CN108532532A - 感潮河道防洪防潮岸线制定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了感潮河道防洪防潮岸线制定方法，属于防洪防潮基础水利设施技术领域，本方法基于实测河道地形与水文泥沙资料，建立河道物理模型和数学模型，数学模型包括二维数学模型、三维数学模型，将河道物理模型与所述二维数学模型、三维数学模型进行物数模耦合；根据不同工况下不同区域潮洪交汇下的水动力特性，在不同频率河道洪水和外海边界大潮长期作用下河道流场中水力、流速梯度变化规律、水动力曲线分布规律、河床冲淤过程与极限冲淤形态，制定符合天然河流潮洪交汇运动规律的岸线。本发明突破了传统岸线制定中单独考虑洪水动力作用、忽视潮动力长期作用的方法缺陷，增强了在径流与潮流共同作用区域河道岸线的适应性。

Description

感潮河道防洪防潮岸线制定方法

技术领域

本发明属于防洪防潮基础水利设施技术领域，具体涉及感潮河道防洪防潮岸线制定方法。

背景技术

江河下游一般同时受河川径流和海洋潮汐两种动力作用，水流不是单向而是周期往复的，水位过程线也呈现出高低潮起伏的形状，其与陆域的分界线处于不断变动的状态，因而如何准确划定岸线利用区与岸线控制线成为河道岸线利用规划首要解决的难题。流速梯度是量化河道次生流动特性、水流能量耗散规律的重要参数，水位梯度则与河岸稳定、河道生境等息息相关。河道水流动力轴线反映了河道纵向水流的分布特点，是影响河床冲淤变化的重要动力因素，其摆动变化会引起河段内崩岸、切滩、主支汊交替、浅滩冲刷不力等现象，可能对航运、甚至对河道的防洪等带来不利的影响。

河道岸线资源开发终归占据了河道行洪断面，合理进行岸线带发展利用区分，采取适当措施补偿并提高河道行洪能力是岸线资源可持续利用的关键。各江河下游水流运动规律复杂，潮流物理模型与数学模型是揭示其水动力和泥沙输移规律的有效手段，但由于河道实测地形资料与水文资料的不同步性以及资料的非系统性，特别是在河道上存在大量采砂的情况下，其河床演变迅速和剧烈，使得模型往往难以得到精确的验证。

所以，河道的岸线的制定不但需要考虑洪水和海潮的影响，更要考虑当地河道人工干涉的利用情况，比如人文景观的建造、无规划性采砂、水闸和泵站建设等人工干涉情况，具体问题具体分析。

发明内容

（1）要解决的技术问题

本发明为了克服传统的防洪防潮岸线制定思路单方面考虑防洪或防潮，未考虑洪水及潮流的双重作用，特别是潮流的长期作用，而且防洪防潮岸线制定方法以定性为主，缺少定量依据的缺点，为解决以上技术问题，本发明提供感潮河道防洪防潮岸线制定方法，解决了洪水及潮流的双重作用，特别是潮流的长期作用的防洪防潮岸线制定问题。

（2）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供感潮河道防洪防潮岸线制定方法，该制定方法考虑洪水及潮流的双重作用，特别是潮流的长期作用，制定防洪防潮岸线制定方法，具体包括以下步骤：

1）.参考往年水文资料，建立河道物理模型和数学模型，所述数学模型包括二维数学模型、三维数学模型，所述河道物理模型包括洪、中、枯三级流量试验；

2）.将所述河道物理模型与所述二维数学模型、三维数学模型进行物数耦合，所述物数耦合体现在以下三个方面：

①模拟水力边界条件，利用河流下游整体所述二维数学模型为所述河道物理模型和局部所述三维数学模型提供水力边界条件；

②所述河道物理模型与所述数学模型相互验证，主要是指河道糙率、河道水位及其变化过程、河道流速大小及其方向、河道分流比模型参数的验证；

③模拟验证结果后再进行相互论证，利用所述物理模型验证分析大量采砂导致所述数学模型结果失真现象，利用所述数学模型计算结果验证分析由于所述物理模型比尺效应带来的结果偏差；两者相互耦合是提高模型精确性的重要手段，使各种技术手段扬长避短，提供更科学的技术支撑。

3）.基于所述河道物理模型和所述数学模型耦合验证，根据不同工况下不同区域潮洪交汇下的水动力特性，在不同频率河道洪水和海边界大潮长期作用下河道流场中水力、流速梯度变化规律、水动力曲线分布规律，制定符合天然河流潮洪交汇的运动规律的岸线。

所述不同频率河道洪水和海边界大潮是指重现期包括2年一遇、5年一遇、10年一遇、20年一遇、30年一遇、50年一遇、100年一遇的洪水和大潮，海边界采用高低潮位匹配，所述海边界大潮长期作用选择水口大坝下泄200-400m³/s流量，所述海边界采用实测大潮潮位过程，大潮流量选择10000-16000m³/s，以径流小于潮流两个数量级进行匹配，作用时间为3-10天。

（3）有益效果

本发明的有益效果：

1、物理模型与数学模型相耦合，有效解决了模型的验证问题，既利用了物理模型直观性和物理概念明确的优点，又达到数学模型能够高效、细致模拟、无比尺效应的特点，较好的解决了项目中行洪能力分析、河道冲淤、河床演变等问题；

2、根据不同工况下不同区域潮洪交汇下的水动力特性，在不同频率河道洪水和海边界大潮长期作用下河道流场中水力、流速梯度变化规律、水动力曲线分布规律，制定了符合天然河流潮洪交汇的运动规律的岸线；

3、对河道岸线进行了发展利用区分，总体划定为岸线保护区、岸线保留区、岸线控制利用区和岸线开发利用区，对岸线利用可能带来的行洪影响进行了分析，提出了相应的解决方案，既保证了河道行洪能力，又恢复了河段原有的结构形态与自然特征，实现了河道滩地、植被的错落布置及河道结构的多样性，为动植物营造了多样的、丰富的环境条件，充分发挥河道的景观功能，为人们提供了可亲水的休闲娱乐空间。

附图说明

图1为侯官水闸至碧水琴湾段的岸线五种方案修编方案平面位置图；

图2为A方案较原97防洪岸线各段外移距离示意图；

图3为长乐黄石至炎山段防洪岸线五种方案修编方案平面位置图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明实施例中的技术方案进行进一步清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

以福州闽江下游的侯官水闸至碧水琴湾段的岸线作为本实施案例，该制定方法考虑洪水及潮流的双重作用，特别是潮流的长期作用，制定防洪防潮岸线制定方法，包括以下步骤，参考往年水文资料，建立河道物理模型和数学模型，所述数学模型包括二维数学模型、三维数学模型，所述河道物理模型包括洪、中、枯三级流量试验；将所述河道物理模型与所述二维数学模型、三维数学模型进行物数耦合，所述物数耦合体现在以下三个方面：①模拟水力边界条件，利用河流下游整体所述二维数学模型为所述河道物理模型和局部所述三维数学模型提供水力边界条件；②所述河道物理模型与所述数学模型相互验证，主要是指河道糙率、河道水位及其变化过程、河道流速大小及其方向、河道分流比模型参数的验证；③模拟验证结果后再进行相互论证，利用所述物理模型验证分析大量采砂导致所述数学模型结果失真现象，利用所述数学模型计算结果验证分析由于所述物理模型比尺效应带来的结果偏差；两者相互耦合是提高模型精确性的重要手段，使各种技术手段扬长避短，提供更科学的技术支撑。

基于所述河道物理模型和所述数学模型耦合验证，根据不同工况下不同区域潮洪交汇下的水动力特性，在不同频率河道洪水和海边界大潮长期作用下河道流场中水力、流速梯度变化规律、水动力曲线分布规律，制定符合天然河流潮洪交汇的运动规律的岸线，所述不同频率河道洪水和海边界大潮是指重现期包括2年一遇、5年一遇、10年一遇、20年一遇、30年一遇、50年一遇、100年一遇的洪水和大潮，海边界采用高低潮位匹配，所述海边界大潮长期作用选择水口大坝下泄300m³/s流量，所述海边界采用实测大潮潮位过程，大潮流量选择16000m³/s，以径流小于潮流两个数量级进行匹配，作用时间为7天。

更详细地，具体的实施方案和实施数据如下：

综合考虑福州区域闽江和乌龙江总体河床演变规律与水动力特性、岸线修编段局部河床演变特性与水动力特性、以及岸线现状条件下的物理模型试验和数学模型试验的研究成果，在遵循本次岸线修编基本依据和基本原则的前提下，闽江下游侯官水闸至碧水琴湾段的岸线如图1，修编拟定A线方案（A）、B线方案（B）、C线方案（C）、D线方案（D）、E线方案（E）五个方案和临水控制线（F）。

考虑乌龙江大道尽可能靠近岸边布置，采用堤路结合方式建设，将乌龙江大道贴近别墅区围墙进行布置，根据乌龙江大道双向六车道、34m宽、30年一遇洪水标准的道路设计标准以及道路曲线形布置的要求，以行洪水流流线顺畅为前提，进行岸线平顺化处理后作为A线方案，A线方案岸线长3.12km，利用滩地面积160亩，是乌龙江大道尽可能少占用滩地面积的方案。A方案较原97防洪岸线各段外移距离见图2，在侯官位置（1#）A方案和原97防洪岸线起点一致；在侯官至下市段（1#~3#），岸线外移了0.00m~20.90m；在下市至厚美上游段（3#~4#），岸线外移了20.90m~37.51m；在厚美上游段至碧水琴湾段（4#~5#），岸线外移了37.51m~27.82m。

闽江河床经过数千年的洪水、潮流以及人为共同作用下形成了较为稳定的状态，修编后的岸线要尽量减小对其稳定流场的扰动，选取百年一遇洪水过程中靠近A线方案的一条流线作为B线方案，B方案利用滩地面积431亩，岸线长度3.13km。

修编区域内防洪岸线沿河宽方向往河道推移，随着占用河道滩地的增加，河床被束窄，流速增大，每个断面选取流速梯度最大的点，连接成线，对其进行调整，使其尽可能接近某一条流线，确定的岸线为C线方案，C方案利用滩地面积575亩，岸线长度3.69km。

修编区域位于南北港分叉区域，且在弯道右岸凸岸，主河槽位于左岸。根据河床演变分析，右岸岸线修编段容易产生淤积，边滩基本稳定。在保证防洪安全的前提下，结合该河段的河势状况、天然流态、稳定河宽以及岸线自然特点，充分考虑水资源利用与维护河流健康的要求，按照合理利用与有效保护相结合的原则拟定的稳定河宽方案为D线方案，D方案利用用滩地面积1054亩，岸线长度3.82km。

为了遵循岸线光滑连接的原则，将侯官水闸到碧水琴湾段南港右岸沿岸建筑 物围墙的包络线顺水流方向进行光滑处理，同时进行局部调整得到E方案，岸线 长3.14km。

实施例效果分析

1、防洪规划岸线修编的影响分析

侯官至碧水琴湾岸线建设前后100年一遇洪水条件下闽江下游各水文站的水位见表0-1。由表0-1可知：按照A线方案修编后水位变化幅度较小，该方案对闽江河道的行洪影响程度较小。

表0-1

2、对河势稳定的影响分析

河道演变是水流和河床相互作用的结果，即河床影响水流结构，水流促使河床变化，两者相互依存，相互制约，处于运动和发展状态之中。按照推荐方案布置防洪岸线，分析在100年一遇洪水遇高潮位、100年一遇洪水遇低潮位以及潮流作用下河床冲淤变形，100年一遇洪水遭遇高潮位时，6场100年一遇洪水后，工程所在区域河床地形发生了较大的变化，但A方案实施后对河床的冲淤影响较小；100年一遇洪水遭遇低潮位时，计算结果与遭遇高潮位结果相似，现状岸线条件最大淤积高度为6.94m，最大冲刷深度为5.42m，按照推荐方案布置路堤方案后，最大淤积高度为6.96m，最大冲刷深度为5.4m；在潮流的长期作用下，河床高程发生了较大变化。现状岸线条件下，最大淤积幅度为5.582m，位于D5断面；最大冲刷深度为2.209m，位于D3断面。堤路方案实施后，最大冲刷和最大淤积断面位置不变，最大淤积幅度为5.324m，降低0.258m；最大冲刷深度为2.203m，降低0.006m。河床变形没有明显的规律，变形的增加和减小断面交叉分布。

在修编区域下游，河道主流速变化较小，修编前后河道的河床变形基本保持不变。以岸线修编前后各断面在100年恒定流作用下水位、流速分布以及断面100年一遇洪水过程作用下和潮流作用下的冲淤变化为例，分析说明按“A线”方案进行防洪堤建设，不会对河道水动力条件和河床冲淤变化形态产生明显影响。岸线建设前各断面最大水位、流速见表0-2，岸线建设前后100年一遇洪水遇高潮位作用下断面最大冲淤幅度见表0-3、洪水遇低潮位作用下断面最大冲淤幅度见表0-4、岸线建设前后潮流作用下断面最大冲淤幅度见表0-5。

表0-2

表0-3

表0-4

表0-5

综上，岸线建设虽然使天然河道边界发生了一定的变化，但是由于侯官~淮安头的一系列丁坝，这些整治建筑物及两岸堤坝建设对该河段枯季水流归槽，稳固淮安分流口河岸边滩，使水流动力轴线不再大幅摆动有重要作用。另外，受水口水库、河道采砂及航道整治等人类活动影响，工程河段滩槽分界明显，主河槽稳定，其演变主要以纵向的刷深为主，且刷深幅度明显。河道深泓基本稳定，河道断面形态呈下切状态，河槽宽深比减小，河槽容积扩大。侯官~橘园洲大桥河段右岸岸线区域基本处于稳定状态。因此岸线建设对水流条件影响不大，不会对河道演变特性产生影响。

3、对侯官控制节点的影响分析

本次岸线调整范围为侯官至碧水琴湾段，其中从侯官至淮安河段的水流受侯官控制节点以及低水航道整治建筑物的影响。为分析按A方案进行岸线修编后，是否会改变该节点对分流口水流特性的控制作用，从岸线修编前后侯官节点及其下游位置的水位、流态进行分析，具体试验结果如表0-6所示。

表0-6

4、对南北港分流比的影响分析

按照A线方案布置防洪岸线，需要占用南港右岸部分滩地，束窄了局部河段，使该段的过水面积减小，造成工程所在区域上游水位略微升高、流速减缓，改变了南北港的分流比。100年一遇洪水时，在现状岸线条件下，北港的分流比为19.47%，岸线修编后北港的分流比为19.55%，北港的分流比增加了约0.08%。堤路方案实施前后各淮安分流的变化见表0-7。

表0-7

5、对潮流的影响分析

由河床演变分析可知，闽江下游受水动力条件及人类干预的影响，河床不断下切，导致潮流界不断向上游延伸，潮动力增强，咸潮在河道的回荡距离增大，影响时间相应变长，影响程度加大。本次试验主要从岸线修编前后枯季闽江潮流界和潮区界变化情况，分析岸线修编对闽江潮流运动的影响。

由数学模型试验可知，修编岸线建设前后，枯季典型日闽江潮流界和潮区界未见明显变化。

6、对已建工程的影响分析

已建工程为桥梁，本河段桥梁工程有洪塘大桥和、橘园洲大桥和浦上大桥，因为这三座桥均位于工程区域或附近区域，因此，本试验重点对岸线修编前后洪塘大桥、橘园洲大桥和浦上大桥上下游水位、流速分布及河床冲刷进行分析，研究岸线修编对洪塘大桥的影响，岸线修编前后各桥上下游断面水位、流速变化及河床冲刷见表0-8。由表可知，岸线修编对这三座桥无明显影响。

表0-8

已建工程为丁坝，修编河段丁坝众多，试验主要以淮安分流口丁坝群为例，对岸线修编前后丁坝区局部流速特征值和坝头最大冲刷进行对比分析，研究岸线修编对其影响，试验计算成果见表0-9。

表0-9

由结果可知：岸线建设前后各丁坝坝头最大流速一致，最大冲刷幅度十分接近，因此，可以判断岸线修编对丁坝影响不大。另外，分流口位置丁坝众多，对闽江分流影响较大，为了能够及时监测对比建筑物健康状况，并进行及时的维护，建议建立相关的数据库，将具体位置具体丁坝的详细信息进行统计，这样就可以提高整治建筑物监测维护效率，及时有效的保护丁坝。

实施例二

闽江南港和北港的交汇处三江口区的长乐黄石至炎山段修编岸线作为本实施例。洪水标准采用100年一遇，水口大坝下泄流量35700m³/s，相应大樟溪下泄流量3000m³/s，洪水过程7天，考虑闽江下游两岸堤防不溢洪，枯季考虑水口大坝下泄308m³/s，东海潮位采用梅花站4月至7月多年平均高潮位相应7天过程。洪季洪潮组合考虑两种工况：（1）上边界条件为100年一遇洪水过程，洪峰到达长乐岸线修编区域时恰遇高潮位。（2）上边界条件为100年一遇洪水过程，洪峰到达长乐岸线修编区域时恰遇低潮位。枯季考虑水口水电站下泄基荷流量308m³/s，下边界为实测大潮潮位过程。洪水标准采用100年一遇，水口大坝下泄流量35700m³/s，相应大樟溪下泄流量3000m³/s，洪水过程7天，考虑闽江下游两岸堤防不溢洪，枯季考虑水口大坝下泄基荷流量308m³/s，东海潮位采用梅花站4月至7月多年平均高潮位相应7天过程。洪季洪潮组合考虑两种工况：（1）上边界条件为100年一遇洪水过程，洪峰到达长乐岸线修编区域时恰遇高潮位。（2）上边界条件为100年一遇洪水过程，洪峰到达长乐岸线修编区域时恰遇低潮位。枯季考虑水口水电站下泄基荷流量308m³/s，下边界为实测大潮潮位过程。

对闽江南港和北港的交汇处三江口区的长乐黄石至炎山段修编岸线数学模型设计，闽江下游二维数学模型范围从水口坝下至出海口，二维模型单元数68583个，节点数36327个，模型糙率0.02～0.04，泥沙中值粒径取0.21～0.65mm。长乐黄石防洪堤研究区域采用三维水动力及泥沙数学模型，三维模型单元数11506个，节点数6029个，模型沿水深方向划分15层。

综合考虑闽江下游总体河床演变规律与水动力特性、岸线修编段局部河床演变特性、水动力特性、地质地形特性以及岸线现状条件下的物理模型试验和数学模型试验的研究成果，并结合修编河段确定的岸线控制线，在遵循本次岸线修编基本依据和基本原则的前提下，确定了A线（A）、B线（B）、C线（C）、D线（D）四个防洪岸线方案，1线（1）是水动力边界线，具体如图3所示，并与天然水动力边界线进行对比分析。

“A线”方案占用滩地区域面积约2000亩，占用滩地最大宽度约650m，滞洪量为633.6万m³，岸线建设后，上游段断面的断面积减少8.17%，断面积减少区域现状过洪量占总过洪量的4.14%；中间段断面的断面积减少15.19%，断面积减少区域现状过洪量占总过洪量的6.34%；下游段断面的断面积减少8.61%，断面积减少区域现状过洪量占总过洪量的3.89%；对于泄洪流态，数模分析乌龙江特大桥上游水位壅高，下游水位降低，上游水位最大壅高量为0.082m，下游水位最大降低量为0.018m，长乐黄石至炎山岸线研究区域整体水位较高，对防洪堤防洪安全不利，此方案岸线上段堤前流速大，易造成堤脚冲刷，不利于防洪堤运行安全。物模测试100年一遇洪水工况南港尾部区域局部水位最大壅高9.9cm，流速最大增幅0.652m/s。潮流作用下潮位和主流涨落潮流速均减小较现状均有所减小，堤前流速最大值达0.605m/s，潮流长期作用易引起堤脚淘刷，对防洪堤自身稳定不利。而且该方案使壁头防洪堤堤前流速较现状大幅度的增大，最大增幅0.333m/s，对壁头防洪堤影响较大，不宜采用。

“B线”方案占用滩地区域面积约1867亩，占用滩地最大宽度约640m，滞洪量为562.8万m3，岸线建设后，上游段断面的断面积减少7.32%，断面积减少区域现状过洪量占总过洪量的3.32%；中间段断面的断面积减少14.95%，断面积减少区域现状过洪量占总过洪量的6.12%；下游段断面的断面积减少7.23%，断面积减少区域现状过洪量占总过洪量的2.96%；对于泄洪流态，数模分析岸线区域整体水位与流速较“A线”有改善，上游水位最大壅高量为0.047m，下游水位最大降低量为0.041m，区域水位分布良好，该方案对行洪安全影响不大，行洪主流区流速较现状条件增大，潮汐作用下各断面潮位、主流流速相对A线方案有所优化，但堤脚流速仍然较大，涨潮过程中最大流速可达0.766m/s，落潮过程中最大流速可达0.574m/s，该方案潮汐的淘刷仍然不利于岸线长期安全运行。物模测试该方案100年一遇洪水工况，南港尾部主流归槽良好，河中深泓线区域流速较现状有一定幅度的增大，最大增幅0.564m/s；左岸壁头防洪堤外整体上水位、流速分布较现状并无根本改变。对岸线修编区域，B线方案局部堤前水位略有壅高（最大壅高4.2cm），但总体上堤前水位波动起伏不大，而且较现状下右岸水位的波动起伏现象有所改善；堤前最大流速较现状未见明显的增大（现状岸线修编区域最大流速1.512m/s，B线方案下修编岸线堤外最大流速1.627m/s）。总体上B线方案对行洪安全影响不大，基本上具备可行性。

“C线”方案占用滩地区域面积约1464亩，占用滩地最大宽度约610m，该区域除局部外河床底高程为-1.0~4.0m，滞洪量为427.9万m3。岸线建设后，上游段断面的断面积减少4.42%，断面积减少区域现状过洪量占总过洪量的1.14%；中间段断面的断面积减少14.26%，断面积减少区域现状过洪量占总过洪量的5.44%；下游段断面的断面积减少3.15%，断面积减少区域现状过洪量占总过洪量的1.14%；对于泄洪流态，数模分析水位较现状最大壅高量仅为0.055m，岸线下段最大水位降低量为0.041m，整体水位较低，有利于防洪安全。此方案堤前流速较小，整体分布较均匀，有利于防洪岸线安全运行。该方案在涨潮过程中较现状岸线中段潮位降低，最大降低量为0.002m，岸线上下段潮位抬高，上段最大淤积厚度为0.003m，下段最大淤积厚度为0.003m，主流流速最大减小0.136m/s；该方案在落潮过程中较现状潮位降低，最大降低量为0.014m，主流流速最大减小0.148m/s，C线涨落潮过程中潮位、流速相对现状变化不大，区域整体流态、水力条件较现状没有大的改变；该方案涨潮最大堤前流速为0.343m/s，落潮最大堤前流速为0.258m/s，此方案岸线堤前流速较小，且分布均匀，有利于防洪堤长期稳定、安全地运行。物模测试100年一遇洪水工况，该方案对整个三江口区域水流条件影响不大（现状峡南和魁岐铁路桥下水位分别为7.691m、7.027m，C线方案峡南和魁岐铁路桥下水位分别为7.743m、7.041m）。该方案能较好的引导主流归槽，有利于三江口区域河势的进一步稳定，从流态上来看，建堤后三江口区域水面波动起伏现象有一定的改善，局部大的坡降得到削减。对于右岸岸线修编区域，建堤后行洪水面线坡降趋于平缓（现状岸线修编区域上下游水位最大落差0.610m，C线方案堤前水位上下游最大落潮0.480m），流速最大值未见明显增大（现状岸线修编区域最大流速测得1.512m/s，C线方案堤外最大流速测得1.537m/s）。综上所述，C线方案安全合理可行。

D线方案岸线长度4451m，因该方案上游始于乌龙江大桥，下游至炎山，因而岸线长度较其他三个方案更长。该方案占用滩地最大宽度约310m，占用滩地面积约811亩。除局部外，所占用滩地河床底高程为-1.0~4.0m，滞洪量约65.6万m³。按D线布置防洪堤后，岸线上段水位最大壅高量为0.042m，中下段水位最大降低量为0.048m，整体水位分布与C方案相似，主流流速与C方案较接近，最大值为2.791m/s；该方案在洪水作用下，防洪堤堤脚流速分布均匀且量值较小，最大值仅为0.524m/s。该方案在涨潮过程中，最高潮位较现状水动力边界线均增大，最大增加量为0.005m，落潮过程中，最低潮位较现状均减小，最大减小量为0.016m，潮位总体变化较小；涨潮过程中流速最大减少量0.131m/s，落潮过程中流速最大减少量为0.159m/s，D线方案涨落潮过程中潮位、流速分布与现状相似，区域整体流态、水力条件较现状没有大的改变；涨潮堤前流速最大值为0.463m/s，落潮堤前流速最大值为0.301m/s，堤脚流速量值小且分布均匀，该方案防洪堤也能安全稳定运行。

天然河流边界发生了较大变化，但河道断面积减少幅度与流量减少幅度较小，岸线修编区域的滩地在现状条件下过洪量也较小，修编后不会对工程区域内断面流量、水位、流速等水力要素及区域整体流态产生大的改变，岸线修编没有引发主河道水力条件大的变化，因此，推荐长乐黄石至炎山岸线采用C线方案。

实施例效果分析

长乐黄石至炎山段岸线按C线修编后对河演、防洪、航运、取水口、潮流、湿地、已建工程等方面带来的影响程度进行效果评价。

1、对河道演变特性的影响

岸线建设改变原河道边界条件，不可避免的会对本河段河道演变特性产生一定的影响，受主河槽位置及所围滩地地形、水位、流速分布影响，岸线建设并没有引发主河槽水力条件大的变化，在100年一遇洪水作用下，以各断面水位、流速分布变化为例，岸线建设前434#、437#、441#各断面水位分别为6.936m、6.935m、6.912m，岸线建设后各断面水位分别为6.944m、6.903m、6.871m；岸线建设前434#、437#、441#各断面流速分别为2.435m/s、2.231m/s、2.145m/s，岸线建设后各断面流速为2.468m/s、2.288m/s、2.458m/s。因此，主河槽冲刷强度仅会有小幅度变化，并且岸线建设后，本河段河势会得到良好控制，河床主槽、滩地也将更加稳定。

2、对防洪的影响

岸线建设前后南北港分流比的变化。在100年一遇洪水作用下，岸线建设前，北港流量6750m³/s，南港流量28818m³/s，北港分流比为18.98%，岸线修编工程后，北港流量增加为6758m³/s，相应分流比为19.00%，可见，本次岸线建设对南北港分流比的影响很小，这与长乐段岸线修编工程所在的区域有关，长乐段岸线修编工程位于闽江北港与乌龙江交汇处冲积平原，距离淮安北水文站较远约28km，并且在该岸线工程上游，南港河道曲折而宽浅，河床中沙洲浅滩多，桥梁、码头等占河建筑物较多，又有大樟溪支流的汇入，长乐岸线修编工程受这些因素的综合影响，对水流的作用向上游逐渐减弱，在到达淮安处时已消失殆尽，因此长乐岸线修编工程对闽江下游河道行洪能力无不利影响。

闽江下游各断面泄洪水面线变化。在100年一遇洪水作用下，岸线建设前，下埔附近断面水位为23.308m，竹岐大桥附近断面水位为14.889m，淮安大桥附近断面水位为9.219m，解放大桥上附近断面水位为8.228m，峡南水文站附近水位为6.453m；岸线建设后，下埔附近断面水位壅高为23.309m，壅高了0.001m，淮安大桥附近断面水位壅高为14.892m，壅高了0.003m，淮安大桥附近断面水位为9.224m，壅高了0.006m，解放大桥上附近断面水位为8.234m，壅高了0.006m，峡南水文站附近水位为6.501m，壅高了0.049m。可见，本次岸线修编对闽江下游泄洪水面线影响程度有限。

岸线建设前后闽江下游各断面泄洪流速变化。在100年洪水作用下，岸线修编后干流段流速略微减少，闽清大桥断面流速几乎不变，竹岐大桥断面流速减少0.001m/s；南港乌龙江大桥上游流速减少，洪塘大桥断面流速减少0.002m/s，湾边大桥断面流速减少0.005m/s，乌龙江铁路桥断面流速减少0.009m/s；北港受影响较小，金山大桥、魁岐铁路桥流速基本没有变化；马尾下游段流速略增加，青洲大桥断面流速增加0.001m/s，琅岐闽江大桥断面流速不变；长乐岸线修编后对南港乌龙江大桥下游流速影响最大，乌龙江特大桥断面流速增加了0.097m/s。可见，长乐岸线修编工程仅对其所在区域的流速有影响，变幅约3.65%，对工程区域沿上游和沿下游的影响逐渐减小，到干流段、北港和马尾下游段基本无影响，对南港乌龙江上游段有轻微影响，变幅不超过0.29%。

岸线建设前后三江口区域的水力特性变化。在100年洪水作用下，岸线修编后三江口区域上游段水位壅高，最大壅高量为0.055m，下游段水位降低，最大降低量为0.041m，乌龙江特大桥上下游水力坡降变化不大，主流流速较现状基本无变化且分布也较均匀，岸线修编后，洪水作用堤前流速最大为1.059m/s，潮汐作用堤前流速最大为0.195m/s，堤前流速分布较均匀且量值较小。岸线建设前白岩潭水文站附近水位为5.236m，岸线建设后白岩潭水文站附近水位为5.238m，水位壅高了0.002m。可见，岸线修编后，泄洪水位变幅较小，主流流速也基本不变，该区域整体水流条件良好。

对岸线修编前后闽江下游南北港分流比、泄洪流态、泄洪水面线、泄洪流速进行对比分析可知，岸线修编对闽江下游防洪影响极小。

3、对航运的影响

航道宽度变化。洪水与高潮位组合：水动力边界线主河道宽度为770m～1173m，C线主河道宽度为765m～1171m，工程后主河道宽度仅减少0.66%；洪水与低潮位组合：现状主河道宽度为761m～1145m，工程后主河道宽度为759m～1143m，工程后主河道宽度仅减少0.26%；枯季涨潮：现状主河道宽度为591m～815m，工程后主河道宽度为590m～813m，工程后主河道宽度仅减少0.22%；枯季落潮：现状主河道宽度为541m～739m，工程后主河道宽度为540m～736m，工程后主河道宽度仅减少0.37%。可见工程前后主河道宽度基本不变，南港航道位于主河槽区，设计宽度仅50.0m，因此，岸线修编对航道宽度无影响。

航道水深变化。长乐黄石至炎山段防洪堤按C线布置后，上段水深增大，下段水深减小，洪水与高潮位组合：433#断面在水动力边界线情况下，最大水深为25.132m，在C线情况下，最大水深为25.1490m，增加0.017m；438#断面在水动力边界线情况下，最大水深为23.1110m，在C线情况下，最大水深为23.100m，减少了0.011m。洪水与低潮位组合，工程后航道水深变化规律与前者类似，岸线上段航道水深最大增加量为0.017m，岸线下段航道水深最大减少量为0.011m，洪季工程前后航道水深变化均不超过0.1%，枯季工程后航道水深最大减少量仅0.006m，南港航道设计水深为1.9m，可见长乐防洪堤工程对该区域航道水深无影响。

长乐黄石至炎山段防洪堤按C线布置后，航道各断面表层最大流速均有增大的趋势。洪水与高潮位组合：水动力边界线438#断面航道表层最大流速为2.416m/s，C线方案最大流速为2.512m/s，工程后该航道断面表层最大流速增加3.96%；洪水与低潮位组合：工程后该区域航道表层最大流速增加4.18%；枯季工程后涨潮航道流速减小最大量为0.097m/s，落潮航道流速减小最大量为0.103m/s，枯季各断面流速均有减小的趋势。可见工程后洪枯季航道表层流速基本不变。

综上：从工程前后洪枯季下该区域流态、航道宽度、航道水深、表面最大流速、局部水力比降方面进行详细对比分析，可见岸线建成后对航运无影响。

4、对水厂取水口的影响

取水口水位变化。洪水与高潮位组合：工程前后峡南取水口最低水位均为2.246m；炎山取水口工程前最低水位为1.983m，工程后为1.983m，水位降低0.02%。洪水与低潮位组合：峡南取水口工程前最低水位为2.147m，工程后为2.147m，水位抬高0.03%；长乐炎山取水口工程前最低水位为1.944m，工程后为1.944m，水位降低0.03%。可见长乐黄石至炎山防洪堤工程前后峡南取水口和炎山取水口洪季最低水位基本不变。枯季闽江上游水口电站下泄308m3/s流量，峡南取水口和炎山取水口取水位受东海潮流涨落潮影响大。岸线修编工程前枯季峡南取水口最低水位为0.634m，工程后最低水位为0.581m，工程前后峡南取水口水位降低8.29%；长乐炎山取水口工程前枯季最低水位为0.503m，工程后为0.494m，工程前后炎山取水口水位降低1.75%。可见枯季长乐防洪堤工程对峡南、炎山取水口水位影响大于洪季，但工程前后取水口最低水位变化量值不大，影响较小。

岸线修编后，闽江调水工程峡南取水口和长乐水厂炎山取水口附近流速均有减小的趋势，峡南取水口在洪季高潮位情况下，工程前取水口附近流速为1.669m/s，工程后为1.6425m/s，流速减少1.56%；在洪季低潮位情况下，工程前峡南取水口附近流速为1.663m/s，工程后为1.639m/s，减少1.44%；在枯季涨潮情况下，工程前峡南取水口附近流速为0.808m/s，工程后为0.754m/s，减少6.70%；在枯季落潮情况下，工程前峡南取水口附近流速为0.595m/s，工程后为0.551m/s，减少7.36%。岸线修编后洪季长乐炎山取水口附近流速减少0.40%，枯季取水口附近流速减少9.15%。可见岸线修编后，取水口附近水动力略有减弱。

对岸线修编区域的主要水源取水口闽江调水工程峡南取水口和长乐水厂炎山取水口进行最低水位、取水口附近水流流速、涨退潮历时和潮差分析可知，岸线修边对取水口影响较小。

5、对潮流的影响

由数学模型试验可知，长乐黄石至炎山段岸线在水动力边界线情况下，枯季南港出口断面涨潮最大流量为12661.4m³/s，落潮最大流量为10039.8m³/s，北港出口断面涨潮最大流量为4096.7m³/s，落潮最大流量为3197.2m³/s；岸线修编后南港出口断面涨潮最大流量为12506.8m³/s，落潮最大流量为9917.5m³/s，北港出口断面涨潮最大流量为4134.1m³/s，落潮最大流量为3206.2m³/s。枯水期南港为主要感潮通道，咸潮入侵量相对较大，但工程后南港涨潮流量减少154.6m³/s，落潮流量减少122.26m³/s，可见，长乐黄石至炎山段防洪堤工程后对南港潮流上溯可能有抑制作用。

6、对湿地的影响

岸线修编前后24小时水位和湿地水深的变化情况。现状三江口道庆洲湿地的水位在0.420m至4.726m之间波动，湿地水深为5.974m～10.280m；岸线修编后三江口道庆洲湿地水位在0.413m至4.725m之间波动，湿地水深为5.967m～10.279m，湿地涨落潮水位和水深变化不大，因此岸线修编前后对道庆洲干湿面积基本无影响。

岸线建设前后道庆洲湿地446#断面在枯季工程前后湿地的水力负荷和水力停留时间的变化规律。现状三江口道庆洲湿地446#断面的涨潮水力负荷0.227m³/m².s，落潮水力负荷0.159m³/m².s；岸线修编后，三江口道庆洲湿地446#断面的涨潮水力负荷减少至0.181m³/m².s，减少了20%，水力停留时间增加25%；落潮水力负荷减少至0.143m³/m².s，减少了10%，水力停留时间增加11%。涨潮水力负荷和水力停留时间均发生了变化，但落潮水力负荷和水力停留时间变化相对较小。

综上，从道庆洲湿地水位、水深、水力负荷和水力停留时间等方面进行详细分析可知，长乐黄石至炎山岸线修编对湿地有所影响。

7、对已建工程的影响

壁头～乌龙江段防洪堤：①近堤处水位变化。在洪季，长乐黄石至炎山段岸线修编后，壁头～乌龙江大桥段防洪堤近堤处水位较现状条件呈现以乌龙江特大桥为界，壁头防洪堤上段水位壅高，壅高量从下游往上游逐渐增加，下段水位降低，降低量从下游往上游逐渐增加。洪水与高潮位组合情况下，432#断面工程前水位为7.080m，工程后水位为7.093m，增加0.18%；乌龙江特大桥附近435#断面工程前水位为6.993m，工程后为6.981m，减少0.16%；乌龙江特大桥上下游水力比降增加12.38%。洪水与低潮位组合情况下，432#断面工程前水位为6.757m，工程后为6.770m，水位增加0.20%；435#断面工程前水位为6.648m，工程后水位为6.638m，减少0.16m，乌龙江特大桥上下游水力比降增加11.01%。在枯季，长乐黄石至炎山岸线修编后，壁头防洪堤潮位均减小，最大减少0.15%。由岸线修编工程前后壁头防洪堤洪枯季水位分布情况来看：工程后洪季壁头防洪堤上段水位有壅高的趋势，但壅高量较小，乌龙江特大桥上下游水力比降变化不大。②近堤处流速变化。枯季，长乐岸线修编后，壁头防洪堤堤脚涨落流速均减小，涨潮流速最大减小幅度13.97%，落潮流速最大减小幅度15.15%，可见，枯季潮流作用下，长乐岸线修编工程对壁头防洪堤运行安全有利。洪季，长乐岸线修编后，壁头防洪堤堤脚流速均增大，尤其体现在防洪堤中段，洪水与高潮位组合：436#断面工程前壁头防洪堤堤脚流速为1.363m/s，工程后增大为1.436m/s，增加了5.30%，437#断面工程前堤脚流速为2.616m/s，工程后为2.763m/s，增加了5.61%，438#断面工程前堤脚流速为2.281m/s，工程后为2.403m/s，增加了5.33%；洪水与低潮位组合：436#断面工程前堤脚流速为1.304m/s，工程后增大为1.370m/s，增加了5.06%，437#断面工程前堤脚流速为2.625m/s，工程后为2.778m/s，增加了5.84%，438#断面工程前堤脚流速为2.294m/s，工程后为2.422m/s，增加了5.57%，在洪季，长乐岸线修编工程后壁头防洪堤堤脚流速增大，但增幅较小，最大不超过6.00%。因此，可认为长乐黄石至炎山岸线修编对壁头防洪堤堤脚流速影响不大。

桥梁：重点分析岸线建设前后乌龙江特大桥上下游水位、流速分布情况。在洪水与高潮位组合下，工程前乌龙江特大桥桥上水位7.147m，桥下水位7.139m，桥上下断面水位落差0.008m，桥上流速为2.685m/s，桥下流速为2.294m/s，桥上下流速差0.391m/s；工程后桥上水位7.161m，桥下水位7.125m，桥上下有水位落差0.036m，桥上流速2.694m/s，桥下流速2.356m/s，桥上下流速差0.338m/s。在洪水与低潮位组合下，工程前乌龙江特大桥上下水位差0.012m，桥上下流速差0.397m/s；工程后桥上下水位差0.038m，桥上下流速差0.342m/s。在枯季潮流作用下，工程前桥上下水位差0.005m，涨潮流速差0.121m/s，落潮流速差0.090m/s；工程后桥上下水位差0.003m，涨潮流速差0.109m/s，落潮流速差0.082m/s。通过分析可知，乌龙江特大桥上下游断面在岸线修编工程前后水位略有变化，尤其是洪季，工程后桥上下水力比降增大，但最大水力比降不超过0.0002；工程前后桥上下流速的变化均很小，最大不超过10%。因此，长乐黄石至炎山岸线修编对本河段桥梁基本无影响。

结合岸线建设前后对壁头～乌龙江大桥段防洪堤近堤处水位与堤脚流速分析和乌龙江大桥桥上下水力比降和流速变化分析，以及三江口区域主要丁顺坝附近流速变化分析表明，本次岸线修编对区域内已建工程影响很小。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.感潮河道防洪防潮岸线制定方法，其特征在于：根据洪水及潮流的双重作用，特别是潮流的长期作用，制定防洪防潮岸线制定方法，具体包括以下步骤：

1）.参考往年水文资料，建立河道物理模型和数学模型，所述数学模型包括二维数学模型、三维数学模型，所述河道物理模型包括洪、中、枯三级流量试验；

2）.将所述河道物理模型与所述二维数学模型、三维数学模型进行物数耦合，所述物数耦合体现在以下三个方面：

①模拟水力边界条件，利用河流下游整体所述二维数学模型为所述河道物理模型和局部所述三维数学模型提供水力边界条件；

②所述河道物理模型与所述数学模型相互验证，是指河道糙率、河道水位及其变化过程、河道流速大小及其方向、河道分流比模型关键参数的验证；

③模拟验证结果后再进行相互论证，利用所述物理模型验证分析采砂导致所述数学模型结果失真现象，利用所述数学模型计算结果验证分析由于所述物理模型比尺效应带来的结果偏差；

3）.基于所述河道物理模型和所述数学模型耦合验证，根据不同工况下不同区域潮洪交汇下的水动力特性，在不同频率河道洪水和海边界大潮长期作用下测量河道流场中水力、流速梯度变化规律、水动力曲线分布规律，制定符合天然河流潮洪交汇的运动规律的岸线。

2.根据权利要求1所述的感潮河道防洪防潮岸线制定方法，其特征在于：在步骤3）中，所述不同频率河道洪水和海边界大潮是指重现期包括2年一遇、5年一遇、10年一遇、20年一遇、30年一遇、50年一遇、100年一遇的洪水和大潮，海边界采用高低潮位匹配，所述海边界大潮长期作用选择水口大坝下泄200-400m³/s流量，所述海边界采用实测大潮潮位过程，大潮流量选择10000-16000m³/s，以径流小于潮流两个数量级进行匹配，作用时间为3-10天。