规划水厂取水口河道特征水位计算与分析VIP专享VIP免费

第12期2012年12月广东水利水电GUANGDONGWATERRESOURCESANDHYDROPOWERNo.12Dec．2012规划水厂取水口河道特征水位计算与分析穆杰1，符传君2，涂向阳3(1．天津大学建筑工程学院，天津300072;2．海南省水文水资源勘测局，海南海口570203;3．珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广东广州510611)摘要:介绍了昌化江规划河段水厂取水口所在的地区及昌化江流域的概况，明确了拟建水厂取水口供水保证率和供水水质安全要求，建立了以Saint－Venant方程组为基础的一维河道非恒定流水动力模型，利用昌化江下游河道设计洪水水面线对模型进行率定和验证，并对规划河道水厂取水口进行特征水位计算，为规划水厂取水口高程提供设计依据。关键词:取水口;Newton－Raphson算法;规划河道;昌化江中图分类号:TU991.1文献标识码:B文章编号:1008－0112(2012)12－0026－04收稿日期:2012－11－20;修回日期:2012－12－02作者简介:穆杰(1988－)，女，硕士研究生，主要从事水利水电工程、工程水力学等方面的研究。河道上规划水厂取水口高程控制是水厂设计的重要内容，取水口高程设计过低，取水水质将可能受到河道泥沙的影响，由于水泵取水扬程的增加，将增加单位取水量的耗电量;取水口高程设计偏高，将会降低取水口取水保证率，枯水年份和枯水季节水厂取水量难以保障。良好的取水口选址方案应具备以下特征:①能保证取到含沙量较小的优质水量;②工程地质条件优良，施工方便;③工程造价较省;④管理维护方便，供水可靠性高。规划水厂取水口处河道特征水位是取水口设置的重要依据，本文采用实测水文资料进行频率分析，建立了昌化江中下游一维河道数学模型，通过数值模拟计算取水口处河道特征水位。以Saint－Venant方程组为基础，采用四点加权Preissmann固定网格隐式差分格式离散方程，求解时采用河网三级联解算法。利用河道设计洪水水面线对模型进行率定和验证，预测了规划水厂取水口处河道水位，为优选取水口高程提供了取水安全的技术保障。1昌化江大风村取水口河道概况1.1地形及水系特征昌化江流域位于海南岛的西南部，发源于五指山北麓的琼中县空禾岭，流域面积为5070km2，为海南省第二大流域和第二大河流。地势是东南高而西北低，流域形状为弯叶状，叉河以上宽而下游窄，上中游平均宽度约40km，叉河以下约15km。流域内大于100km2的支流有10条，其中以通什水为最大，集雨面积为660km2，石碌水流域面积546km2为次之。由于河流两岸地面一般高出河床20～30m，无大片集中低洼耕地，其河流下游河床宽阔、水流顺畅，一般洪灾面积很小，昌化江流域水系见图1［1］。昌化江河口段受潮洪混合影响较为严重，其洪水与风暴潮遭遇属潮洪混合类型，其中受洪水影响的成份较大。流域洪涝潮灾害频繁，其下游地区出海口段，洪灾损失严重。近年来，出现侵占河道、人为设障及出海口段受潮水顶托和上游暴雨洪水的共同影响，以及泥沙淤积严重等现象，在很大程度上阻滞了行洪安全。图1昌化江流域水系示意1.2水文条件昌化江流域内多年年均降水量为1540mm，自上游向下游递减。年内雨量分配极不均匀，多年平均流·62·量为136.1m3/s，相应水量为42.9×108m3。规划昌化江取水口距离下游宝桥水文站18.7km，昌化港的实测潮位资料不全，只调查到6311号台风暴潮的历史最高潮位为3.27m。引用八所验潮站的最高潮位资料系列(1979－1997年)，经与昌化港进行验潮站潮高基准面换算(八所港和昌化港潮高基准面分别在平均海面下145cm和195cm)，得到昌化港的引用资料系列，并加入昌化港历史最高潮位，采用P－Ⅲ型曲线进行设计潮位的频率计算。经适线，点线配合良好，计算结果为:Z均=2.13m，Cv=0.10，Cs/Cv=2.00，Zp=5%=2.48m。1958年在宝桥水文站上游支流石碌河上建成大(二)型水库———石碌水库，其控制面积占宝桥以上流域面积的11.8%，对下游洪水有一定的影响，但与宝桥站的实测系列基本一致;1993年建成大广坝水库，其控制面积占宝桥以上流域面积的75.5%，对下游洪水有较大影响。由于大广坝水库没有防洪库容，不能拦蓄较多洪水，只是起到调峰的作用，由于建库后系列较短，直接计算宝桥站在大广坝水库建库后设计洪水成果的精度不高，现将宝桥站1956－2005年共5...