工程碩士論文:關於黃河下游柳園口險工工程整治方案的探索

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1 河段概況

工程碩士論文:關於黃河下游柳園口險工工程整治方案的探索

柳園口險工位於黃河下游花園口至夾河灘河段,兩岸堤距5~15km,北岸爲1855年銅瓦廂決口改道形成的高灘,寬4km,平均高程81.50m,南岸爲現行河槽。由於這一河段爲典型遊 !河道,河段上下游均爲寬河道,平面形態具有水流分散、極易遷徙、沙洲棋佈、漢河衆多的特點,河段本身受兩岸整治高程控制常分兩股河槽,主流此消彼長變化頻繁。河道比降0.18%。河槽間低灘時存時消,平均高程81.35m。灘內有控導(護灘)工程、村莊、避水臺(村臺、戶臺)、生產堤、串溝、窪地、堤河、樹林等。

 2 存在的主要問題

2. 1柳園口來流問題從柳園口險工多年的靠河隋況來看,柳園口險工靠河的人流主要來自黑崗口險工方向。歷史規劃也曾把黑崗口和柳園口作爲—個大的彎道來處理。 1993年汛後,花園口流量1000m3/s時,主流在黑崗口蓋壩以上灘地坐灣後形成秤鉤灣,折向黑崗口險工與高朱莊工程之間的堤防平工段長達830m的空襠,造成空襠處高灘坍塌寬度達300m,迫搶修了8個垛後才使險隋得到控制。1994年汛前,主溜在黑崗口蓋壩前坐灣,在黑崗口閘以上主溜北移,河走北路,柳園口險工開始脫河。

2.2柳園口險工不能形成—個完整的.彎道柳園口閘門(33壩)以上工程與高朱莊護灘工程基本是沿老灘沿修建,平面型式凸凹不平,基本成直線型,34壩以下各壩逐漸變長凸出,柳園口險工平面型式總體呈上平下凸型,不能形成—個平順的彎道。90年代,柳園口險工是和黑崗口險工作爲—個彎道來進行規劃的,黑崗口險工是彎道上段,柳園口險工是彎道下段,負責挑、送溜作用。

實現微彎治理後,柳園口險工上段迎、調溜條件並不好,基本沒有彎道調流段,起不到河道整治工程的作用。

 3 柳園口河段整治方案

3.1柳園口39壩下延根據近些年河勢情況,自黑崗口下延和頃河街控導工程修建並不斷完善以來,柳園口險工河段河勢逐步滾向柳園口險工方向,並於2006年柳園口險工39壩4支壩開始靠溜,在柳園口險工39壩4支壩以下坐灣,然後沿灘地北上至大宮控導工程。

3. 2上段改造方案方案一,直接採用2006年規劃治導線,改建柳園口險工上段工程柳園口險工引黃閘門以上壩垛長短不一,只能起到保護堤防的作用,不能保證迎溜和導溜。按照《黃河下游遊蕩性河段河道整治研究報告》推薦的規劃治導線,在柳園口閘門以上修建杉P園口上延控導工程,使杉P園口上延控導工程和柳園口下延控導工程共同組成—個彎道。

具體的方案是:對柳園口險工上部的25-27壩進行改建,使丁壩頭位於治導線上,並在25壩上生根修建柳園口上延工程。上延工程沿治導線佈置500m導溜段,再沿直線段佈置1000m作爲藏頭段。

該方案的優點是:

3.2.1充分利用了柳園口的現有工程,減少了修建工程的數量。

3.2.2使柳園口閘位於彎道導溜段,對柳園口閘引水機率有了很大保證。

缺點是:

3.2. 3柳園口險工彎道導溜長度較短,只有1000m多一點,水流不能進行很好的調整。

3.2.4截斷了柳園口險工上部灘區水流的退路,影響灘區安全生產。

方案二,改建柳園口險工29壩以上壩垛根據杉P園口險工現在的平面佈置型式,柳園口險工上段工程各壩垛多是依堤防工程修建,起着保護堤防安全的作用,各工程長度不一,不能於下段工程組成—個平滑的彎道。按照《黃河下游遊蕩性河段河道整治研究報告》推薦的規劃治導線,對柳園口29壩以上各壩垛進行改建,使杉P園口上延控導工程和柳園口下延控導工程共同組成—個相對順滑的彎道。

具體的方案是:對柳園口險工上段的1-27壩進行改建,對25~27壩進行接長,並把1-23垛改建爲6道丁壩,使丁壩頭位於治導線上工程佈置型式爲:對上段進行改建後,與柳園口下段組成—個彎道型式。

方案優點:充分利用柳園口現有險工壩垛,工程量小,柳園口工程彎道爲—個連續彎道,有利於迎溜、送溜及水流調整。

方案缺點:彎道段長度短,水流調整不充分,不利於對河勢的調整;改建丁壩較長,不利於防汛搶護。

方案三,以柳園口險工39壩爲切點調整杉P園口彎道維持39壩以下的直線送溜,對39壩以上工程進行彎道調整。調整後柳園口彎道治導線參數如下:

工程佈置型式爲:將37壩和38壩接長至治導線,在37壩生根修建杉P園口上延工程,沿治導線佈置1500m,再修建直線段1000m。由於工程下首直線送溜段只有450m,爲保證送溜穩定,再下延500m。

該方案的優點是柳園工程彎道爲一個連續彎道,彎道長、半徑大,導溜條件好。缺點是:治導線離柳園口閘門較遠,需要建引渠;直線送溜段較短只有450m。

方案四,以柳園口險工35壩爲切點調整柳園口彎道維持35壩以下的直線送溜,對35壩以上工程進行彎道調整。調整後杉P園口治導線參數如下:

工程佈置型式爲:在29壩前沿治導線向上遊佈置1000m,再沿直線上延1000m作爲藏頭段。

該方案的優點是:治導線利用柳園口工程較多;治導線離柳園口閘近,有利於引水。

3.3方案比較柳園口險工平面彎道型式改造的四種方案各有有缺點。由於黑崗口下延控導和順河街控導工程已建設完成,河勢也正在向規劃的方向發展。但影響河勢的因素很多,包括水沙條件、邊界條件等。把柳園口工程改造成一個合理的彎道型式、使之能有效的控導河勢、穩定流路,是本次研究的目標。根據模範河段成功經驗,一般平面佈置較好的工程長度在4500m左右。其中,藏頭段佔1/4,迎、導溜段佔1/2,送溜段佔1/4。這種形式的工程佈局基本能夠滿足河勢上提下挫變化,並控制溜勢。

方案一,按照《黃河下游遊蕩性河段河道整治研究報告》推薦的治導線在柳園口閘門以上修建柳園口上延控導工程,充分利用了柳園口險工的現有工程,能夠減小工程量、節約投資,並對柳園口閘引水非常有利。但該方案人流偏上,入灣曲率半徑小、彎道導溜段短,不利於導溜。

該方案下延工程500m,接長丁壩2道,修建上延工程2000m。

方案二,維持治導線不變,下延工程500m,並對柳園口險工29壩以上壩垛進行改建,修建長丁壩,修建長丁壩8道。