流域自身洪水和西江洪水影响。洪水分析方案考虑了桂江发生设计频率洪水时梧州相应洪水（水位）以及梧州发生设计频率洪水（水位）时桂江相应洪水2种洪水组合，由两种组合的最不利工况确定。洪水组合分析成果见表1。

表1 桂江梧州市城区河段年最大洪水组合分析成果表组合项 目旺村坝址年最大流量/(m3/s)城区河段年最大流量/(m3/s)桂江设计梧州相应梧州设计桂江相应梧州相应流量/(m3/s)梧州相应水位/m旺村坝址水位/m梧州最大流量（归槽）/(m3/s)梧州最高水位/m旺村坝址相应流量/(m3/s)旺村坝址水位/m频 率P=5%16 300天然16 300归槽17 060天然40 000归槽42 600 24.75 27.49 46 900 25.73 10 200 26.85 P=50%7670天然7670归槽7670天然19 600归槽19 600 16.18 19.94 31 200 21.10 4 000 23.17

（4）起始水位。分析河段1#断面距离西江干流750 m，该河段左右两岸已建河东堤、富民地，河道顺直，横断面稳定，水位不受上游规划堤防工程影响，故以1#断面设计洪水位作为起推断面。各工况起始水位根据梧州水文站设计水位和相应水位成果，按照水面比降推算。 2.2 计算方法[1]

回水计算依据伯努力能量守恒方程式，从下游断面向上游断面逐段推算水位，最终得出整个河段的水面线。其基本方程式形式如下：

式中：Q为所在河段流量，m3/s；Z1、Z2分别为下游断面和上游断面的水位分别为下游断面和上游断面的流速水头，m；V1、V2分别为下游断面和上游断面平

均流速，m/s；hj为上、下游断面之间局部水头损失，m；hf为上、下游断面之间沿程水头损失，m；ΔL 为上、下游断面的间距，m；α 为动能修正系数；ζ 为系数；K1、K2分别为下游断面和上游断面平均流量模数为平均流量模数；g 为重力加速度，9.8 m/s2。 3 计算成果 3.1 水面线成果

本次分析按照上述工况组合分别计算了2年一遇和20 年一遇水面线，2 年一遇洪水为全归槽，20年一遇洪水分为天然洪水和归槽洪水。水面线计算成果见图2和表2。

图2 桂江梧州市城区段水面线图

表2 桂江梧州市城区河段水面线成果表 mP=5%水面线断面号1234567891 0天然归槽累计距离P=50%水面线全归槽2005年调查水面线0 27.90 28.10 28.30 28.60 11 12 2463 4109 5817 8594 10 014 11 394 13 554 16 075 17 697 19 286 23 353梧州设计桂江相应25.93 26.03 26.06 26.16 26.20 26.30 26.37 26.48 26.51 26.59 26.71 26.85梧州相应桂江设计25.01 25.30 25.36 25.66 25.77 26.03 26.23 26.52 26.62 26.85 27.14 27.49外包线25.93 26.03 26.06 26.16 26.20 26.30 26.37 26.52 26.62 26.85 27.14 27.49梧州设计桂江相应26.22 26.32 26.33 26.43 26.44 26.52 26.58 26.66 26.74 26.82 26.91 27.04梧州相应桂江设计25.16 25.46 25.49 25.81 25.84 26.09 26.31 26.55 26.79 27.04 27.30 27.70外包线26.22 26.32 26.33 26.43 26.44 26.52 26.58 26.66 26.79 27.04 27.30 27.70梧州设计桂江相应21.52 21.73 21.88 22.07 22.21 22.33 22.43 22.58 22.67 22.79 22.92 23.17梧州相应桂江设计16.59 17.01 17.33 17.69 18.01 18.22 18.43 18.75 18.99 19.22 19.46 19.94外包线21.52 21.73 21.88 22.07 22.21 22.33 22.43 22.58 22.67 22.79 22.92 23.17 29.10

3.2 合理性分析

根据2005年实测洪水资料，分析河段上游京南水文站（占旺村坝址集水面积95.5%）洪峰流量为14 900 m³/s，洪水量级相当于10～20 年一遇洪水；分析河段各断面2005年实测洪水水面线较20年一遇设计洪水水面线高1.97～2.08 m。经查梧州水文站与京南水文站洪水摘录表，2005年桂江洪水洪峰与西江洪水洪峰均发生于6 月中旬，正好与超100年一遇的西江洪峰遭遇，受西江干流顶托作用明显，故2005 年实测水面线高于20 年一遇设计水面线是合理的。

从历史调查洪水情况看，本次分析计算的水面线与调查情况是协调的；从天然水位和洪水归槽后水位的变化趋势来看，建堤后由于洪水归槽，流量增加，行洪断面面积缩窄，水位有所上升，是符合实际情况的。 4 结语

本文以20 年一遇和2 年一遇洪水水面线计算分析为例，展示支流受干流顶托河段设计水面线分析的主要工作环节和需注意的主要参数，分析成果为梧州市城区桂江两岸防洪堤建设提供了依据，也为受干流顶托河段水面线分析工作提供一定的借鉴和参考。经分析，桂江梧州城区河段水面线由干流和支流自身洪水影响，20年一遇洪水8#断面以下河段水面线由西江干流洪水决定，8#断面以上河段由桂江自身洪水决定；2 年一遇洪水旺村坝址以下河段水面线由西江干流洪水决定。 参考文献

【相关文献】

[1]李炜，徐孝平.水力学[M].武汉：武汉大学出版社，2001.