防洪治涝设计在水利工程规划中的应用

　　探究水利工程规划中的防洪治涝设计

　　摘要：大部分地区幅员辽阔, 水资源分配不均, 因此, 要加强水利工程建设, 水利工程不仅可以解决水资源有效配置问题, 而且对防洪治涝有重要作用, 洪水灾害严重影响国民经济发展, 威胁国家生命安全, 因此, 在水利建设过程中, 有必要进一步完善防洪治涝的规划设计理念, 使整个水利工程规划得以实际应用。对于相关领域科研工作者和同行业工作人员具有十分重要的参考意义。

　　关键词：水利工程; 规划; 防洪治涝设计;

　　收稿日期：2019-7-1

　　Received： 2019-7-1

　　1 引言

　　用于防洪的一些常用技术是安装岩石护坡, 岩石裂缝, 沙袋, 维持植被的正常坡度或在较陡的山坡上施用土壤水泥以及建造或扩大排水渠道。其他方法包括堤坝, 堤坝, 水坝, 保留或滞留盆地。洪水是由许多因素造成的:强降水, 严重的水风, 异常的高潮, 海啸, 或水坝, 水位, 保留池或其他含水结构的失败。许多河流都会发生定期洪水, 形成一个被称为洪泛平原的周边地区。在下雨或下雪时, 一些水被保留在池塘或土壤中, 一些被草和植被吸收, 一些蒸发, 其余的作为地表径流在陆地上行进。当池塘, 湖泊, 河床, 土壤和植被无法吸收所有水时, 就会发生洪水。然后水流出陆地的数量不能在溪流通道内运输或保留在天然池塘, 湖泊和人造水库中。大约30%的降水以径流小的形式出现, 并且这些量可能会因积雪融化而增加。河水泛滥通常是由大雨引起的, 有时因融雪而增加。在很少或没有提前警告的情况下迅速上升的洪水称为暴洪。暴雨通常是由相对较小的区域的强降雨造成的,

　　2 水利工程规划中的防洪治涝设计

　　粗糙度增加的主要原因是通过通道输送的床载沉积物。洪水过后, 在通道下游端形成的沉积物三角洲中观察到直径达12cm的巨石。如果不考虑床形状粗糙度的影响, 这种规模的砾石和巨石就足以引起粗糙度的增加, 这种增加是通过增加通道床层的能量损失来观察到的。许多河流地貌的研究人员已经证明了天然河流中河床负荷大小与河道粗糙度之间的关系。回想起来, 在混凝土通道中观察到的粗糙度的增加并不令人惊讶。在洪水流量大的地方, 大量的沉积物被调动并通过天然水道向下游输送。不能防止该床材料进入混凝土通道部分, 并且所有这些材料都在整个通道长度上传送而没有在任何部分中沉积的机会。然而, 在天然河流中, 由于移动的床层材料的尺寸, 超临界流量很少发生在长河中。未考虑河道床侵蚀和沉积, 目前使用的清水分析设计程序没有考虑洪水过程中发生的通道形态的显着变化。在人为拉直的通道中重新蜿蜒可能导致堤坝失效。然而, 对洪水水位的最显着影响是河道床的变化。在设计洪水事件之前, 人工渠道的水文设计标准为高-前期降雨量。在加利福尼亚州和许多其他地方, 这为大量碎屑坡道和泥石流创造了条件。大量的沉积物和碎屑被引入支流, 并可能导致床的显着加重, 特别是在洪泛区已经开发的地方, 消除了自然沉积物的存储区域。这可能会增加洪水高度并导致洪水路径与预测的洪水路径大不相同。故在水利工程的防洪治涝规划设计中, 要充分考虑河床或排涝通道床粗糙度的影响。

　　在下游, 通道床在洪水过程中会降解, 使洪水高度降低到低于清水分析预测的水位。目前的设计标准没有认识到在减少洪水水位时保持通道中的天然沙床的益处。这导致了洪水控制项目的建设, 例如洛杉矶河防洪通道, 这些通道混凝土铺设了通道床, 防止了大洪水中的冲刷。没有考虑到碎片, 通道的设计通常忽略或低估浮动碎片在增加洪水高度中的作用。在加利福尼亚州和许多其他地区, 大洪水可能携带大量的碎片, 如连根拔起的植被和树木, 栅栏和部分结构。在较小的河流上, 这与沉积物相结合, 总是阻碍或完全阻碍中小型涵洞的水力效率。在主要通道的下游, 桥梁和涵洞可能部分受阻, 导致上游洪水高度显着增加。在大洪水期间的一些小溪中, 水面剖面实际上是被遮挡的涵洞和回水池的阶梯。低估维护要求, 工程认识到防洪工程的设计主要是选择适当的通道几何形状的问题。然而, 排涝通道几何形状的选择, 反过来将导致忽略了在确定改良河流中的洪水高度时流量, 沉积物和植被如何相互作用的考虑。对实际维护要求进行的分析很少。相反, 关于河流的几何形状和通道粗糙度, 通常是先通过假设的, 并且这些假设是作为通道的维护要求而施加的, 不管它们是否具有成本效益。根据对低梯度自然流的粗糙度值的某种主观解释, 设计工程师可以确定在河床和堤岸中不允许种植植被, 并且任何在那里生长的植物必须定期移除作为一部分。暴露在阳光下的宽梯形通道床是柳树和香蒲等河岸植被的理想苗圃, 移除成本可能很高。通常情况下, 当地的防洪区没有足够的资金进行维护, 每隔几年而不是每年进行一次规定性维护, 从而节省资金。这可能导致植被在一个对流动具有最大阻力的状态下进行人工养殖-在河道床中形成短密集的丛生植被。故防洪治涝规划设计中, 还应充分考虑通道床的维护清理。

　　水利工程综合规划设计流程:必须考虑所有重要的水文, 地貌, 生态和经济因素, 而不是将设计作为单一问题。这通常需要涉及传统理念之外的一系列功能。明确设计目标, 它们通常包括以下内容:减少洪水损害 (以这种方式陈述这一目标非常重要, 而不是洪水的模糊和不可能的“控制”) ;保护或恢复河岸生态系统;提供休闲设施;沿着小溪走廊增强土地价值。理解物理系统:这意味着开发对特定流域的自然水文和地貌的理解, 然后确定人类对这些物理过程的过去和未来可能的影响。这种理解提供了为特定范围建立特定设计标准的环境。实施综合设计:综合设计不仅要考虑河流改造对防洪的影响, 还要充分结合排涝通道的设置。通常, 这些包括:对水文和河流形态的下游影响;流域未来变化对水文和沉积物输送的影响;河岸植被管理与渠道水力学之间的关系;对季节性流量的影响;对地下水位和补给的影响;对渔业的影响;流速变化对堤岸侵蚀, 下切和上游排水系统的影响;规划洪水管理系统任何部分失效的后果, 例如堤坝失效或涵洞阻塞;考虑到河流走廊的演变, 设计以最大限度地减少长期维护需求。根据性能标准制定维护计划:目前用于洪水控制通道维护的方法通常是规定性的。通常, 河道防洪治涝应结合在一起, 即在河道达到防洪要求的同时, 往往要考虑河道与河道两侧区域的排涝通道相结合, 而排涝通道的几何形状应满足过流要求, 坡降应与河道河床及河岸高程充分结合, 且应考虑排涝通道的管养, 确保通道内的淤积物、植被生长能得到有效控制。

　　综上, 在水利工程规划设计中, 往往将防洪、治涝及其他功能需求充分结合。经过以上分析, 排洪通道床的粗糙度、几何形状、维护清理、生态环境等都是其功能发挥的重要影响因素。

　　3 案例分析

　　韶关市区旧堤改造加固及环境改造工程位于韶关市市区河道, 改造加固旧堤全长9.372km, 范围为北江左岸自汽车城至浈江左岸的帽峰桥段。本次堤防加固规划设计主要以加固为主, 以缓解市区涝灾为辅, 统盘考虑防洪安全、城市景观、古迹保护、交通航运、生态环境及社会安定等各方面的因素。最终确定在堤防加固墙顶设置慢性系统, 在堤脚设置排涝口, 在人口密集段设置亲水平台, 形成一个防洪、排涝、景观、休闲的防洪工程, 该规划设计理念已应用到实际工程中, 并已发挥重大作用。主要还是其主题充分体现了水利工程规划设计要结合防洪治涝、景观、休闲等综合功能的理念。

　　参考文献

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