復雜邊界條件下穿河倒虹吸行洪口門寬度方案比選

□楊鋒

復雜邊界條件下穿河倒虹吸行洪口門寬度方案比選

□楊鋒

山前沖積扇河道往往河床游蕩，沖溝分散，沙洲密布，流路散亂，邊界條件十分復雜，如何合理確定穿河倒虹吸的行洪口門寬度，是工程成敗的關鍵。本文以南水北調中線工程總干渠南沙河倒虹吸為例，比選行洪口門寬度方案，供類似工程參考。

行洪口門；數學模型；物理模型

南沙河倒虹吸工程位于河北省沙河市高店村東北2km處的南沙河上，工程由南段倒虹吸、中間明渠、北段倒虹吸組成，全長4335m，其中南、北段倒虹吸管長分別為1070m和870m。倒虹吸為1級建筑物，設計流量230m3/s，加大流量250m3/s，防洪標準為100年一遇洪水設計，300年一遇洪水校核。

1.河道形態

倒虹吸軸線上下游16km的河段范圍內，上游段長約3km，處于山區向丘陵平原地帶的過渡帶，河道平均寬度2000m左右。中游河段長7～8km，處于丘陵向平原的過渡帶，河道擴展平均寬度4.0km左右，河床內開始出現江心洲，洲長約6km，最寬處2～2.5km，洲面平均高程高于兩側河床1.5～2m，江心洲的存在使河道分成南北兩汊。下游河段長約5～6km，河寬由4km減至京廣鐵路橋處1km左右，此段河道寬淺多沙，灘槽高差較小，主槽不明顯，斷面不規整，沙洲基本消失。

2.行洪口門寬度確定

南水北調中線總干渠與南沙河交叉斷面處，河道被江心洲一分為二，分為南、北兩汊河道。工程所在河段的水流流勢流態復雜，同時受兩汊河道分流比、沖刷、雍水等因素的影響，口門寬度確定的難度大大增加。為確定合理的口門寬度，本工程先后采用常規水力學計算、二維水沙數學模型試驗和動床物理模型試驗等多種方法進行分析。……