CN112818441A - 一种江洪灾害堤坝分洪道的设计方法 - Google Patents

一种江洪灾害堤坝分洪道的设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及堤坝分洪道水利工程技术领域，且公开了一种江洪灾害堤坝分洪道的设计方法；本江洪灾害堤坝分洪道的设计方法包括以下步骤：S1：水域调查；S2：方案确定；S3：综合治理；S4：堤坝建设；S5：效果评估，本发明有效提高水体的自净能力，从而避免影响下流水质，建设梯级堤坝，使得水资源得到充分利用，占用土地面积少，蓄水调节能力高，对河流生态影响小，且通过在堤坝旁建设水库或发电站，有效利用了堤坝水力，对土地和能源的利用效率最大化，在江洪灾害堤坝分洪道的设计治理的同时，能够做到不影响长江船舶通航、不影响长江水生物的上下游动与迁徒以及不占用新湖区的水上种植。

Description

一种江洪灾害堤坝分洪道的设计方法
技术领域
本发明属于堤坝分洪道水利工程技术领域，具体为一种江洪灾害堤坝分洪道的设计方法。
背景技术
利用天然河道或人工开辟的新河道，分泄江河超额洪水的防洪工程措施。海河流域的一些分洪道称为减河，分洪道可以是一种类型的分洪工程，也可以是一项分洪工程的组成部分，分洪道的路线和设计标准，按地形、河势、地质、分洪流量等进行技术经济比较后选定。
长江是亚洲第一长河和世界第三长河，也是世界上完全在一国境内的最长河流，长江流域生态类型多样，水生生物资源丰富，是多种濒危动物的栖息地，几千年来，人们利用长江取水、灌溉、运输、发展工业、当作边界等，洞庭湖古称云梦、九江，位于中国湖南省北部，长江荆江河段以南，是中国第三大湖，也是中国第二大淡水湖。
近年来，强降雨以及暴雨现象时有发生，如何科学有效的泄洪是必须要思考的问题，利用长江和洞庭湖接壤改造形成分洪道为其中一种办法，在进行分洪道的设计治理必须满足以下条件：不影响长江船舶通航、不影响长江水生物的上下游动与迁徒、不占用新湖区的水上种植以及确定最佳泄洪量，因此，针对目前的状况，现需对其进行改进。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种江洪灾害堤坝分洪道的设计方法，有效的解决了近年来，强降雨以及暴雨现象时有发生，如何科学有效的泄洪是必须要思考的问题，利用长江和洞庭湖接壤改造形成分洪道为其中一种办法，在进行分洪道的设计治理必须满足以下条件：不影响长江船舶通航、不影响长江水生物的上下游动与迁徒、不占用新湖区的水上种植以及确定最佳泄洪量的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种江洪灾害堤坝分洪道的设计方法，包括以下步骤：
S1：水域调查：对洞庭湖水域进行水域调查，调查分为现场调查以及过往资料调查，计算其7-10年间平均流量，且调查其综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性，并整理汇总；
S2：方案确定：根据步骤S1中得到的7-10年间平均流量、综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性的数据进行综合判定，在长江与洞庭湖接流出口处2000-5000m的地方建设堤坝，堤坝采用梯级建设；
S3：综合治理：①：清淤疏浚：确定施工总平面图，对实地进行勘察，平整场地，畅通道路，根据工程量确定需要的设备量，以每一分段施工长度拟为200-300m，围堰采用袋装砂土叠筑，迎水面铺编织布防渗并用袋装砂土压盖,围堰顶宽0.6-1.0m，两侧边坡1：0.75，围堰高度比正常高水位高出0.5-1.0m，采用Φ120-Φ150-污水泵抽水2-3d后，采用吸污泵吸附表层淤泥，下部渣土采用人工清理；
②：河道改造：对河道边沿进行填充或挖掘改造，使其形成弯曲，弯曲角度在10°-20°，且在河道边沿种植滩地花草；
③：绿化美化：在河道两岸50-80m处进行绿化美化，种植生命力强、耐湿喜水的植物；
S4：堤坝建设：在规划河道内，建造3-5座堤坝，堤坝为阶梯状，且堤坝之间的水面为首尾相接，堤坝旁建设1-2个水库或发电站；
S5：效果评估：按照水文学法和生态水力模拟法评估建设堤坝及综合治理后长江与洞庭湖接流处水域的生态环境，生态环境数据包括综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性，并与步骤S1中的调查结果进行对比，根据对比结果数据，综合评估后，确定步骤S4中堤坝的下泄流量，确定下泄流量后，完成对江洪灾害堤坝分洪道的设计治理。
优选的，所述步骤S4中，堤坝建设取就近老废堤或就近农田进行取料，堤坝之间间隔300-500m，且堤坝采用重力坝、拱坝或支墩坝中一种或多种组合。
优选的，所述步骤S5中，生境多样性调查对象主要为水生生态系统食物链的最高层以及水生植物，选择优势鱼类，确定鱼类在水生环境中一切活动所需水深深度，一切活动包括游动、觅食、躲避以及生殖；鱼类日常活动及生殖所需水生环境流速；鱼类所需水生环境多样性；鱼类所需水生环境水面宽度，选择水生生态系统中存活的一切有益水生植物，调查有益水生植物生长所需水深；有益水生植物在不同水深处生长情况；有益水生植物在不同水深处的扎根情况。
优选的，所述步骤S5中，生态水力模拟法采用HEC-RAS软件进行模拟，模拟结果分析数据一般为：不同流量情况下，河道断面最大水深及平均水深的数值模拟；不同流量情况下，不同水面宽度的数值模拟；不同流量情况下，平均流速的的数值模拟；不同流量情况下，河段长度的数值模拟；不同流量情况下，过水断面面积的数值模拟；不同流量情况下，水面面积的数值模拟；不同流量情况下，生境多样性的数值模拟。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明，通过对河道进行清淤疏浚，对河道边沿进行填充或挖掘改造，使其形成弯曲以及在河道两岸50-80m处进行绿化美化，有效提高了河道中河水增加水体停留时间，提高水体的自净能力，从而避免影响下流水质，且建设梯级堤坝，使得水资源得到充分利用，占用土地面积少，蓄水调节能力高，对河流生态影响小，且通过在堤坝旁建设水库或发电站，有效利用了堤坝水力，对土地和能源的利用效率最大化，在江洪灾害堤坝分洪道的设计治理的同时，能够做到不影响长江船舶通航、不影响长江水生物的上下游动与迁徒以及不占用新湖区的水上种植，把现在不干不湿，不湖不地的洞庭湖改变过来，做到寸土尺水的美好利用、稳定利用；
2、本发明，利用水文学法和生态水力模拟法评估建设堤坝及综合治理后长江与洞庭湖接流处水域的生态环境，通过对生境多样性调查模拟，得出不同流量情况下，河道断面最大水深及平均水深的数值模拟；不同流量情况下，不同水面宽度的数值模拟；不同流量情况下，平均流速的的数值模拟；不同流量情况下，河段长度的数值模拟；不同流量情况下，过水断面面积的数值模拟；不同流量情况下，水面面积的数值模拟；不同流量情况下，生境多样性的数值模拟，综合数值，得出最小泄洪量，保证了生态平衡，有效避免泄洪量不足，造成生态环境不平衡，或者泄洪量过多，对堤坝造成负担，使得堤坝损坏，造成经济及生态损失。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明流程图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、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；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种江洪灾害堤坝分洪道的设计方法，包括以下步骤：
S1：水域调查：对洞庭湖水域进行水域调查，调查分为现场调查以及过往资料调查，计算其7-10年间平均流量，且调查其综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性，并整理汇总；
S2：方案确定：根据步骤S1中得到的7-10年间平均流量、综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性的数据进行综合判定，在长江与洞庭湖接流出口处2000-5000m的地方建设堤坝，堤坝采用梯级建设；
S3：综合治理：①：清淤疏浚：确定施工总平面图，对实地进行勘察，平整场地，畅通道路，根据工程量确定需要的设备量，以每一分段施工长度拟为200-300m，围堰采用袋装砂土叠筑，迎水面铺编织布防渗并用袋装砂土压盖,围堰顶宽0.6-1.0m，两侧边坡1：0.75，围堰高度比正常高水位高出0.5-1.0m，采用Φ120-Φ150-污水泵抽水2-3d后，采用吸污泵吸附表层淤泥，下部渣土采用人工清理；
②：河道改造：对河道边沿进行填充或挖掘改造，使其形成弯曲，弯曲角度在10°-20°，且在河道边沿种植滩地花草；
③：绿化美化：在河道两岸50-80m处进行绿化美化，种植生命力强、耐湿喜水的植物；
S4：堤坝建设：在规划河道内，建造3-5座堤坝，堤坝为阶梯状，且堤坝之间的水面为首尾相接，堤坝旁建设1-2个水库或发电站；
S5：效果评估：按照水文学法和生态水力模拟法评估建设堤坝及综合治理后长江与洞庭湖接流处水域的生态环境，生态环境数据包括综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性，并与步骤S1中的调查结果进行对比，根据对比结果数据，综合评估后，确定步骤S4中堤坝的下泄流量，确定下泄流量后，完成对江洪灾害堤坝分洪道的设计治理。
其中，步骤S4中，堤坝建设取就近老废堤或就近农田进行取料，堤坝之间间隔300-500m，且堤坝采用重力坝、拱坝或支墩坝中一种或多种组合；
步骤S5中，生境多样性调查对象主要为水生生态系统食物链的最高层以及水生植物，选择优势鱼类，确定鱼类在水生环境中一切活动所需水深深度，一切活动包括游动、觅食、躲避以及生殖；鱼类日常活动及生殖所需水生环境流速；鱼类所需水生环境多样性；鱼类所需水生环境水面宽度，选择水生生态系统中存活的一切有益水生植物，调查有益水生植物生长所需水深；有益水生植物在不同水深处生长情况；有益水生植物在不同水深处的扎根情况；
步骤S5中，生态水力模拟法采用HEC-RAS软件进行模拟，模拟结果分析数据一般为：不同流量情况下，河道断面最大水深及平均水深的数值模拟；不同流量情况下，不同水面宽度的数值模拟；不同流量情况下，平均流速的的数值模拟；不同流量情况下，河段长度的数值模拟；不同流量情况下，过水断面面积的数值模拟；不同流量情况下，水面面积的数值模拟；不同流量情况下，生境多样性的数值模拟。
通过上述步骤，通过对河道进行清淤疏浚，对河道边沿进行填充或挖掘改造，使其形成弯曲以及在河道两岸50-80m处进行绿化美化，有效提高了河道中河水增加水体停留时间，提高水体的自净能力，从而避免影响下流水质，且建设梯级堤坝，使得水资源得到充分利用，占用土地面积少，蓄水调节能力高，对河流生态影响小，且通过在堤坝旁建设水库或发电站，有效利用了堤坝水力，对土地和能源的利用效率最大化，在江洪灾害堤坝分洪道的设计治理的同时，能够做到不影响长江船舶通航、不影响长江水生物的上下游动与迁徒以及不占用新湖区的水上种植，把现在不干不湿，不湖不地的洞庭湖改变过来，做到寸土尺水的美好利用、稳定利用；
利用水文学法和生态水力模拟法评估建设堤坝及综合治理后长江与洞庭湖接流处水域的生态环境，通过对生境多样性调查模拟，得出不同流量情况下，河道断面最大水深及平均水深的数值模拟；不同流量情况下，不同水面宽度的数值模拟；不同流量情况下，平均流速的的数值模拟；不同流量情况下，河段长度的数值模拟；不同流量情况下，过水断面面积的数值模拟；不同流量情况下，水面面积的数值模拟；不同流量情况下，生境多样性的数值模拟，综合数值，得出最小泄洪量，保证了生态平衡，有效避免泄洪量不足，造成生态环境不平衡，或者泄洪量过多，对堤坝造成负担，使得堤坝损坏，造成经济及生态损失。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种江洪灾害堤坝分洪道的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：水域调查：对洞庭湖水域进行水域调查，调查分为现场调查以及过往资料调查，计算其7-10年间平均流量，且调查其综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性，并整理汇总；
S2：方案确定：根据步骤S1中得到的7-10年间平均流量、综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性的数据进行综合判定，在长江与洞庭湖接流出口处2000-5000m的地方建设堤坝，堤坝采用梯级建设；
S3：综合治理：①：清淤疏浚：确定施工总平面图，对实地进行勘察，平整场地，畅通道路，根据工程量确定需要的设备量，以每一分段施工长度拟为200-300m，围堰采用袋装砂土叠筑，迎水面铺编织布防渗并用袋装砂土压盖,围堰顶宽0.6-1.0m，两侧边坡1：0.75，围堰高度比正常高水位高出0.5-1.0m，采用Φ120-Φ150-污水泵抽水2-3d后，采用吸污泵吸附表层淤泥，下部渣土采用人工清理；
②：河道改造：对河道边沿进行填充或挖掘改造，使其形成弯曲，弯曲角度在10°-20°，且在河道边沿种植滩地花草；
③：绿化美化：在河道两岸50-80m处进行绿化美化，种植生命力强、耐湿喜水的植物；
S4：堤坝建设：在规划河道内，建造3-5座堤坝，堤坝为阶梯状，且堤坝之间的水面为首尾相接，堤坝旁建设1-2个水库或发电站；
S5：效果评估：按照水文学法和生态水力模拟法评估建设堤坝及综合治理后长江与洞庭湖接流处水域的生态环境，生态环境数据包括综合水深、水面宽度、水流流速、湿周、过水断面面积、水面面积以及生境多样性，并与步骤S1中的调查结果进行对比，根据对比结果数据，综合评估后，确定步骤S4中堤坝的下泄流量，确定下泄流量后，完成对江洪灾害堤坝分洪道的设计治理。
2.根据权利要求1所述的一种江洪灾害堤坝分洪道的设计方法，其特征在于：所述步骤S4中，堤坝建设取就近老废堤或就近农田进行取料，堤坝之间间隔300-500m，且堤坝采用重力坝、拱坝或支墩坝中一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种江洪灾害堤坝分洪道的设计方法，其特征在于：所述步骤S5中，生境多样性调查对象主要为水生生态系统食物链的最高层以及水生植物，选择优势鱼类，确定鱼类在水生环境中一切活动所需水深深度，一切活动包括游动、觅食、躲避以及生殖；鱼类日常活动及生殖所需水生环境流速；鱼类所需水生环境多样性；鱼类所需水生环境水面宽度，选择水生生态系统中存活的一切有益水生植物，调查有益水生植物生长所需水深；有益水生植物在不同水深处生长情况；有益水生植物在不同水深处的扎根情况。
4.根据权利要求1或3中任一项所述的一种江洪灾害堤坝分洪道的设计方法，其特征在于：所述步骤S5中，生态水力模拟法采用HEC-RAS软件进行模拟，模拟结果分析数据一般为：不同流量情况下，河道断面最大水深及平均水深的数值模拟；不同流量情况下，不同水面宽度的数值模拟；不同流量情况下，平均流速的的数值模拟；不同流量情况下，河段长度的数值模拟；不同流量情况下，过水断面面积的数值模拟；不同流量情况下，水面面积的数值模拟；不同流量情况下，生境多样性的数值模拟。
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