基于Mike 11模型的良白路
——鐵東路箱涵防洪評價計算分析

徐海娟 深圳市水務規劃設計院股份有限公司

1.工程概況

1.1 建設項目概況

良白路——鐵東路擬建箱涵位于沙灣河一級支流白泥坑水上游河道，對應泥坑水河道樁號BN1+398.25～BN1+452.85范圍內，所在河道斷面型式為梯形斷面，該段設置兩孔箱涵，單孔寬6m、高3m，箱涵底高程43.35m，箱涵內頂高程46.35m，全長54.6m。

1.2 河道概況

白泥坑水屬于沙灣河一級支流，發源于京九鐵路與機荷高速交匯處，在丹平公路西側深鄂機磚廠附近有東深渠支流匯入，向南于埔地下污水處理廠東南側匯入沙灣河，流域集雨面積2.23km2。

東深渠原為東深供水工程引水渠，起于雁田水庫庫尾五號副壩45.9m標高水閘處，由東北向西南流經白泥坑濕地，穿丹平公路后分為兩支，右支向西南匯入白泥坑水，左支向南分流，在丹竹頭電站處分兩條路徑匯入沙灣河干流，東深渠分流口控制斷面以上流域集雨面積1.46km2。

2.洪水計算

2.1 設計暴雨

采用《廣東省暴雨參數等值線圖》暴雨查圖法進行設計暴雨分析計算。根據設計暴雨的地區分布規律，選取Cs/Cv=3.5，查圖得各時段的設計暴雨均值及相應的變差系數Cv值，采用P-Ⅲ型理論頻率曲線，計算不同時段年最大設計暴雨，成果見表1。

表1 設計暴雨成果表

2.2 設計洪水

根據設計暴雨成果，采用《廣東省暴雨徑流查算圖表》（使用手冊）中綜合單位線法推求河道各控制斷面設計洪水。根據《廣東省暴雨徑流查算圖表》（使用手冊），查得本流域的暴雨分區屬于珠江三角洲Ⅶ分區。

2.2.1 不考慮東深渠分流

采用綜合單位線法計算河道各控制斷面設計洪水，成果見表2。

表2 不考慮東深渠分流下河道各控制斷面設計洪水

2.2.2 考慮東深渠分流

采用分流比試算法計算東深渠分流至東深分流渠分流比。該方法根據東深渠分流口及左右分汊河道實測斷面，先假設分流比，根據左右分汊河道的水位流量關系，計算左右分汊河道各頻率的水位，進而采用Mike11水動力模型向上游推算水面曲線，直至分流口處水位相等，即確定東深渠與東深分流渠分流比。根據東深渠左右分汊河道分流比，進一步確定東深渠分流下各控制斷面設計洪水，成果見表3。

表3 考慮東深渠分流下河道各控制斷面設計洪水

3.壅水分析

3.1 Mike11 數學模型原理

本次采用MIK E11數學模型中的水動力學模型（HD Model）對建設箱涵前后的水面線進行計算。Mike11 HD水動力學模型是Mike11的核心模塊，其理論基礎是圣維南方程，由連續方程和運動方程組成:

式中，Q為過流流量；x為空間坐標；A為過流斷面面積；t為時間坐標；q為單位長度旁側入流流量；α為動量校正系數；h為水位；C為謝才系數；g為重力加速度；R為水力半徑。

3.2 邊界條件

MIKE11 數學模型上游為流量邊界條件，下游為水位邊界條件。本次上游邊界采用河道50年一遇設計洪水成果，下游邊界根據《深圳市沙灣河流域水環境綜合整治工程初步設計報告》（2015年），白泥坑水河口50年一遇的設計水位為37.98m。

河道糙率根據《水力計算手冊》所列河道糙率取值，漿砌石材質斷面糙率n取0.015～0.025，混凝土材質斷面糙率n取0.012～0.018，良白路-鐵東路箱涵斷面糙率取值0.015，箱涵下游河道斷面多為混凝土材質，糙率取0.016，箱涵上游為天然河道段，糙率取0.030。

3.3 模型結果分析

根據邊界條件，采用Mike11一維水動力模型計算分析建設箱涵前后的水面線。模型模擬范圍長約2.29km，其中上游邊界距離擬建箱涵約0.84km，下游邊界距離擬建箱涵約1.40km。建設箱涵前后河道水面線成果對比如表4所示。

由表4可知，在50年一遇設計洪水標準下，良白路-鐵東路箱涵上游水位有一定水位壅高，最大水位壅高為0.002m，壅水曲線全長424m。

表4 建設箱涵前后河道水面線成果對比表

4.結論

（1）不同重現期來水條件下，東深渠左、右分汊分流比較穩定，分流口右分汊占總流量的47%左右，其中考慮東深渠分流后，白泥坑水50年一遇洪峰流量為58.4m3/s。

（2）擬建箱涵建成后，當發生50年一遇洪水時，白泥坑水上游最大水位壅高為0.002m，壅水曲線全長424m，下游河道水位無明顯變化。因此，箱涵建成后不會對河道行洪安全造成明顯不利影響。