CN115305864A - 一种滨海淤积型河道综合治理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种滨海淤积型河道综合治理方法及系统，该治理方法是根据安全泄洪断面指导流域上游、中游和河口的治理方法，步骤如下：步骤1：根据堤防设计规范和堤防须满足的景观高度确定河道的断面平均水位；步骤2：根据一维圣维南方程组确定河道断面流量Q_i和过水面积A_i；步骤3：对流域上游区采用流域调蓄的方法，对流域中游段采用河道疏挡的方法；根据步骤2计算结果对流域河口区采用河口控导的方法，对河口实行泄洪整治和建设水闸枢纽的措施。本发明以安全泄洪断面为流域综合治理的主线，为上、中、下游统筹施策提供科学依据，提出“流域调蓄、河道疏挡、河口控导”的溯源淤积型河道综合防控体系。

Description

一种滨海淤积型河道综合治理方法及系统

技术领域

本发明涉及淤泥质河口湾地区河道的治理方法，特别涉及一种潮流主导的滨海淤积型河道综合治理方法及系统。

背景技术

以河口来沙为主的潮控河道普遍面临自下而上的溯源淤积难题，根据2020年Nature最新的研究成果，世界上1100多个多沙潮控河道面临严重的溯源淤积问题。这种自下而上的溯源淤积型河道广泛分布于滨海河湾，尤其在潮流主导的淤泥质河口湾地区，淤积问题尤为显著。

河口一般为经济发达地区，其河道淤积已经威胁到河口地区的防洪排涝安全。目前，流域来沙为主的大江大河治理技术体系相对比较完善，工程泥沙研究方向已经从河流泥沙向海域泥沙转变(胡春宏2019年发的“从三门峡到三峡我国工程泥沙学科的发展与思考”)。而在此背景下，滨海河道淤积的治理技术仍相对薄弱。

如今滨海地区溯源淤积河流治理面临三大形势：一是河道持续淤积与新发展阶段防洪标准提升的矛盾。由于具备宽浅河口湾提供丰富沙源、潮流主导向上输沙、弱径流动力阻碍排沙的特点，滨海淤积型河流表现为长期淤积趋势，不能满足新发展阶段滨海城市防洪标准不断提升的要求。二是传统治理技术与“生态优先、绿色发展”新理念的矛盾。由于对潮汐河道涨落潮往复流输沙和上下游双向来沙的复杂机理认识不足，传统河道清淤面临“清的多、淤的快”的难题，河道有效泄洪断面难以维持且缺少生态措施，堤防加高则影响城市生态景观和发展空间，传统治理技术不符合新发展理念。三是系统治理体系构建与重大技术瓶颈的矛盾。潮汐河道治理存在复杂溯源淤积机理识别、长期淤积趋势模拟、传统技术治理效果无法维持的重大技术瓶颈，溯源淤积河道目前尚无成熟的综合治理技术体系，不满足“系统治理”的治水方针要求。

目前，河流治理工作大多不具有整体性的眼光，对于不同河段的整治没有考虑其与上下游互为影响的机理，同时，生态工程由于在水利方法认识上的不足，会出现与防洪要求相异的状况。

发明内容

本发明为了克服滨海潮控河道淤积的治理技术的不足，提供一种滨海淤积型河道综合治理方法。本发明方法以安全泄洪断面为流域综合治理的主线，采用模型计算结果对流域上游、中游、河口分区施策、统筹兼顾，为滨海淤积型河道提供一种综合治理的方法。

本发明还提供一种滨海淤积型河道综合治理系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种滨海淤积型河道综合治理方法，是根据安全泄洪断面指导流域上游、中游和河口的治理方法，步骤如下：

步骤1：根据堤防设计规范和堤防须满足的景观高度确定河道的断面平均水位；

步骤2：根据一维圣维南方程组确定河道断面流量Q_i和过水面积A_i；

步骤3：对流域上游区采用流域调蓄的方法，实行高水截排、蓄滞洪区、流域调蓄设施联合调度的措施，控制上游河道的断面流量为Q_i；

对流域中游段采用河道疏挡的方法，实行清障清淤和堤防提升的措施，控制中游河道的过水面积为A_i；

根据步骤2计算结果对流域河口区采用河口控导的方法，对河口实行泄洪整治和建设水闸枢纽的措施。

优选的，步骤1是根据满足景观要求的堤防高度，利用堤防设计规范的计算方法反推设计水位，得到河道流域沿程水面线，进而确定河道的断面平均水位。

优选的，步骤2中，通过一维圣维南方程组求解沿程断面流量Q_i和过水面积A_i：

连续方程

动量方程

式中：

Z——断面平均水位；

Q_i——断面流量；

A_i——过水面积；

B——河道水面宽度；河道水面宽度通过遥感卫星影像获取；

x、t——x为断面起始位置到当前断面的距离，t为计算起始时刻到当前时刻的时长；

q——旁侧入流，负值表示流出；

β——动量校正系数；

g——重力加速度；

S_f——摩阻坡降，S_f＝g/C²，C为谢才系数；

u_l——单位流程上的侧向出流流速在主流方向的分量。

优选的，步骤4中，对河口实行泄洪整治具体为：

泄洪整治是指河口汊道整治，首先根据窦国仁潮汐河口河相关系公式得到平均潮流量时水面宽度b：

式中：

b－平均潮流量时水面宽度(m)；

Q－平均落潮流量(m³/s)；

U_cs－悬沙止动流速(m/s)，U_cs＝9.01d₁/2，d₁为悬沙代表粒径；

U_cb－底沙止动流速(m/s)，U_cb＝9.01D₁/2，D₁为底沙代表粒径；

S－平均落潮含沙量(kg/m³)；

k－挟沙力系数，取k＝4.0；

α－河岸与河底的相对稳定系数，取1.0；

β－涌潮系数，β取1.0；

比较河道水面宽度B和平均潮流量时水面宽度b，若b＞B，则按宽度B束窄河床，以减少河口水流分汊；如b小于或等于B则按b作为整治河宽。

建设水闸枢纽的措施是指建设集“挡潮、通航、防洪”功能于一体的河口水闸枢纽，由水闸段、船闸段和两岸连接段三大部分组成；在每个月的大潮期间，高潮位时关闭水闸，落潮低潮位阶段时打开水闸，利用开闸期间落潮流冲刷河道及河口。

本发明提出的一种滨海淤积型河道综合治理系统，该系统是根据安全泄洪断面指导流域上游、中游和河口的治理方案，包括以下模块：

断面平均水位获取模块：根据堤防设计规范和堤防须满足的景观高度确定河道的断面平均水位；

断面流量及过水面积计算模块：根据一维圣维南方程组确定河道断面流量Q_i和过水面积A_i；

流域调蓄及河道疏挡调控模块：对流域上游区采用流域调蓄的方法，实行高水截排、蓄滞洪区、流域调蓄设施联合调度的措施，控制上游河道的断面流量为Q_i；

对流域中游段采用河道疏挡的方法，实行清障清淤和堤防提升的措施，控制中游河道的过水面积为A_i；

泄洪整治和水闸建设枢纽治理模块：根据断面流量及过水面积计算模块计算结果对流域河口区采用河口控导的方法，对河口实行泄洪整治和建设水闸枢纽的措施。

优选的，断面平均水位获取模块是根据满足景观要求的堤防高度，利用堤防设计规范的计算方法反推设计水位，得到河道流域沿程水面线，进而确定河道的断面平均水位。

优选的，断面流量及过水面积计算模块中，通过一维圣维南方程组求解沿程断面流量Q_i和过水面积A_i：

连续方程

动量方程

式中：

Z——断面平均水位；

Q_i——断面流量；

A_i——过水面积；

B——河道水面宽度；河道水面宽度通过遥感卫星影像获取；

x、t——x为断面起始位置到当前断面的距离，t为计算起始时刻到当前时刻的时长；

q——旁侧入流，负值表示流出；

β——动量校正系数；

g——重力加速度；

S_f——摩阻坡降，S_f＝g/C²，C为谢才系数；

u_l——单位流程上的侧向出流流速在主流方向的分量。

优选的，泄洪整治和水闸建设枢纽治理模块中，对河口实行泄洪整治具体为：

泄洪整治是指河口汊道整治，首先根据窦国仁潮汐河口河相关系公式得到平均潮流量时水面宽度b：

式中：

b－平均潮流量时水面宽度(m)；

Q－平均落潮流量(m³/s)；

U_cs－悬沙止动流速(m/s)，U_cs＝9.01d₁/2，d₁为悬沙代表粒径；

U_cb－底沙止动流速(m/s)，U_cb＝9.01D₁/2，D₁为底沙代表粒径；

S－平均落潮含沙量(kg/m³)；

k－挟沙力系数，取k＝4.0；

α－河岸与河底的相对稳定系数，取1.0；

β－涌潮系数，β取1.0；

比较河道水面宽度B和平均潮流量时水面宽度b，若b＞B，则按宽度B束窄河床，以减少河口水流分汊；如b小于或等于B则按b作为整治河宽。

建设水闸枢纽的措施是指建设集“挡潮、通航、防洪”功能于一体的河口水闸枢纽，由水闸段、船闸段和两岸连接段三大部分组成；在每个月的大潮期间，高潮位时关闭水闸，落潮低潮位阶段时打开水闸，利用开闸期间落潮流冲刷河道及河口。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：以安全泄洪断面为流域综合治理的主线，为上、中、下游统筹施策提供科学依据，提出“流域调蓄、河道疏挡、河口控导”的溯源淤积型河道综合防控体系。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明的系统框图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1，一种滨海淤积型河道综合治理方法，根据安全泄洪断面指导流域上游、中游和河口的治理方法，步骤如下：

步骤1：根据堤防设计规范和堤防须满足的景观高度确定河道的断面平均水位；

步骤2：基于步骤1确定的断面平均水位，根据一维圣维南方程组确定河道断面流量Q_i和过水面积A_i；

步骤3：对流域上游区采用流域调蓄的方法，实行高水截排、蓄滞洪区、流域调蓄设施联合调度的措施，控制上游河道的断面流量为Q_i；

对流域中游段采用河道疏挡的方法，实行清障清淤和堤防提升的措施，控制中游河道的过水面积为A_i；

根据步骤2计算结果对流域河口区采用河口控导的方法，对河口实行泄洪整治和建设水闸枢纽的措施。

在本实施例中，步骤1是根据满足景观要求的堤防高度，利用堤防设计规范的计算方法反推设计水位，得到河道流域沿程水面线，进而确定河道的断面平均水位。具体的，在各个规范中，河道的断面平均水位可能不同，比如堤防高度是设计水位加安全超高，就可以根据已建堤防的高度得到满足工程安全要求的断面平均水位，从而对流域进行综合治理。

在本实施例中，步骤2中，基于步骤1确定的断面平均水位，通过一维圣维南方程组求解沿程断面流量Q_i和过水面积A_i：

连续方程

动量方程

式中：

Z——断面平均水位；

Q_i——断面流量；

A_i——过水面积；

B——河道水面宽度；河道水面宽度通过遥感卫星影像获取，具体为：获取遥感卫星影像，定位到相应河道断面处，根据比例尺换算出河道水面宽度；

x、t——x为断面起始位置到当前断面的距离，t为计算起始时刻到当前时刻的时长；

q——旁侧入流，负值表示流出；

β——动量校正系数；

g——重力加速度；

S_f——摩阻坡降，S_f＝g/C²，C为谢才系数；

u_l——单位流程上的侧向出流流速在主流方向的分量。

优选的，步骤4中，对河口实行泄洪整治具体为：

泄洪整治是指河口汊道整治，首先根据窦国仁潮汐河口河相关系公式得到平均潮流量时水面宽度b：

式中：

b－平均潮流量时水面宽度(m)；

Q－平均落潮流量(m³/s)；

U_cs－悬沙止动流速(m/s)，U_cs＝9.01d₁/2，d₁为悬沙代表粒径；

U_cb－底沙止动流速(m/s)，U_cb＝9.01D₁/2，D₁为底沙代表粒径；

S－平均落潮含沙量(kg/m³)；

k－挟沙力系数，取k＝4.0；

α－河岸与河底的相对稳定系数，取1.0；

β－涌潮系数，β取1.0；

比较河道水面宽度B和平均潮流量时水面宽度b，若b＞B，则按宽度B束窄河床，以减少河口水流分汊；如b小于或等于B则按b作为整治河宽。

建设水闸枢纽的措施是指建设集“挡潮、通航、防洪”功能于一体的河口水闸枢纽，由水闸段、船闸段和两岸连接段三大部分组成；在每个月的大潮期间，高潮位时关闭水闸，落潮低潮位阶段时打开水闸，利用开闸期间落潮流冲刷河道及河口。

具体的，在本实施例中，堤防工程设计规范中说明，堤顶高程应按设计洪水位或设计高潮位加堤顶超高确定，深圳河按照深圳规范堤顶超高为1.2m，则设计水位最高不超过满足景观要求的堤顶高程-1.2m。

再按照设计规范计算深圳河干流沿程水位，满足上述最高水位要求。深圳河干流沿程水面线计算结果如表1。

表1水面线计算结果单位：m

将上表1中沿程水位值分别代入圣维南方程组求解出沿程断面流量Q_i和过水面积A_i：

连续方程

动量方程

基于获得的沿程断面流量Q_i对上游进行流域调蓄的方法，挖潜该流域现有蓄滞洪工程，目前深圳河流域蓄滞洪工程包括分洪道方案、落马洲裁弯段原河曲作为蓄洪区，以及深圳水库防洪调度(控制下泄及错峰)。如基于圣维南方程组求解的深圳河流量为Q，设三种蓄滞洪工程分别为Q₁、Q₂和Q₃，则控制Q₁、Q₂、Q₃之和小于Q。该实施例中主要是优化深圳水库防洪调度，通过提前腾出库容，挖掘水库滞洪削峰、错潮排洪的功能，实现削减深圳河干流洪峰流量和降低洪水位的目的。

优化深圳水库防洪调度是采用调低深圳水库起调水位的方法。如深圳水库原起调水位为27.2m，现将起调水位分别调整至25m和26m进行计算，结果如表2。

表2起调水位由27.2m降低后深圳河主要断面洪峰流量变化

当P＝0.5％时，与起调水位27.2m的现状调度工况比较，水库控泄出库流量在起调水位为26m时减小20m³/s、在25m时减小约50m³/s；通过错峰滞洪，深圳河干流洪峰流量在起调水位26m时减小约121～169m³/s、25m时减小约159～268m³/s。通过如上计算找到深圳河断面流量小于圣维南方程组所求流量的起调水位进行水库调度。

高水截排采用分洪工程实现，削减汇入深圳河的洪峰流量。如表3，新建9座分洪竖井，分别位于各不达标河段上游，包括布吉河干流莲花水汇入口以及大坑水库排洪河、笔架山河、观澜河的上游水库溢洪道，总分洪峰量为368m³/s，分洪总量为360万m³，分洪支隧用于连接各分洪竖井与输水主隧。

表3

基于获得的过水面积A_i对流域中游段采用河道疏挡的方法，实行清障清淤和堤防提升的措施，控制中游河道过水面积大于A_i；

清障即清除边滩阻水植物，如位置位于鹿丹村以下河段凸岸边滩，清障总面积约10万m²。

清淤即清除河道淤泥，如深圳河一二期工程总清淤量在70万m³～347万m³之间。

植物清除：深圳河植物范围较大的区域位于凸岸的淤积区，主要位于深圳侧0+000至1+670、4+030至4+430、5+950至6+170和香港侧1+800至3+400、5+100至5+600、6+550至7+220，其中深圳侧5+950至6+170下游紧邻上步码头泊位，受港口疏浚影响，该段边滩受限，植物范围较小；香港侧6+550至7+220段滩涂为珍惜鸟类的觅食地。因此，综合考虑现有港口和生态环境等因素，深圳侧5+950至6+170和香港侧6+550至7+220暂不列入清障范围，未来视防洪安全需要和港口、生态等情况变化酌情处置。

以2016年植物范围为警戒线，植物范围超过警戒线时启动清淤。植物范围启动水平监测位置位于4个河段：0+000至1+670(深圳侧)、1+800至3+400(香港侧)、4+030至4+430(深圳侧)和5+100至5+600(香港侧)，各区外缘控制点坐标见表4。各段植物范围控制线离岸最远距离分别为69.7m、73.6m、37.9m、33.3m。现状植物已超过警戒线，建议启动清障。

表4植物清除范围启动水平控制点坐标

河道疏浚清淤策略：如一、二期河段在3+300～8+000段清淤，疏浚-0.5m以深主槽，清淤量50万m³；第三期河段9+400～12+800河段清淤20万m³，疏浚主槽。

一、二河段选择在3+300～8+000段清淤可以缓解深圳河防洪重点河段的防洪压力。深圳河流域呈扇形，支流比降大汇流快，主要支流集中于布吉河口附近河段入汇，下游受潮汐顶托，洪水位不易降低，加上后方地势偏低，致使布吉河口附近河段成为深圳河防洪能力提升的重点治理河段。清淤策略中一、二期河段清淤范围位于布吉河口下游，此段清淤有利于降低布吉河口附近洪水位，减小干流水位对主要支流的洪水顶托，增加布吉河口下游河道和附近支流的排洪能力。

第三期工程段中，沙湾河口至平原河口段(12+900～13+465)坡降显著增大，泥沙不易淤积，此段不进行清淤。沙湾河口以下河道坡降约为0.2‰～0.4‰，以上至平原河口段河道坡降为1.5‰。由于沙湾河口至平原河口段坡降较大，断面高程总体变化不大，2009至2019年间13+200断面平均高程变化范围为-0.29～0.12m。

堤防提升采用加高防洪墙的方法，按上述两种洪水频率计算两种方案，使沿程过水断面大于A_i：

50年一遇加超高：福田河口～罗湖口岸段防洪墙平均加高约0.4m，罗湖口岸～沙湾河口段防洪墙平均加高约0.6m；200年一遇不漫堤：福田河口～罗湖口岸段防洪墙平均加高约0.7m，罗湖口岸～沙湾河口段防洪墙平均加高约1.2m。

出于安全的考虑和城市景观要求，罗湖口岸以下河段的防洪墙顶高程采用深圳水库优化调度和鸡公山隧洞分洪后200年一遇水面线对应的高程，同时要求不低于50年一遇水面线加0.4m超高对应的高程；罗湖口岸至沙湾河口段现状没有防洪墙，防洪墙顶高程采用深圳水库优化调度后200年一遇水面线对应的高程。按50年一遇水面线加上0.4m超高的高程加高后，不能满足200年一遇的过水断面A要求，此时结合深圳水库优化调度，将起调水位降至25～26m、洪峰时段控泄流量150m³/s，再加上布吉河上游经鸡公山隧洞分洪，减少干流洪峰流量约150m³/s，福田河口至沙湾河口水位降低0.42～0.69m，使得沿程断面能够满足200年一遇面积计算结果。

经过堤防提升后，不同河段防洪墙高度为：深圳河口至皇岗河口段0.8～0.9m，皇岗河口至福田河口段0.9～1.0m，福田河口至布吉河口段0.9～1.1m(上步码头段0.4m)，布吉河口至罗湖口岸段1.1～1.2m，罗湖口岸至沙湾河口段0.8～0.9m。

对流域河口区采用河口控导的方法，其中泄洪整治需首先考虑合理整治河宽的问题。目前，深圳河口双槽分流、南槽为主槽的总体格局应基本保持。整治的思路是在保证防洪、航运的条件下，期望通过适当缩窄边滩宽度，尽量增大下泄水流动力，以利于深圳河内泥沙的输出和减少深圳湾泥沙的输入，达到减缓深圳河淤积速率目的。

深圳河口南北槽整治河宽计算分析采用窦国仁基于最小活动理论提出的潮汐河口河相关系公式与上述圣维南方程组计算所得河道宽度对比：

其中：b－平均潮流量时水面宽度(m)；

Q－平均落潮流量(m³/s)；

U_cs－悬沙止动流速(m/s)，Ucs＝9.01d₁/2，d₁为悬沙代表粒径；

U_cb－底沙止动流速(m/s)，Ucb＝9.01D₁/2，D₁为底沙代表粒径；

S－平均落潮含沙量(kg/m³)；

k－挟沙力系数，取k＝4.0；

α－河岸与河底的相对稳定系数，取1.0；

β－涌潮系数，β取1.0。

本次整治河宽的数据主要采用2004年10月～2005年6月汛枯两次同步水文测验资料，计算南北槽实测潮量和沙量下的河宽，并根据建立的河宽与潮流量间的相关关系，求得河道基本宽度。计算结果见表5，经计算，深圳河口北槽所需的整治河宽约为103m，南槽的整治河宽约为198m。断面计算河宽b小于步骤2方法计算得到的B，故可以按b作为整治河宽。

表5

建设水闸枢纽。建设深圳河河口水闸，联合上游已建水闸和水库，通过合理的运行方式冲刷河槽，促进河道泥沙外排，降低深圳河断面高程，提升深圳河防洪能力。该水闸是具有挡潮、通航、防洪的综合利用水利枢纽。

根据深圳河水沙来源及河道形态，在深圳河河口提出如下建闸方案：

在深圳河河口0+900桩号附近修建河口水闸枢纽，由水闸段、船闸段和两岸连接段三大部分组成，设计流量2100m³/s。

河口建闸可有效阻止高含沙水流从河口外进入深圳河，同时在每个月的大潮期间，高潮位时关闭水闸，落潮低潮位阶段时打开水闸，利用开闸期间落潮流冲刷河道及河口，减少河道淤积，提升深圳河防洪能力。

实施例2

如图2，一种滨海淤积型河道综合治理系统，该系统是根据安全泄洪断面指导流域上游、中游和河口的治理方案，包括以下模块：

断面平均水位获取模块：根据堤防设计规范和堤防须满足的景观高度确定河道的断面平均水位；

断面流量及过水面积计算模块：根据一维圣维南方程组确定河道断面流量Q_i和过水面积A_i；

流域调蓄及河道疏挡调控模块：对流域上游区采用流域调蓄的方法，实行高水截排、蓄滞洪区、流域调蓄设施联合调度的措施，控制上游河道的断面流量为Q_i；

对流域中游段采用河道疏挡的方法，实行清障清淤和堤防提升的措施，控制中游河道的过水面积为A_i；

泄洪整治和水闸建设枢纽治理模块：根据断面流量及过水面积计算模块计算结果对流域河口区采用河口控导的方法，对河口实行泄洪整治和建设水闸枢纽的措施。

在本实施例中，断面平均水位获取模块是根据满足景观要求的堤防高度，利用堤防设计规范的计算方法反推设计水位，得到河道流域沿程水面线，进而确定河道的断面平均水位。

在本实施例中，断面流量及过水面积计算模块中，通过一维圣维南方程组求解沿程断面流量Q_i和过水面积A_i：

连续方程

动量方程

式中：

Z——断面平均水位；

Q_i——断面流量；

A_i——过水面积；

B——河道水面宽度；河道水面宽度通过遥感卫星影像获取，具体为：获取遥感卫星影像，定位到相应河道断面处，根据比例尺换算出河道水面宽度；

x、t——x为河道计算断面距离起始断面的距离，t为以计算起始时刻为零点的时长；

q——旁侧入流，负值表示流出；

β——动量校正系数；

g——重力加速度；

S_f——摩阻坡降，S_f＝g/C²，C为谢才系数；

u_l——单位流程上的侧向出流流速在主流方向的分量。

在本实施例中，泄洪整治和水闸建设枢纽治理模块中，对河口实行泄洪整治具体为：

泄洪整治是指河口汊道整治，首先根据窦国仁潮汐河口河相关系公式得到平均潮流量时水面宽度b：

式中：

b－平均潮流量时水面宽度(m)；

Q－平均落潮流量(m³/s)；

U_cs－悬沙止动流速(m/s)，U_cs＝9.01d₁/2，d为悬沙代表粒径；

U_cb－底沙止动流速(m/s)，U_cb＝9.01D₁/2，D为底沙代表粒径；

S－平均落潮含沙量(kg/m³)；

k－挟沙力系数，取k＝4.0；

α－河岸与河底的相对稳定系数，取1.0；

β－涌潮系数，β取1.0；

比较河道水面宽度B和平均潮流量时水面宽度b，若b＞B，则按宽度B束窄河床，以减少河口水流分汊；如b小于或等于B则按b作为整治河宽。

建设水闸枢纽的措施是指建设集“挡潮、通航、防洪”功能于一体的河口水闸枢纽，由水闸段、船闸段和两岸连接段三大部分组成；在每个月的大潮期间，高潮位时关闭水闸，落潮低潮位阶段时打开水闸，利用开闸期间落潮流冲刷河道及河口。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种滨海淤积型河道综合治理方法，其特征在于，根据安全泄洪断面指导流域上游、中游和河口的治理方法，步骤如下：

步骤1：根据堤防设计规范和堤防须满足的景观高度确定河道的断面平均水位；

步骤2：根据一维圣维南方程组确定河道断面流量Q_i和过水面积A_i；

步骤3：对流域上游区采用流域调蓄的方法，实行高水截排、蓄滞洪区、流域调蓄设施联合调度的措施，控制上游河道的断面流量为Q_i；

对流域中游段采用河道疏挡的方法，实行清障清淤和堤防提升的措施，控制中游河道的过水面积为A_i；

根据步骤2计算结果对流域河口区采用河口控导的方法，对河口实行泄洪整治和建设水闸枢纽的措施。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1是根据满足景观要求的堤防高度，利用堤防设计规范的计算方法反推设计水位，得到河道流域沿程水面线，进而确定河道的断面平均水位。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2中，通过一维圣维南方程组求解沿程断面流量Q_i和过水面积A_i：

连续方程

动量方程

式中：

Z——断面平均水位；

Q_i——断面流量；

A_i——过水面积；

B——河道水面宽度；河道水面宽度通过遥感卫星影像获取；

x、t——x为断面起始位置到当前断面的距离，t为计算起始时刻到当前时刻的时长；

q——旁侧入流，负值表示流出；

β——动量校正系数；

g——重力加速度；

S_f——摩阻坡降，S_f＝g/C²，C为谢才系数；

u_l——单位流程上的侧向出流流速在主流方向的分量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3中，对河口实行泄洪整治具体为：

泄洪整治是指河口汊道整治，首先根据窦国仁潮汐河口河相关系公式得到平均潮流量时水面宽度b：

式中：

b－平均潮流量时水面宽度(m)；

Q－平均落潮流量(m³/s)；

U_cs－悬沙止动流速(m/s)，U_cs＝9.01d₁/2，d₁为悬沙代表粒径；

U_cb－底沙止动流速(m/s)，U_cb＝9.01D₁/2，D₁为底沙代表粒径；

S－平均落潮含沙量(kg/m³)；

k－挟沙力系数，取k＝4.0；

α－河岸与河底的相对稳定系数，取1.0；

β－涌潮系数，β取1.0；

比较河道水面宽度B和平均潮流量时水面宽度b，若b＞B，则按宽度B束窄河床，以减少河口水流分汊；如b小于或等于B则按b作为整治河宽。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤3中，建设水闸枢纽的措施是指建设集“挡潮、通航、防洪”功能于一体的河口水闸枢纽，由水闸段、船闸段和两岸连接段三大部分组成；在每个月的大潮期间，高潮位时关闭水闸，落潮低潮位阶段时打开水闸，利用开闸期间落潮流冲刷河道及河口。

6.一种滨海淤积型河道综合治理系统，其特征在于，该系统是根据安全泄洪断面指导流域上游、中游和河口的治理方案，包括以下模块：

断面平均水位获取模块：根据堤防设计规范和堤防须满足的景观高度确定河道的断面平均水位；

断面流量及过水面积计算模块：根据一维圣维南方程组确定河道断面流量Q_i和过水面积A_i；

流域调蓄及河道疏挡调控模块：对流域上游区采用流域调蓄的方法，实行高水截排、蓄滞洪区、流域调蓄设施联合调度的措施，控制上游河道的断面流量为Q_i；

对流域中游段采用河道疏挡的方法，实行清障清淤和堤防提升的措施，控制中游河道的过水面积为A_i；

泄洪整治和水闸建设枢纽治理模块：根据断面流量及过水面积计算模块计算结果对流域河口区采用河口控导的方法，对河口实行泄洪整治和建设水闸枢纽的措施。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，断面平均水位获取模块是根据满足景观要求的堤防高度，利用堤防设计规范的计算方法反推设计水位，得到河道流域沿程水面线，进而确定河道的断面平均水位。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，断面流量及过水面积计算模块中，通过一维圣维南方程组求解沿程断面流量Q_i和过水面积A_i：

连续方程

动量方程

式中：

Z——断面平均水位；

Q_i——断面流量；

A_i——过水面积；

B——河道水面宽度；河道水面宽度通过遥感卫星影像获取；

x、t——x为断面起始位置到当前断面的距离，t为计算起始时刻到当前时刻的时长；

q——旁侧入流，负值表示流出；

β——动量校正系数；

g——重力加速度；

S_f——摩阻坡降，S_f＝g/C²，C为谢才系数；

u_l——单位流程上的侧向出流流速在主流方向的分量。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，泄洪整治和水闸建设枢纽治理模块中，对河口实行泄洪整治具体为：

泄洪整治是指河口汊道整治，首先根据窦国仁潮汐河口河相关系公式得到平均潮流量时水面宽度b：

式中：

b－平均潮流量时水面宽度(m)；

Q－平均落潮流量(m³/s)；

U_cs－悬沙止动流速(m/s)，U_cs＝9.01d₁/2，d₁为悬沙代表粒径；

U_cb－底沙止动流速(m/s)，U_cb＝9.01D₁/2，D₁为底沙代表粒径；

S－平均落潮含沙量(kg/m³)；

k－挟沙力系数，取k＝4.0；

α－河岸与河底的相对稳定系数，取1.0；

β－涌潮系数，β取1.0；

比较河道水面宽度B和平均潮流量时水面宽度b，若b＞B，则按宽度B束窄河床，以减少河口水流分汊；如b小于或等于B则按b作为整治河宽。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，泄洪整治和水闸建设枢纽治理模块中，建设水闸枢纽的措施是指建设集“挡潮、通航、防洪”功能于一体的河口水闸枢纽，由水闸段、船闸段和两岸连接段三大部分组成；在每个月的大潮期间，高潮位时关闭水闸，落潮低潮位阶段时打开水闸，利用开闸期间落潮流冲刷河道及河口。

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