關(guān)川河(安家莊段)堤防工程中的河床河相關(guān)系及穩(wěn)定性分析

1、關(guān)川河（安家莊段）堤防工程中的河床河相關(guān)系及穩(wěn)定性分析摘要：定西市安定區(qū)關(guān)川河，由于歷史上經(jīng)常出現(xiàn)洪澇災害，對當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活造成了嚴重的威脅。本文從河道的橫斷面、縱斷面及平面3各方面分析了目前關(guān)川河河床河相的形態(tài)及穩(wěn)定性，以為后期的河道治理做理論方面的支撐。關(guān)鍵詞：關(guān)川河堤防工程河床河相關(guān)系穩(wěn)定性分析甘肅省定西市安定區(qū)所屬東河和西河交匯后的關(guān)川河，是安定區(qū)最大的河流，主流全長180km。關(guān)川河在安定區(qū)境內(nèi)長54km,位于東徑104°12104°24北緯35°3齊35°57，總流域面積3511km2。關(guān)川河安家莊段河道位于安定區(qū)鳳翔鎮(zhèn)，由于防護區(qū)所處流

2、域上游為黃土丘陵溝壑區(qū)，流域內(nèi)植被覆蓋差，沖溝發(fā)育，河道兩岸均為土坎陡岸，天然斷面沒有抵御洪水侵蝕的能力，洪水暴漲暴落沖刷岸沿，引起大面積的崩塌，使岸沿不斷向后退縮，經(jīng)過多年的沖蝕變遷，多處形成牛軛”溝岸擴張，臺地退縮，不斷蠶食著有限的土地資源，嚴重威脅著兩岸臺地上的農(nóng)作物和學校及居民的生命財產(chǎn)安全。多年來洪災對該段境內(nèi)造成的危害較為嚴重，累計死亡人數(shù)2人、大家畜16頭，沖毀、倒塌房屋6間，沖毀農(nóng)田333hm2,公路、通訊、電力、水利等基礎(chǔ)設(shè)施均遭到不同程度的損壞，受災面積達2667hm2,被洪水沖走糧食4萬kg,致使減產(chǎn)糧食16萬kg。目前區(qū)內(nèi)洪水災害已嚴重威脅當?shù)剞r(nóng)村正常的生產(chǎn)、生活，洪災

3、對當?shù)厝嗣袢罕姷纳敭a(chǎn)造成嚴重危害1自然概況關(guān)川河流域地處內(nèi)陸，屬中溫帶半干旱山區(qū)。據(jù)定西市氣象站29年實測資料分析，多年平均氣溫6.7C，最大凍土深度97cm，多年平均蒸發(fā)量992mm,多年平均降雨量386.6mm,降雨量由北部向南漸增，多年最大平均風速12m/s。工程區(qū)下游8km處有巉口水文站，水文站實測年最大洪峰流量系列有19572000年共44年資料，加入歷史洪水組成不連續(xù)洪水系列，實測系列中1963年洪水流量828m3/s為最大，歷史調(diào)查洪水為1893年洪水，流量678m3/s為次大。2河床河相關(guān)系及穩(wěn)定性分析河床演變的根本原因是輸沙的不平衡，進一步的深層原因是動床水沙兩相流的內(nèi)在

4、矛盾和不恒定流外部條件（進口水沙條件、出口侵蝕基點條件和河床周界條件）?？v向輸沙不平衡將引起河床縱向變形，橫向輸沙不平衡將引起河床橫向變形，局部輸沙不平衡將引起河床局部變在水流長期作用下形成的河床，其形態(tài)有一定的規(guī)律，大量資料表明，表征河床形態(tài)的水深、河寬、比降等，與來水來沙條件及河床地質(zhì)條件之間，有一定函數(shù)關(guān)系，這種關(guān)系便稱河相關(guān)系。河相關(guān)系采用橫斷面、縱斷面及平面3種形式表示。2.1河道橫斷面河相關(guān)系及穩(wěn)定分析河道橫斷面河相關(guān)系式為：Z=(2-1)式中：Z河相關(guān)系數(shù)；B、H造床流量下的水面寬及平均水深(m)經(jīng)過對治理段河道13個斷面分析計算，河道河相系數(shù)Z分別為4.2，因此，可以判斷該河道

5、屬蜿蜒型河段(蜿蜒型河道Z為24,游蕩型河道Z為2030,較為順直的過渡性河段為812)。河道橫向穩(wěn)定系數(shù)按下式計算：©b=(2-2)式中：©b向穩(wěn)定系數(shù)；Q造床流量，122.5m3/s;J縱比降，2.1%。；B相當造床流量的平均河寬。經(jīng)計算，防護區(qū)河道橫向穩(wěn)定系數(shù)為©b=0.576與河床演變與整治一書中對黃河與長江不同河段及河型的橫向穩(wěn)定系數(shù)進行類比分析，表明該段防護區(qū)河道橫向穩(wěn)定性不好。2.2河道縱斷面河相關(guān)系及穩(wěn)定性分析工程區(qū)內(nèi)河道屬窄深式河道，主流擺動不定，汛期洪水對兩岸的沖刷淘蝕較為嚴重，加之現(xiàn)有河道部分地段過水能力不足，河岸不穩(wěn)定，由此造成洪水漫灘現(xiàn)象

6、，嚴重威脅著兩岸人民群眾的生命財產(chǎn)安全。經(jīng)實測，本治理段河道河床平均比降為J=2.1%=0.0021根據(jù)河床特性，糙率n取0.035。河道縱向穩(wěn)定系數(shù)按下式計算：©h=(2-3)式中：©h縱向穩(wěn)定系數(shù)；d床沙平均粒徑，根據(jù)實驗資料d50=1.9mm;j縱比降。經(jīng)計算，本防護區(qū)內(nèi)的縱向穩(wěn)定系數(shù)©h為0.826,與河床演變與整治一書中對黃河與長江不同河段及河型的縱向穩(wěn)定系數(shù)進行類比分析，表明該防護區(qū)段的河道縱向穩(wěn)定性較好。2.3河道平面河相關(guān)系分析及幾何形態(tài)河道平面河相關(guān)系也叫穩(wěn)定河灣，主要反映河灣平面與河道特征之間的關(guān)系。在本防護區(qū)內(nèi)共有較大彎道3個，經(jīng)過對3個天然彎道的河灣形態(tài)特征值的系數(shù)計算，本防護區(qū)內(nèi)的河灣形態(tài)特征值系數(shù)基本在蜿蜒型河道的規(guī)范區(qū)間內(nèi)，表明項目區(qū)河道屬于蜿蜒型。3結(jié)語近幾十年來，由于洪水災害頻繁，洪災對區(qū)內(nèi)人民的生產(chǎn)和生活構(gòu)成了嚴重的威脅，每逢洪水來臨，洪水沖毀道路、農(nóng)田，造成人員、牲畜傷亡，近年來由于扶貧工作力度加大，經(jīng)濟開始快速增長，沿岸水利設(shè)施的修建，使得農(nóng)業(yè)耕地面積穩(wěn)步增長。通過上文對甘肅省定西市關(guān)川河(安家莊段)河床河相關(guān)系及穩(wěn)定性分析，根據(jù)河道現(xiàn)狀，流域的生態(tài)環(huán)境綜合調(diào)查以及結(jié)合該流域的地形特征，并經(jīng)過防洪工程的水力計算，采取基本順應(yīng)原河勢