1、目 录第1章 概 述11.1 项目背景11.2 评价依据11.3 技术路线及研究内容2第2章 建设项目基本情况32.1 建设项目概况32.1.1 地理位置32.1.2 建设标准及规模32.1.3 工程地质32.2 河道基本情况52.2.1 河道概况52.2.2 洪水特性62.3 建设项目附近工程现状72.3.1 沿河堤防情况72.3.2 沿岸其它工程7第3章 河床演变83.1 河道水沙特性83.1.1 潮汐特性83.1.2 泥沙特征93.2 河床近期演变103.2.1 河床演变与整治103.2.2 河床断面冲淤变化113.3 XX电缆货运码头建设前河段的河床演变分析173.4 XX电缆货运码头2、建设后河段的河床演变趋势预测183.4.1 拟建码头工程方案183.4.2新建码头工程附近河段的河床演变分析18第4章 防洪评价数值模拟计算204.1 洪水模拟研究方法204.2 平面二维数学模型的建立204.2.1 平面二维数学模型的理论基础204.2.2 平面二维数学模型的建立264.2.3 模型调试验证计算294.3 模拟计算工况与成果354.3.1 计算条件组合354.3.2 模拟计算成果354.4 水位壅高影响分析484.5 流速变化534.5.1 河槽流速变化534.5.2 近岸流速变化594.5.3 码头局部流场变化594.5.4 水流动力轴线变化604.6 洪水期冲淤变形影响分3、析614.6.1 一般冲淤变形分析614.6.2 局部冲淤变形分析614.6.3 工程附近河段回流区状况分析624.7 非汛期对流场及河床变形的影响分析624.7.1 日常运行对流场影响分析624.7.2 日常冲淤变形影响分析64第5章 防洪综合评价685.1 与有关规划的关系及影响分析685.2 与现有防洪标准、有关技术和管理要求适应性分析685.3 对河道行洪影响分析695.4 对河势稳定的影响分析695.5 对堤防、护岸和其他水利工程的影响分析715.6 对防汛抢险的影响分析715.7 对第三人合法水事权益的影响分析72第6章 消除或减少不利影响的措施73第7章 结论和建议757.1 结4、 论757.2 有关建议76第1章 概 述1.1 项目背景 宁波XX电缆有限公司位于宁波市北仑区北仑小港街道联合区域，濒临甬江。为提供海缆直接下海运输条件，开拓其他货物中转装卸业务，服务区域交通运输，宁波XX电缆有限公司拟在招宝山大桥以西约300米的甬江南岸选址建造一座500吨货运码头。该区域属宁波港镇海港区，紧邻甬江招宝山大桥。根据防洪法、浙江省实施中华人民共和国河道管理条例办法、河道管理范围内建设项目管理的有关规定等要求，必须分析该工程对河道行洪及两岸堤防等影响，编制河道管理范围内建设项目防洪评价报告。华北水利水电学院承担了该项目工作，为了了解码头附近的河势及泥沙冲淤状况，项目组多次派研究5、人员到现场实地勘察、调查、收集有关河道、堤防、地质及水文泥沙等资料，宁波市水利水电规划设计研究院也大力协助此项工作，通过资料分析与平面二维数值模拟分析了该建设项目对甬江河道行洪方面的影响，在此基础上编制了本报告。1.2 评价依据1.2.1 有关法律法规（1）中华人民共和国水法，2002.10；（2）中华人民共和国防洪法，1998.1；（3）中华人民共和国河道管理条例，1988.6；（4）河道管理范围内建设项目管理的有关规定，1992.4；（5）河道堤防工程管理通则，1980.10；（6）宁波市防洪条例，2001.1；（7）宁波市甬江奉化江余姚江河道管理条例，2004.10。1.2.2 技术标准6、与规定（1）水利工程水利计算规范（SL104-95）；（2）堤防工程设计规范（GB50286-98）；（3）防洪标准（GB50201-94）；（4）河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）；2004.7；（5）关于进一步加强河道管理范围内建设项目管理的通知，水利部办建管20052号。（6）本文采用的高程系统为国家85高程系统，个别采用其它高程系统时均给予相应说明1.2.3 相关技术、规划文件（1）甬江流域综合规划报告，2002.9；（2）宁波市港口总体规划，2002.11；（3）宁波市内河航道网及港口布局规划，2002.5。1.2.4 报告编写其它依据（1）建设单位有关本项目的工程可7、行性研究设计委托书；（2）宁波港务局编制的宁波港总体规划（2003.10）；（3）宁波市相关政府部门编制的北仑新区总体规划（2001-2020）、宁波市北仑新区东片区发展战略规划（2003.12）；（4）交通部颁发的港口工程设计标准、规范；（5）宁波XX电缆有限公司货运码头工程可行性研究报告，上海港湾工程设计研究院 ，2007年8月。1.3 技术路线及研究内容根据项目合同、工作大纲，本项目技术路线及研究内容包括：1、利用近期研究河段河道实测水下地形资料，分析该段河道的演变情况及冲淤变化，预测码头工程建成后，码头上下游附近河段可能的演变趋势。2、建立反映潮汐作用的平面二维水沙数学模型，计算不同洪8、潮频率组合条件下，码头工程对河道行洪的影响。3、根据二维水沙数学模型成果，研究河段工程前后的河势、水位、流场、冲淤及水流动力轴线的变化，分析码头建设对河势稳定、堤防安全、防汛抢险、现有和规划中防洪标准及水利工程的影响。4、综合分析成果，从行洪的角度，对XX电缆有限公司货运码头工程作出总体评价，并提出消除或减小不利影响的措施及建议。第2章 建设项目基本情况2.1 建设项目概况2.1.1 地理位置拟建工程地处北仑小港街道联合区域，位于招宝山大桥以西约300米的甬江南岸，见图1。该处水路距镇海口约4公里，陆路与江南公路相接，接线距离近，交通便捷。该区域属宁波港镇海港区，处于甬江入海口河段，一般情况9、下候潮可通行5000吨的船舶。港区内波浪较小，具有完备的助航设施，在甬江内和七里峙均有锚地，可供大小船舶锚泊。该处通过港池疏浚修建500吨级泊位，地理位置基本满足要求，且岸线后方陆域宽阔，对发展港口堆存、仓储和滨海工业有利，具有较好的建港条件。码头地理位置见附图1。 图2-1-1 拟建码头工程所在位置2.1.2 建设标准及规模该工程为宁波XX电缆有限公司货运码头建设工程，该项目拟用岸线77米，建设500吨级码头一座，码头前沿水深-3.8米，工程全部完成后可形成年吞吐能力：电缆60万米，其它货物12万吨。陆域占地面积：1211m2。主要技术指标见表2.1XX电缆有限公司货运码头新建工程平面总体布10、置与立面布置见附图2、附图3。2.1.3 工程地质码头工程位于甬江右岸，码头部分处于凸岸浅滩区。码头水域地形泥面平缓，向江中心线缓倾。码头区水下泥面标高为+0.1m左右，该段潮流为顺岸往复流（据勘察期间观察），潮流侵蚀作用微弱，淤泥略大于冲刷，泥面有0.52.5m左右的淤泥淤积，场地附近的海堤未发现过量沉降或滑动等不良现象，说明自然岸坡稳定性好。浙江省工程勘察院在拟建码头附近江域进行了钻探、勘察。根据勘探孔揭露的地层岩性、埋藏分布情况及成因时代，主要地质分层为： (1)淤泥质粉质粘土（mQ34）灰色、褐灰色，流塑状，厚层状构造，含少量有机质，夹少量粉土薄层，粘塑性一般，局部较差。全场均有分布，11、物理力学性质差。 (2)淤泥质粉质粘土（mQ24）灰色、流塑，鳞片状，夹少量粉土或粉砂薄层，粘塑性一般，局部相变为淤泥质粘土。全场均有分布，物理力学性质差，高压缩性。 (3)淤泥质粘土（mQ24） 灰色、流塑，鳞片状，土质细腻，粘塑性好, 偶夹少量粉砂小团块，全场均有分布，物理力学性质差，高压缩性。 (4)粉质粘土（mQ14）灰色、流塑，鳞片状，局部有层理，土质不均一, 粘塑性较差,夹较多粉砂团块或薄层，局部相变为淤泥质粉质粘土。全场均有分布，物理力学性质差，高压缩性。 (5)中砂 灰绿色、浅黄色，稍中密，饱和厚层状,含少量粘性土，呈团块或薄层状,含量5%左右，偶夹少量砾石。全场均有分布，物理12、力学性质较好，低压缩性。工程建筑场地类别为III类。根据国家1/400万中国地震动参数区划图（GB18206-2001）及建筑抗震设计规范（GB50011-201），按VII度抗震设防，地震动峰值加速度为0.1g。表2.1 主要技术指标一览序号项 目 名 称单位数 量备 注1电缆装船量万m/年602其它货物吞吐量万t/年123设计货物年通过能力万t/万m13.8/66.14500吨级泊位个15泊位长度m776平台尺寸mm60187综合楼m2148陆域工程8用地面积m212112.2 河道基本情况2.2.1 河道概况（1）河道概况甬江口位于杭州湾最南端的浅滩水域，浅滩外是强劲的金塘水道流，大游山13、东脚至金塘水道-10m等深线的距离约为700m。甬江口外附近水体平均含沙量为0.997kg/m3。甬江上游径流量不大，平均年径流量为1415亿m3，上游泥沙下泄量很小，平均每年为2530万吨。口门段属弱潮河口，平均潮差仅1.71m，平均潮差流量为800900m3/s，年平均潮量为145150亿m3，年平均含沙量为1.0kg/m3以上，遇偏北大风时泥沙含量可达3.04.0kg/m3以上。自1959年三江口上游姚江建闸后，甬江发生强烈淤积，大约经过十三年的时间，全长22公里的河床才达到相对平衡。目前甬江航道水深基本稳定，外航道维护水深一般在7m7.5m之间，内航道水深在4m5m之间。为确保甬江口航14、道水深，由宁波港集团委托上海航道局第二工程公司采用耙吸式挖泥船在甬江航道常年疏浚维护，一年维护量在220万m3左右。码头所在的甬江河段属于甬江下游河段，除下游1km左右的镇海客运码头段最小河宽仅250m左右外，其它河段河面较宽，约400450m。（2）潮汐水文本地区潮汐性质属不规则半日潮，每年610月潮位较高，8月最高，12月到翌年4月潮位降低，一月最低，季节差达0.5米，遇东北风时潮位壅高可达0.87米，西南风时则能降低0.5米。根据镇海水文站的验潮资料分析推算，拟建码头水域的特征水位及设计水位如下(采用当地吴淞零点基面)： 特征水位历史最高潮位 +5.23m；历史最低潮位 -0.23m平均15、高潮位 +2.94m；平均低潮位 +1.13m平均潮位 +2.13m；历史最大潮差 4.21m历史最小潮差 0.30m；平均潮差 1.82m 设计水位极端高水位 5.23 m；极端低水位 0.25 m设计高水位 3.60 m；设计低水位 0.77 m1) 潮流与波浪工程河段虽属甬江内河，但属河口港范围，受海潮影响，潮流属涨落潮反复流。由于地形影响，潮流、流向、流速各处不同，港内平均流速为0.28米/秒。根据2005年6月25日实测资料，港区水域最大流速为1.16米/秒,平均流速为0.46m/s；最小流速约0.05m/s。甬江口位于杭州湾最南端的浅滩水域，浅滩外是强劲的金塘水道流，大游山东脚至金16、塘水道10m等深线的距离约为700m。金塘水道水深流急，历史上一直处于稳定状态。本工程码头位于镇海港区内，泊稳条件较好,江面平常几乎无浪，当海面出现西北大风时，会出现0.50m以上涌浪。2）泥沙甬江口外附近水体平均含沙量为0.997kg/m3。甬江上游径流量不大，平均年径流量为1415亿m3，上游泥沙下泄量很小，平均每年为2530万吨。口门段属弱潮河口，平均潮差仅1.71m，平均潮差流量为800900 m3/s，年平均潮量为145150亿m3，年平均含沙量为1.0kg/m3以上，遇偏北大风时泥沙含量可达3.04.0kg/m3以上。自59年姚江建闸后，甬江发生强烈淤积，大约经过十三年的时间，全长17、22公里的河床才达到相对平衡。目前甬江航道水深基本稳定，外航道维护水深一般在7m7.5m之间，内航道水深在4m5m之间。为确保甬江口航道水深，由上海航道局第二工程公司采用耙吸式挖泥船在甬江航道常年疏浚维护，一年维护量在220万方左右。由于港区水深维护次数与开挖水深有关，根据现场调查，甬江内相似的码头泊位区，一般码头一年要维护一次。2.2.2 洪水特性甬江洪水的主要特点是：山区暴雨汇流迅速，进入平原区后受两岸堤防约束及市区河道过水断面缩小影响，洪水下泄不畅；另外受下游涨潮流的严重顶托，洪水在一段时间内非但不能下泄，甚至被顶托倒流，若与台风遭遇则情况更为严重。造成严重洪涝潮灾害的主要是梅雨性暴雨、18、台风性暴雨、突发性暴雨和风暴潮。梅雨在平原地区容易产生内涝。突发性暴雨具有明显的突发性，历时短、强度大，洪水凶猛，危害性极大，主要是气象上较难捉摸的雷暴雨、东风扰动云团引起的暴雨等。台风暴潮的特点是风猛、雨急、浪大、潮高，破坏性极大。由于台风最活跃的时期是每年89月份，如果碰上天文大潮汛，很容易发生风、暴、潮三碰头。2.3 建设项目附近工程现状2.3.1 沿河堤防情况1999年前，甬江河段堤顶高程一般为2.74.0m，最高为4.6m左右，个别最低堤段堤顶高程在2.0m左右。为抵御潮水和洪水，1999年后，宁波市开始重点建设堤防工程。甬江自宁波三江口至镇海招宝山大桥，堤防河段长22km，其中三江19、口至常洪隧道段为中心城区范围，设防高程4.13m，常洪隧道下游堤防标高为4.63m。甬江干流全线防洪潮标准基本达到了100年一遇。甬江各河段主要控制点的堤距及堤顶高程见表2.2。表2.2 甬江两岸堤距及堤顶高程河段起 点终 点河长（km）堤顶高程（m）堤距（m）甬江三江口白 沙7.24.13160200白 沙印洪碶4.24.13200360印洪碶界牌碶5.24.63400420界牌碶轮渡码头9.44.63400480轮渡码头浃水大闸5.44.63255550现状甬江干流两岸防洪大堤基本控制了河道平面变化，见图2-2。图2-3-1 拟建码头河段堤防工程2.3.2 沿岸其它工程拟建码头下游约30020、m左右为招宝山大桥，上游紧邻火电厂燃煤码头，沿岸没有其他大中型水利工程。在码头下游3400m左右的左岸为镇海水文站。第3章 河床演变3.1 河道水沙特性3.1.1 潮汐特性甬江河口为弱潮河口，属不正规半日潮型，一天有两个高潮和两个低潮，其相邻的高潮低潮均不相等。夏季的夜高潮高于日高潮，冬季日高潮高于夜高潮。从涨潮到落平，平均为12小时25分，涨潮历时平均为5小时50分，落潮历时平均为6小时35分，落潮历时比涨潮历时长45分。其流速、流向受地形影响，在不同的岸段有所不同。根据宁波及镇海水文站历年潮位资料分析，宁波站多年平均高潮位2.23m，镇海站多年平均高潮位为2.11m。宁波站最高潮位系台风期21、的风暴潮和上游洪水叠加所形成。历史最高潮位宁波站为3.31m（1997年8月18日），镇海站为3.35m（1997年8月18日）；最低潮位宁波站为-1.72m（1959年12月31日），镇海站为-2.07m（1952年1月26日）；历年平均高潮位宁波站为1.18m，镇海站为1.08m；历年平均低潮位宁波站为-0.49m，镇海站为-0.69m；历年平均潮差宁波站为1.70m，镇海站为1.75m。历年最大潮差宁波站为3.62m，镇海站为3.53m。由于姚江大闸建成，使得甬江的纳潮量减少，进入姚江的潮波受大闸拦阻发生反射，使得高潮抬高，低潮降低，潮差增大。2005年10月宁波市水利水电规划设计研究院22、曾在新建码头上游清水浦码头断面进行了全潮水文测验。2006年9月，宁波市水文站曾在新建码头上游约4km处（王家洋闸上游约700m）进行了全潮水文测验。在各断面的观测断面上设置了3条垂线，测量流速、流向和潮位。有关实测资料的特征值统计情况见表3.1。表3.1 两次全潮测验的特征值统计表（%） （单位：m、m/s）测验断面时间最高潮位最低潮位最大潮差最小潮差最大流速清水浦码头上游6km0510，19日7时至20日8:302.12-1.0332.161.54（涨）1.36（落）0510，25日10时至26日13时1.24-0.421.660.310.82（涨）0.94（落）清水浦码头上游4km06023、9，23日17时至24日21时1.74-0.912.31.01.42（涨）1.34（落）069月30日9时至10月1日13时1.38-0.571.950.510.86（涨）1.01（落）从流速变化过程分析，在无径流汇入情况下，流速纵向分布：涨潮流速大于落潮流速，涨潮流向与落潮流向平行。3.1.2 泥沙特征甬江的泥沙由流域来沙和海域来沙两部分组成，主要来自奉化江流域。据奉化溪口站实测资料统计，年平均输沙量为4.63万t，平均侵蚀模数137.33t/km2，年产沙量为17万吨。海域来沙远大于流域来沙，1个潮的涨潮平均输沙量为1.73万吨，10个潮的涨潮输沙量即等于全年流域来沙。海域来沙多为易淤难冲24、的淤泥、潮水挟沙引起的泥沙输移及河床冲淤变化。甬江口冬春季含沙量大，3月份为高峰；秋季含沙量小，7、8月份为低谷。白沙站1957年实测涨潮平均含沙量为0.27kg/m3；落潮平均含沙量为0.23kg/m3。1982年平均含沙量为0.98kg/m3。这里也借用清水浦河段2005年10月实测河床质级配情况和水样含沙量分析成果见表3.2、表3.3。表3.2 拟新建码头河段河床质泥沙级配表（%）D（mm）0.250.0740.0740.0050.050.010.010.005D501河床质8.85.150.79.90.0162河床质41.63.321.111.10.0223河床质19.718.036.25、78.50.024表3.3 拟新建码头河段实测含沙量分析成果表 (单位：kg/m3)日 期时 间1含沙量2含沙量3含沙量日 期时 间1含沙量2含沙量3含沙量10月19日7时2.112.232.3410月25日100.580.700.778时1.531.310.46110.610.610.379时2.262.980.68120.410.420.3610时3.192.561.85130.400.480.6311时3.192.722.62140.800.570.7212时4.052.873.01150.870.630.8513时3.633.082.39160.770.740.9615时3.123.426、32.83170.900.651.0917时1.203.072.16190.260.270.3019时1.592.302.50210.290.320.4020时1.862.250.86230.600.900.9221时1.221.900.8310月26日10.740.810.7522时1.721.690.8020.480.610.3723时2.841.861.7530.320.430.2710月20日0时2.271.771.1540.300.420.291时2.101.820.9550.290.340.272时0.361.321.4160.330.340.334时0.962.191.8670.27、280.350.336时1.551.832.1090.270.280.328时2.372.722.87110.290.330.30130.480.320.263.2 河床近期演变3.2.1 河床演变与整治(1) 河床演变冲积平原上的甬江河道平面形态呈微弯蛇曲状，曲折系数1.2，具有蜿蜒型河段的一般特点。为了防洪排涝，多年来两岸河堤逐步形成。当山洪爆发大水漫堤或决口时，水流突破堤岸约束，对河槽的作用相对减弱；大水退去，堤防又按原位复建，这样便长期维持了中水小河槽的基本流路。20世纪50年代以后，随着地区经济建设发展的需要，自宁波市区开始，逐步将河岸建成浆砌块石的直立式岸墙，如今甬江河段已接近平面28、弯曲的人工渠化河道。根据甬江河实测水文资料，涨落潮流的含沙量一般在0.050.7kg/m3范围，主槽床面泥沙在涨急和落急时，具有起动和被输移的条件。由于上游水土保持和修建挡潮闸，甬江上游来沙量已逐年减少。目前以海域来沙为主。海域来沙颗粒较细，除了在挡潮闸下游缓回流区可能落淤外，在甬江河槽内一般都能被落潮流再次向下游输移，尤其是汛期下泄流量较大时，将能把枯水期淤沙掀起带走，自然状况下，甬江过水能力基本能维持。但是随着地区经济发展，甬江下游段两岸修建不少货运码头。这些码头栈桥类似河道工程的透水桩坝，引起栈桥上下游边岸浅滩的泥沙淤积。虽然航道疏浚保持了航槽的通畅，但对河道滩地行洪能力的影响却不能忽视29、。这种状况一方面造成行洪有效断面减小，另一方面也增大了边岸滩地糙率，引起下游段行洪能力的减小与洪水位的抬高。（2）河道整治甬江河段全长25.6km，是甬江流域排水通道和宁波通航咽喉，河段整治是关系到流域经济社会发展的治理重点。1950年对江堤做了全面培修；1956年又在修复水毁地段基础上对江堤作了重点加固；从1950年起至1961年，沉船打捞基本完毕，清除了航道障碍；1954年对局部浅滩进行疏浚，可以使3000吨级客轮航运；1961年至1978年对江道进行大规模疏浚；1980年至1983年疏浚和建筑挑水导流设施相结合，对镇海港区段进行整治，使江道平均江底高程达到-4.0m，口门段-7.0m，保30、证了3000吨级客轮出入甬江，万吨轮停泊镇海港区。1987年，对市区三江六岸进行清障。1999年起实施宁波市三江六岸防洪整治工程。甬江河段在近半个世纪里面有3次淤积，作了3次疏浚。第一次因抗战初期为防御日舰侵入而打桩、沉船设障，引起口门段至张鉴碶至清水浦段局部淤浅，经清除沉船并与1954年进行疏浚，挖去甬江口和清水浦3处浅滩泥42万m3，使3000吨级客轮行道畅通，对行洪也有利。第二次因1959年姚江闸建成，引起全江严重淤积，经1961年至1978年大规模疏浚，才使3000吨级客轮可候潮航行。第三次因1975年至1978年建成镇海港拦海大堤，改变了河口形状，引起港区严重淤积，经采取疏浚和综合整31、治相结合措施，才使万吨级轮船顺利停泊镇海港区，3000吨级轮船可自由航行。3.2.2 河床断面冲淤变化码头工程位于甬江南岸，码头部分地处弯道凸岸浅滩水域。泥面平缓向江中心线缓倾。码头区水下泥面标高为+0.1m左右，该段潮流为顺岸往复流（据勘察期间观察），潮流侵蚀作用微弱，淤泥略大于冲刷，泥面有0.52.5m左右的淤泥淤积。为了解河段内冲淤变化及典型断面的河床形态变化规律，在研究河段附近选择YJ39YJ44六个分析断面，根据实测量资料套绘2000200420052006年间各断面的大断面图，各典型断面的冲淤变化见图3-13-7。就全河段断面演变而言，则呈现出洪水岸线不变，断面形态的变化主要反映在32、河槽与滩唇的冲淤变化。码头上游YJ43断面处于弯道过渡段，左岸有一定淤积，主槽则受电厂煤码头过船影响，有冲有淤；依靠挖泥疏浚，右岸还略有冲刷。分析拟建码头的FJ1断面，在码头所在处的右岸一侧，20002004年有比较强烈的淤积，20042006年滩沿又有所恢复，总体看近年来右岸浅滩比较固定、变化不大；主槽略有淤积；对岸受该处码头栈桥间回流淤积影响，近年左岸滩地有一定淤积。码头下游的YJ44断面处于招宝山弯道段，左侧凹岸处于深槽航道，略有冲刷；右侧凸岸浅滩近年有一定缓慢淤积，强度不大。图3-2-1 YJ39断面典型断面的冲淤变化图图3-2-2 YJ40断面典型断面的冲淤变化图图3-2-3 YJ433、1断面典型断面的冲淤变化图图3-2-4 YJ42断面典型断面的冲淤变化图图3-2-5 YJ43断面典型断面的冲淤变化图3-2-6 附加断面典型断面的冲淤变化3-2-7 YJ44断面典型断面的冲淤变化为了解河道断面形态的演变过程，统计分析拟建码头附近河段各断面的河相系数（各断面之间距离约为500m），不同时期河相关系沿程变化见图3-2-8，各断面河相关系系数见表3.4。由表3.4知：各控制断面的平均水深随时间有变化波动，2004年断面略有淤积，2006年变化很小但还是略有冲刷。由图3-2-9可以看到沿流程也呈现周期性波动变化，弯顶河道窄深些，故河相关系系数较小，也相对比较稳定；过渡段则较宽浅，河34、相关系系数较大，特别在过渡段的YJ34和YJ38断面，河相关系系数波动也较大，说明过渡段的河道断面形态还处于不断变化的调整期，近几年YJ38断面左岸的码头和修建在滩地里的一些构筑物使主流右移，河相系数也有所减小。在拟建码头附近河段的上下游两个湾顶比较稳定，近年河相关系变化不大，YJ41断面保持在1.41.8之间，而YJ45断面则保持在2.22.5之间；过渡段YJ43断面受煤码头上游影响，断面有整体右移的趋势，系数基本维持在6.16.5。拟建码头附近上下游的断面河相关系系数基本都比较稳定，系数基本维持在3.64.0之间，表明该河段河道形态调整不大，体现了近海口河段的弯道进口段的几何形态特征。为了35、解河道纵向演变过程，点绘甬江深泓线不同时期变化，见图3-2-9。河道深泓沿程基本呈周期性波状变化，弯顶处为波谷，局部河底高程最低；过渡段浅滩脊处为波峰，局部河底高程最高。待建码头距上一弯道弯顶下游1300m，该弯道弯顶（YJ4041）河底最低高程约13.6m，形成一个深56m的局部河床凹陷，是甬江河口段的最深处，对潮流及海洋来沙都有一定的调控作用。近年来待建码头附近河段深泓变化不大，上游略有冲刷而下游略有淤积。图3-2-8 研究河段历年河相关系变化图图3-2-9 研究河段历年深泓线变化研究河段实测月冲淤量的统计计算值见表3.5。分析附近河段汛期月冲淤量表3.4可知：河段的冲淤演变宏观上呈现出以36、微弱淤积为主的特征。2002年6月至7月研究河段处于微淤状态，累计淤积量约1.9万m3，平均淤积厚度4.2cm。表3.5 拟建码头附近河段实测月主槽冲淤计算成果断面平均冲淤厚度（m）计算河段河段冲淤量（m3）平均冲淤深度（m）注YJ220.018YJ22YJ25-1990-0.02计算时段从2002年6月至2002年7月YJ23-0.1YJ24-0.02YJ250.012YJ270.03YJ27YJ2829850.030YJ280.16YJ280.16YJ28YJ299950.012YJ29-0.018表3.4 研究河段各断面河相系数统计表断面年份平均水深（m）河宽BYj3920003.68237、754.5120044.352753.8120064.222753.93Yj4020007.1157.61.7720049.3157.61.35Yj4120008.32181.7820048.72051.65Yj4220002.643046.620043.78373.45.1120054.16373.44.65Yj4320002.452246.1120042.45256.56.5420052.46256.56.51Fj120004.75316.23.7420044.82298.23.5820054.52321.63.9720064.52316.23.93Yj4420007.282702.26238、0046.982702.353.3 XX电缆货运码头建设前河段的河床演变分析甬江是冲积平原上比较典型的蜿蜒型河道。20世纪中叶以后，随着地区经济建设发展的需要，自宁波市区开始，逐步将河岸建成浆砌块石的直立式岸墙，如今甬江江已是平面上有弯曲的人工渠化河道，XX电缆货运码头位于甬江南岸微弯河段的凸岸一侧的上游。随着当地经济的发展，在研究河段两岸修建不少码头等临河建筑，压缩了河道过流断面，对附近河段的河势带来一定的影响。分析现有码头修建前附近河段的河势，航道内水深一般在4.05.0m左右，河面宽一般在450m左右，主流偏左岸一侧。图3-3-1显示了码头修建前，栈桥断面（FJ1附近断面）的河床断面形态39、；从图3-3-1也可以看出，码头附近处于弯道上游进口，相对河道较宽，主流偏靠左岸深槽。拟建栈桥处的凸岸浅滩区为嫩滩，受上游煤码头影响，处于有冲有淤、总体微淤状态。该段河道两岸修建码头较多，受建筑物约束，码头靠船侧借助疏浚与船行波影响，基本保持冲淤平衡，而近岸滩地则受回流影响处于淤积状态。由于甬江河段两岸都修建有浆砌石岸墙，在码头附近河段也修建有堤防工程，因此河岸的抗冲性较强，河岸的横向发展受到限制，也保持了该河段河宽基本不变。该河段的潮流为顺岸往复流，河段受潮流侵蚀作用微弱，淤积略大于冲刷，滩面有0.5m左右的淤泥淤积，附近的堤防未发现过量沉降或滑动等现象，说明自然岸坡稳定性好。图3-3-1 40、XX电缆有限公司货运码头拟建处滩地淤积状况由于该河段定期内会对主航道进行清淤，因此主航道能维持一定的航深；该河段码头修建前滩涂的冲淤变化不大，使得码头附近河段在较长一段时间内维持相对的稳定状态，河势基本维持不变。通过分析不同年份的河相系数分析可知，该河段20002006年的河相系数基本维持在4左右，表明两岸码头修建对河道的影响经过一段时间的调整，使该河段又处于相对的稳定状态。该河段在2000年以来，由于定期清淤，深泓线位置基本没有发生很大变化，其航道的最大水深也相对保持稳定，水深一般在4.55米左右。 3.4 XX电缆货运码头建设后河段的河床演变趋势预测3.4.1 拟建码头工程方案拟建码头总平41、面布局上紧邻煤码头下游，栈桥长46.9m，栈桥前沿与滩沿齐平；拟用岸线77米，靠船平台顺流向长60m。码头前沿停泊水域宽度大于2倍设计船宽，需通过挖泥疏浚将码头前沿水深控制在-3.8米。回旋水域尺度按椭圆长轴为2.5L（L为设计船长），短轴为1.5L。由于受到甬江航道的限制，拟新建码头前沿线受到严格控制。该码头前沿水深条件不甚理想，水深不足通过疏浚港池来解决。3.4.2新建码头工程附近河段的河床演变分析修建在河中的码头工作平台和栈桥桩群会使码头处过流面积减小。桩群阻水作用反映在两方面：从主航道方面看，桩群占据主槽的阻水面积与码头处航道过水面积相比较小，桩群阻水作用对非汛期主航道产生的壅水作用有42、限；从全河道断面看，近岸滩地受桩群阻水作用相对比较严重，码头栈桥上下游近岸滩地回流淤积相对严重。拟建电缆货运码头上游紧邻已有的电厂运煤码头，下游400m就是招宝山大桥，两者之间会形成较大的回流区，回流区内水流流速减小，水流挟沙能力降低，从而造成该处近岸滩地是凸岸浅滩淤积区。XX电缆有限公司货运码头虽然侵占一部分的滩地，但栈桥头部没有超出凸岸浅滩滩沿，所以修建码头后对主流的影响不大。由于两岸临河建筑物上下游滩地的回流可能会逐年淤积加重，相应主航道压缩变窄，因此XX电缆有限公司货运码头修建后，该河段河相系数可能会逐渐减小，这主要取决于新建码头附近边滩的淤积状况。由于XX电缆有限公司货运码头下游边滩43、淤积是在凸岸浅滩区，因此适当控制其发展是可以维持河势稳定的。调查甬江已建的类似码头，近岸桩群附近的滩地淤积相当严重，拟建码头附近煤码头现状滩地淤积情况见图3-4-1。栈桥上下游均存在回流区，在无大洪水的非汛期，滩地回流区的淤积是不可避免的。淤积泥沙来源主要是海相来沙。由于目前港池要满足在设计低水位时的满载吃水要求，港池需要经常疏浚。根据研究河段一些码头的港池疏浚情况来看，在一个水文周期年港池的平均回淤量为0.30.8m左右，拟新建码头的平均回淤量也基本维持在这个淤积水平。主槽则有冲有淤，加之航道及水利疏浚，主河槽大致冲淤平衡。淤积区图3-4-1 某已建码头滩地淤积状况在汛期遇大洪水、高潮位，河44、道全断面行洪时，滩地行洪能力可能因桩群阻水及非汛期滩地淤积而减小，对码头上游水位壅高产生一定的影响。从平面看，新建码头建成后，虽然非汛期栈桥上下游近岸区的边滩淤积是不可避免的，但汛期大洪水及高潮位组合引起水流挟沙能力提高，滩地汛期还是有一定冲刷，在有些大断面水下地形套绘图对比中也可以看到滩地冲刷的情况。汛期大洪水的河槽主流的强造床作用通常都会形成对主槽的一般冲刷，另外工作平台及靠船墩桥桩附近会产生类似丁坝坝头的强烈局部冲刷，从而又降低了码头桩群的壅水作用。大量的码头、桥梁工程实际运行状况表明，建筑物附近的河床冲淤演变的一般规律为：码头桩群的阻水作用使桥位上游水位有壅高现象，上下游近岸滩地产生持45、续淤积，而栈桥头部桩群附近范围会有局部冲刷。码头新建后，滩地持续淤积一般会加剧主槽的弯曲率，但对整体河势不会有明显影响。由于河道航道经常性的疏浚，主槽不会出现持续性的强烈淤积；经一段时间调整，码头上下游河段河床冲淤将逐渐趋于稳定。通过分析不同年份的河相系数分析可知，该河段20002006年的河相系数基本维持在4左右，表明XX电缆有限公司货运码头修建后，该河段经过一段时间的调整，会处于相对的稳定状态，河道深泓线位置也基本不会发生很大变化。第4章 防洪评价数值模拟计算4.1 洪水模拟研究方法对于河口、海岸、湖泊、下游河道等宽浅型水域，水平尺度远大于垂向尺度，水力要素（流速、水深等）在垂直方向的变化46、要远小于水平方向的变化，沿水深分布比较均匀，其流态、水力要素可用沿水深平均值来表示。采用水深平均的平面二维水沙运动方程可较好地反映这类流场中水流泥沙运动特征，较好地解决一些宽浅水域的河流模拟计算问题。拟建宁波XX电缆有限公司货运码头处于甬江微弯河段，为了精细研究码头附近河段的洪水、流速及河床变形，决定采用平面二维水沙数学模型进行数值模拟研究。应用平面二维水沙数学模型可以计算典型的潮波过程，河道及河口近海段不同时刻不同断面的水位、流速、河床地形状况、变化趋势，以及不同条件下的河道与潮波水面线。同时可以将计算成果制作成相关分析图表、动画，可以很方便、直观的了解洪水演进。根据该问题的要求和河段特性，47、确定研究计算河段为YJ13断面（杨木碶水闸）至YJ50断面（甬江入海口），河段总长19.3km。4.2 平面二维数学模型的建立4.2.1 平面二维数学模型的理论基础对于宽浅型河流，水深平均的二维水沙控制方程可较好地反映河流中挟沙水流运动特征。本模型的水流基本方程由三维时均雷诺方程沿水深积分得到，并以混长紊流模型求解紊动切应力。通过沿水深积分，得到较为完善的平面二维水动力、泥沙与河床变形控制方程；在补充床面稳定控制、水流挟沙力、泥沙沉速等控制条件后，建立了河口段平面二维水沙数学模型。数学模型采用非均匀交错网格坐标系统，根据研究区域的重要程度适当确定网格剖分精度。本数学模型采用计算水力学中较成熟的48、“交替方向隐式差分逐行求解”格式，该离散格式的构造步骤是将时间步长（TIME STEP）分成前后两个半步。在前半个时间步长，联解连续方程、X向动量方程，隐式求解泥沙传移输运方程；在后半个时间步长，联解连续方程、Y向动量方程，隐式求解泥沙传移输运方程；借助控制体的概念，在对对流项进行离散时引进迎风格式，保证解的稳定与收敛。这样交替的改变隐式方向计算，就是交替隐式差分方法（ADI）。该数学模型已在一些复杂工程中得到成功应用，能较为准确地模拟、预测一般冲积性河流上，河流工程附近的水沙运动与河床变形。（一）控制方程一般来说平面二维水流运动所遵循的基本方程是由三维时均雷诺(Renoldz)方程沿水深进行49、莱布尼兹积分得到，在运动方程中以混长紊流模型求解紊动切应力。本次采用的平面二维水沙数学模型综合考虑洪水演进、河床变形等河流演变过程，可以全面模拟计算域内水流及河床变形过程。（1）基本控制方程水动力学模型的控制方程由水流连续方程与运动方程、泥沙连续方程与河床变形方程组成，主要控制方程如下：水流连续方程： （4.2.1）水流运动方程：x方向： （4.2.2）y方向： （4.2.3）泥沙连续方程： （4.2.4）河床变形方程：悬移质： （4.2.5）推移质： （4.2.6）式中：垂线水深； 水位；、分别为x、y方向的垂线平均流速分量；S、S*分别为按均匀沙计算的垂线平均含沙量及垂线挟沙力；紊动运动粘50、性系数；gbx、gby分别为x、y方向单宽推移质输沙率；n糙率系数； 泥沙干密度；g重力加速度； 泥沙沉速；zbs、zbg、分别为悬移质和推移质引起的河床冲淤厚度和总河床冲淤厚度；悬移质泥沙恢复饱和系数。（2）辅助方程二维水流挟沙力方程水流挟沙力的定义为：在一定的水流泥沙综合条件（包括断面面积、水力半径、平均流速、水面比降、泥沙沉速和泥沙级配等水沙条件和边界条件）下，水流能够携带的悬移质中的床沙质部分的临界含沙量。当悬移质中的床沙质含量超过这一临界数值时，水流处于超饱和状态，河床将发生淤积；反之，当悬移质中的床沙质含沙量不足这一临界数值时，水流处于次饱和状态，河床将发生冲刷。二维水流挟沙力方程51、为 （4.2.7）式中：S*、U分别为沿垂线平均的挟沙力和流速；h、分别为沿垂线平均水深和泥沙沉速；K为系数。床面泥沙起动方程对于冲刷为主的计算水域，河床变形一般由判断床面冲淤状态及床面稳定条件的泥沙起动方程控制。床面泥沙起动方程为 （4.2.8）局部河段床面稳定性控制方程为了确定悬移质含沙量很低的河道冲刷状况，需要正确模拟床面稳定性。对于以散粒体泥沙为主组成的河床，床面稳定控制的辅助方程可表示成局部区域稳定控制条件（床面冲淤临界切应力辅助方程）： 或 （4.2.9）式中无量纲床面Shields临界切应力： （4.2.10）无量纲床面水流切应力： （4.2.10）由于床面水流切应力是与流速密切52、相关，因此床面冲淤临界切应力控制条件（4.2.9）式也可以用以流速为指标的泥沙起动条件表示。采用（4.2.8）式代表的泥沙起动公式，考虑质量守恒、流动连续条件约束，可将（4.2.9）式转化为流场任一网格节点的床面稳定控制条件为： （4.2.11）式中：、平面流场任一网格节点处的单宽流量与水深；相应任一网格节点处床面分层代表粒径；与流速分布、粒径和冲刷深度有关的综合系数；、分别为与流速垂向分布有关的指数。在一般天然河道，若河床是无粘性泥沙，对于床面组成变化不大的水域，（4.2.8）式可改写成： （4.2.12）式中直接反映的是流场中任一处水深与单宽流量的相互关系，但隐含着河床床面抗冲稳定性能的影53、响。因此在考虑床沙组成的条件下，进一步引入反映河床综合稳定指标的系数：，称为河床床面稳定系数，亦即床面抗冲系数，它与河床形态、组成及一定来流条件下的分选作用有关。这样对于以冲刷为主的局部水域，当地水深就通过当地床面抗冲系数与当地床面冲刷状况相关联。对于床面组成比较复杂、没有很好冲刷公式可资使用的情况，可以通过历史洪水调查资料和物理模拟成果资料的分析、相关情况类比等方法，确定局部水域床面抗冲系数，从而利用流场水流计算成果进行平面二维水域的冲刷计算。（二）数值计算格式（1）离散网格及变量分布本数学模型采用非均匀网格，可以在感兴趣的区域和变量变化梯度较大的局部区域设置较细密的网格单元，在物理变量变化54、较平缓或非主要区域设置较稀疏的网格。物理变量在离散网格上的布设如图4-2-1所示，标量（水位，水深等）被安排在单元中央，矢量（速度分量u，v）安排在单元的四周。yx ， hvu图4-2-1 离散单元及变量布置图（2）离散网格上网格函数坐标系交错网格上物理变量（如水位、流速分量(u，v)）的位置相互错开，应分别确定各个变量的坐标。本数学模型按图4-2-2的方式确定网格函数的坐标：共设置四个一维数组(xu()，yv()，xh()，yh()，其中：xh(i)=(xu(i)+xu(i-1)/2，yh(j)=(yv(j)+yv(j-1)/2 （4.4.11）选择其中的两个数组即可确定物理量的坐标，如u(55、i，j)的坐标为(xu(i)，yh(j)，v(i，j)的坐标为(xh(i)，yv(j)，(i，j)的坐标为(xh(i)，Yh(j)。yv(j)yv(j-1)xu(i-1)xu(i)(i，j)xh(i)，yh(j)图4-2-2 网格函数坐标系表示方式图（3）离散格式“交替方向隐式差分逐行求解”格式。该离散格式的构造步骤如下:在前后两个时间半步对控制方程进行离散，为了物理概念上的清晰和格式的稳定有效，引进控制体概念（如图4-2-3所示）及在对对流项进行离散时引进迎风格式。在前半个时间步长，即ntnt+1/2t(在时间离散点上的变量布置是采用交错方式，（如图4-2-4所示），将连续方程与X向动量方程56、联立，对u，进行隐式求解，在后半个时间步长，即nt+1/2t(n+1)t，将连续方程与向动量方程联立，对v，进行隐式求解。连续方程溶解物质控制方程控制体X向动量方程控制体Y向动量方程控制体图4-2-3 离散格式控制体概念说明图nn+1/2n+1unvnun+1vn+1u1tV2tT12t/2t/2图4-2-4 时间离散及变量布置图 （三）定解条件及边界条件（1）初始条件对于给定的计算区域，在时间t=0时，令t=0 =0（x，y）ut=0=u0（x，y）vt=0=v0（x，y）（2）边界条件a、进口边界条件：给出进口开边界处的水位过程（x，y，z）=opb（x，y，z）或u（x，y，z）=u o57、pb （x，y，z） ， v（x，y，z）=v opb（x，y，z）或Q(t)=Qopb（t）其中，opb，uopb，vopb，Qopb 分别为开边界上已知的水位或流速分量以及流量，一般根据计算区域以上的产汇流模型计算或由实测水文资料确定。b、出口边界条件：出口开边界有两类。一类是自然开边界，主要是经下边界或侧边界出流的河流，可按实测水文资料（水位流量关系）确定。如无实测资料，则按附近河道纵坡，以均匀出流考虑。另一类是修建在下边界上的过水建筑物如桥、涵。这需要按相应的桥、涵泄流公式进行控制。c、计算区域内河道建筑物的处理：如果计算区域内有阻水建筑(如码头、控导工程)，其中过水部分可以作为自然过58、流考虑，建筑物上、下游流场耦合求解。d、陆地边界：根据流体固壁不可穿越的原理，在不考虑渗透的情况下，可以认为陆地边界上法向速度为零；根据水流无滑动原理，水体在陆地边界上的切向流速也应为零。（四）动边界处理在洪水流场中随着水流运动，洪水的纵横向传播发展，水边线也在不断变化，因此需要进行动边界处理。常见的处理方法有窄缝法、时间分段法、水位分段法。本模型按照一种新的思想，采用水边界全区自动跟踪法。该方法首先将最大可能的淹没区域包纳在计算域内，设置一个跟踪指标数组Iwet()。在计算过程中，由计算单元内的水深来判断该单元是否已淹没或露出，即Iwet()应该赋0还是赋1（0表示露出，为陆地，1表示淹没，59、为应计算的水域），凡是陆地单元均不纳入计算范围。这种动边界处理方法能为程序智能的实现创造条件，尤其适合淹没及出露现象频繁的水域，计算所得到的流场更为合理。4.2.2 平面二维数学模型的建立(1)模型范围及地形边界根据数学模拟河段的研究任务，考虑甬江下游河段河道地形特点、河流洪水特点、潮波等影响因素，作为模型范围确定原则。选取模型范围为：上边界为YJ13断面（杨木砌水闸），下边界为YJ50断面（甬江入海口水位站）。模拟范围纵向总长19.3km，模拟横向最大宽度为4km。河道地形采用2000 年实测1/2000河道地形图，新建工程局部区域（YJ40断面YJ44断面）采用2006年11月最新实测河道60、地形资料，河段河道地形特点可见根据2000年测图制作的河道地形图4-2-5。(2)模型网格剖分为了较好反映河道地形，满足流场计算精度要求，本模型根据研究问题的特点和加快计算速度，采用不等宽度网格，纵向网格宽度为10m20m，横向网格宽度为1020m。在拟新建码头上下游附近区域采用加密网格，加密网格纵横向宽度均为10m。模拟流场的纵向网格节点数为512，横向网格节点数为195，模拟区域节点总数为99840。图4-2-5 模拟河段地形图（3）模型区开边界条件的处理上游开边界条件一般进口采用洪水流量及含沙量过程。本模型中上游水流边界根据模拟工况采用两类：a）模型验证和通常运用工况模拟时，上游水流边界61、给水位过程；b）频率洪水和潮位组合工况模拟时，上游水流边界给相应频率的洪峰流量。a类潮位过程见图4-2-6图4-2-8，潮位采用八五基准。b类各频率洪水峰值流量采用甬江流域洪水复核及城市防洪能力评估报告中提供的计算结果，见表4-2-1。表4-2-1 甬江不同频率洪水峰值时刻流量洪水类型100年一遇洪水20年一遇洪水10年一遇洪水洪峰流量（m3/s）300022001500图4-2-6 2005年10月19日实测潮位过程图4-2-7 2005年10月25日实测潮位过程图4-2-8 日常条件运用时3日潮位过程下游开边界条件为了反映潮波影响，计算区域下边界取在比较顺直的河流断面。下游开边界即河道出口62、断面条件，采用镇海水文站的水位过程关系作为控制下开边界条件。a类的潮位过程见图4-2-6图4-2-8，b类型的潮位过程采用镇海高高潮型设计潮位过程，见图4-2-9。计算采用过程图4-2-9 镇海站高高潮型设计潮位过程4.2.3 模型调试验证计算（1）模型调试调试依据为了使平面二维数学模型能够正确模拟计算区域的河道洪水演进及河床变形状况，根据计算区域的实测水文观测资料对数学模型进了调试。模型调试主要依据实测文资料进行。调试验证模型在调试过程中，采用滩槽不同糙率模拟流场阻力，经比选后确定河槽糙率一般取n=0.0180.02，滩地糙率取n=0.030.05。为了比较合理模拟滩地及码头等岸边建筑物的阻63、水作用，认为水深较浅时不过流，而在水深较大时，可以过流但受到阻力较大，所以采用建筑物所在网格高程较当地高0.5m，并将其槽率设为0.080.09，在这种边界条件下进行模型调试，反演计算区的“0510”、“0609”潮水。在调试过程中考虑甬江下游局部河段曲折率较大，河道有侧侵蚀的特点，选配动床糙率n槽=0.0140.017，根据实测河道横断面图对局部河槽地形进行了对位修改，更真实地反映河槽形态对过流、挟沙的影响，便于更合理地校验水位。曼宁糙率系数在计算中根据实测资料调整，一般在0.0180.022之间，边滩和近岸糙率值较大，变化在0.0350.045之间。在平面二维数学模型中，糙率n除反映河床粗64、糙度外，还包括了其它阻力因素对水流的综合影响，所以它已不是原有意义的糙率，应当把它看成是一个综合阻力的影响因子。码头桩群的阻水效果主要通过局部水流阻力影响，桩群局部阻力系数利用下式进行计算： （4.4.12）其中，为桥墩形状系数，s为桥墩宽度，b为桥墩间距，为桥墩轴线与水流夹角。为便于计算处理，将桥墩引起的局部阻力用曼宁糙率系数表示为： （4.4.13）桥墩局部综合糙率系数为：；式中，nb为河床糙率系数。开边界潮位采用相应时期的实测潮位资料。（2）模型验证由于缺乏本工程河段近期实测的大小潮潮位、流速等资料，因此，采用2005年10月在该码头上游约6km的清水浦断面进行全潮水文测验的观测资料。同65、时，结合杨木碶站、镇海站同步期的遥测潮水位资料，推算本工程河道断面处的潮位、流速等数据（“0510”水文测验期间，天气晴好无雨，未增水，沿江碶闸未排水；杨木碶站清水浦测验断面距离6.3km，清水浦XX电缆有限公司货运码头断面距离6km，XX电缆有限公司货运码头镇海站距离3.4km）。数学模型经“0510”、“0609”潮水调试，并通过“0510”潮水验证计算，将清水浦码头中轴断面的实测水位和流速与模拟洪水流场对应点的计算水位和流速进行校验对比，图4-2-10图4-2-11为计算流速和潮位与实测流速和潮位对比图，特征值对比结果见表4-2-2（图表中流速的正、负分别代表落潮和涨潮）。由于模型计算流66、速为垂线平均流速，所以统计对比中的实测流速为根据实测的点流速按垂线指数流速分布（指数n=1/6）计算所得的垂线平均流速。由图表对比结果可知，洪水水位观测点处的计算水位与实测水位值基本吻合，水位最大误差为7.7cm，水位平均误差为-1.9cm，水位相对误差为0.9%；流速最大误差为0.196m/s，流速平均误差为0.025m/s，流速最大相对误差为2.74%；可见，流场阻力状况（糙率）的模拟是比较合适的。图4-2-14图4-2-17为计算河段“0510”水情的涨落急时刻的水位和流速场分布图。通过模拟河段洪水水深、漫滩状况、流速分布及大河主流、洪水河势与河势调查情况对比，也基本正确反映了洪水的行洪67、特点、洪水河势、洪水漫滩、局部回流及河道阻力特征，河槽洪水演进及漫滩模拟也是可信的。综上所述，本数学模型在河道地形处理、糙率选择、河道冲淤控制参数的选择是合适的，所建平面二维数学模型能正确模拟计算区域内的洪水演进及河床变形，可以利用本模型进行甬江下游河段洪水流场模拟，预测计算码头修建条件下的洪水及河床变形问题。表4-2-2 潮位与流速验证结果统计表验证条件实测值计算值误 差平均误差相对误差大潮(10.19)潮位（m）高潮位2.1152.038-0.077-0.0190.9%低潮位-1.030-1.100-0.07流速（m/s）涨潮最大流速0.9361.0270.0910.0252.63%落潮最68、大流速0.9491.0920.143小潮(10.25)潮位（m）高潮位1.2251.239-0.014-0.010.82%低潮位-0.246-0.2680.022流速（m/s）涨潮最大流速0.5320.6250.0930.022.74%落潮最大流速0.7310.7090.022图4-2-10 2005年10月19日大潮计算垂线平均流速值与实测流速对比图图4-2-11 2005年10月19日大潮计算潮位与实测潮位对比图图4-2-12 2005年10月25日小潮计算垂线平均流速值与实测流速对比图图4-2-13 2005年10月25日小潮计算潮位与实测潮位对比图图4-2-14 2005年10月19日69、大潮涨急时水位和流速分布图图4-2-15 2005年10月19日大潮落急时水位和流速分布图图4-2-16 2005年10月25日小潮涨急时水位和流速分布图图4-2-17 2005年10月25日小潮落急时水位和流速分布图4.3 模拟计算工况与成果4.3.1 计算条件组合（1）上游径流条件包括有关频率洪峰流量；（2）考虑到影响时间较长的是一般水文条件，采用3日组合潮位过程（小潮+大潮+小潮）作为日常水文条件；（3）设计水文条件下边界潮汐条件采用镇海高高潮型设计潮位过程；（4）考虑拟建XX电缆有限公司货运码头及其上下游水利工程和通航建筑物各种可能的运行情况。模拟计算的各种工况组合情况见表4-3-1。70、表4-3-1 模拟计算的水文及边界条件组合（计算工况）工况编号方案类型边界条件水流条件备注10现状河道（实际现状）05.10.19实测大潮型验证方案205.10.25实测小潮型3A现状工况正常运用条件3日组合潮型实际现状地形（电缆码头未修建）410%洪水+1%潮55%洪水+5%潮61%洪水+10%潮7BXX电缆有限公司货运码头修建（栈桥区阻水）正常运用条件3日组合潮型工程方案（新建码头栈桥区必然有淤积；从最不利考虑，栈桥区采用基本不过水）810%洪水+1%潮95%洪水+5%潮101%洪水+10%潮4.3.2 模拟计算成果根据上述的计算工况，进行研究河段的平面二维洪水数值模拟计算，得到在不同洪潮71、组合，各种工况下不同时刻计算流场的水位、流速和冲淤等图。经整理绘制成研究河段特征时刻的全流场与码头附近局部流场的流速矢量分布图、水位分布图，研究河段河床冲淤分布图及工程附近局部冲淤分布图。在工程条件A（现状工况即实际现状地形、码头未修建）下，当上游下泄100年一遇洪水与下游遭遇10年一遇大潮，码头工程附近河段涨急和落急时流场的水位和流速分布图、河床冲淤分布图见图4-3-1、图4-3-2，图4-3-3；当上游下泄20年一遇洪水与下游遭遇20年一遇大潮，码头工程附近河段涨急和落急时流场的水位和流速分布图、河床冲淤分布图见图4-3-4、图4-3-5，图4-3-6；当上游下泄10年一遇洪水与下游遭遇172、00年一遇大潮，码头工程附近河段涨急和落急时流场的水位和流速分布图、河床冲淤分布图见图4-3-7、图4-3-8，图4-3-9。在工程条件B（XX电缆有限公司货运码头修建、栈桥区阻水即从最不利考虑、栈桥区采用基本不过水）下，当上游下泄100年一遇洪水与下游遭遇10年一遇大潮，码头工程附近河段涨急和落急时流场的水位和流速分布图、河床冲淤分布图见图4-3-10、图4-3-11，图4-3-12；当上游下泄20年一遇洪水与下游遭遇20年一遇大潮，码头工程附近河段涨急和落急时流场的水位和流速分布图、河床冲淤分布图见图4-3-13、图4-3-14，图4-3-15；当上游下泄10年一遇洪水与下游遭遇100年一73、遇大潮，码头工程附近河段涨急和落急时流场的水位和流速分布图、河床冲淤分布图见图4-3-16、图4-3-17，图4-3-18。在正常水文条件（实测3日潮流）下，工程条件A码头工程附近河段涨急和落急时流场的水位和流速分布图、河床冲淤分布图见图4-3-19、图4-3-20、图4-3-21；当在工程条件B时，码头工程附近河段涨急和落急时流场的水位和流速分布图、河床冲淤分布图见图4-3-22、图4-3-23、图4-3-24。图4-3-1 工况A 100年洪+10年潮，码头工程附近河段涨急时局部流场水位和流速分布图4-3-2 工况A 100年洪+10年潮，码头工程附近河段落急时局部流场水位和流速分布图4-74、3-3 工况A 100年洪+10年潮，码头工程附近河段局部冲淤分布图4-3-4 工况A 20年洪+20年潮，码头工程附近河段涨急时局部流场水位和流速分布图4-3-5 工况A 20年洪+20年潮，码头工程附近河段落急时局部流场水位和流速分布图4-3-6 工况A 20年洪+20年潮，码头工程附近河段局部冲淤分布图4-3-7 工况A 10年洪+100年潮，码头工程附近河段涨急时局部流场水位和流速分布图4-3-8 工况 A 10年洪+100年潮，码头工程附近河段落急时局部流场水位和流速分布图4-3-9 工况A 10年洪+100年潮，码头工程附近河段局部冲淤分布图4-3-10 工况B 100年洪+10年75、潮，码头工程附近河段涨急时局部流场水位和流速分布图4-3-11 工况B 100年洪+10年潮，码头工程附近河段落急时局部流场水位和流速分布图4-3-12 工况B 100年洪+10年潮，码头工程附近河段局部冲淤分布图4-3-13 工况B 20年洪+20年潮，码头工程附近河段涨急时局部流场水位和流速分布图4-3-14 工况B 20年洪+20年潮，工程附近河段落急时局部流场水位和流速分布图4-3-15 工况B 20年洪+20年潮，码头工程附近河段局部冲淤分布图4-3-16 工况B 10年洪+100年潮，工程附近河段涨急时局部流场水位和流速分布图4-3-17 工况B 10年洪+100年潮，码头工程附近76、河段落急时局部流场水位和流速分布图4-3-18 工况B 10年洪+100年潮，码头工程附近河段局部冲淤分布图4-3-19 工况A 日常潮流，码头工程河段涨急时局部流场水位和流速分布图4-3-20 工况A 日常潮流，工程河段落急时局部流场水位和流速分布图4-3-21 工况A 日常潮流，码头工程附近河段局部冲淤分布图4-3-22 工况B 日常潮流，码头工程附近河段涨急时局部流场水位和流速分布图4-3-23 工况B 日常潮流，工程附近河段落急时局部流场水位和流速分布图4-3-24 工况B 日常潮流，码头工程附近河段局部流场冲淤分布4.4 水位壅高影响分析按照工程设计方案，对各种工况下，XX电缆有限公77、司货运码头新建河段进行了模拟计算，计算结果表明：新建XX电缆有限公司货运码头后，工程附近流场水流泥沙运动条件改变，河床冲淤相应调整，总体看洪水期栈桥上游附近河段及边岸区产生一定的水位壅高。水位壅高主要受三方面因素的综合影响：（1）新建码头工作平台及连接栈桥的桩群阻水边岸滩地淤积影响；（2）码头区河道主槽冲刷加剧、水深加大的影响；（3）桩群临槽段局部冲刷的影响。水位壅高的大小受这三方面因素的制约，第一个因素对水位壅高是正影响，后两个因素则是负影响。为了准确了解码头工程附近的水位和流速，在码头工程附近设置了测线和测点，位置示意图见附图4。各级洪潮组合及不同工程条件下的水位最大值见表4-4-1；河道78、各测线水位值见图4-4-14-4-6。表4-4-1 不同运用条件，XX电缆有限公司货运码头新建前后码头水位、流速和冲淤最大值洪潮组合计算工况1#线最高洪水位1#线水位最大壅高值4#线最大冲刷深度1#线最大淤积深度4#线落急最大流速水位(m)起点距(m)BA(cm)起点距(m)冲刷深度(cm)起点距(m)淤积厚度(cm)起点距(m)流速(m/s)起点距(m)100年洪10年潮A3.011550-66700.76707002.12695B3.0284601.7560-76601.26607002.1869020年洪20年潮A3.142600-4.16500.596707001.82695B3.1579、75401.5550-5.86500.926607001.8769010年洪100年潮A3.572600-4.66400.56707001.44695B3.5795400.7550-5.76400.876607001.55690注：1、A为XX电缆有限公司货运码头维持现状；B为XX电缆有限公司货运码头新建，栈桥区不过水； 2、起点距位置说明见附图4，0起点为YJ42断面；东方电缆码头 热电热电厂码头东方电缆码头图4-4-6 100年洪水10年潮,第2号测线沿程最高洪水位分布2.982.9933.013.023.033.043.053.06050100150200250300350400450580、00550600650700750800850900950100010501100起点距/m水位/m现状最不利运用工况热电厂码头东方电厂码头 现宝达码头新海警码头分析计算结果表明：在各组合水文条件下，拟新建码头工作平台与连接栈桥由于桩群阻水而引起码头桩群迎流上游段的水位壅高，而在栈桥背流段相应的产生水位降落。不考虑局部墩前涌浪与墩后绕流跌落，由模拟计算结果表明，与实际现状相比，一般水位壅高值最大约为1.7cm（出现在遭遇100年洪水与10年潮水组合时），水位降落值最大为1cm，其影响范围最大在码头上游约300m，下游约300m。受右岸边滩桩群的影响，在涨潮时，码头上游的回流区比较强，下游的回流81、区比较弱；而在落潮时，码头下游回流区比较强，上游的回流区比较弱。受摩擦回流影响，一方面边滩区在洪峰期的冲刷减弱了，另一方面受回流流速影响，回流区形成水面凹陷，中心水位明显比周边水位低。模拟计算成果表明回流区凹陷中心水位甚至比同流量自然条件洪水位还低；但是靠近边岸处的水位受淤积（栈桥）的影响还是壅高的。4.5 流速变化4.5.1 河槽流速变化通过对不同工况条件下拟新建码头河段进行模拟计算，各级洪潮组合及不同工程条件下的流速最大值见表4-4-1；河道各测线流速值见图4-5-1图4-5-6；为了研究各种工况下整个河道断面流速变化情况，绘制了各个特征大断面（YJ43，YJ招宝山大桥断面）的流速分布图，82、见图4-5-7图4-5-12。当上游下泄100年一遇洪水与下游遭遇10年一遇大潮时，在现状条件下，最大流速约为2.12m/s。工程条件B时最大流速约为2.18m/s，与现状相比，流速变化百分率约为3%。当上游下泄20年一遇洪水与下游遭遇20年一遇大潮时，在现状条件下，最大流速约为1.82m/s，工程条件B时最大流速为1.87m/s，与现状相比，流速变化百分率约为1.2%。当上游下泄10年一遇洪水与下游遭遇100年一遇大潮时，在现状条件下，最大流速约为1.44m/s，工程条件B时最大流速约为1.55m/s，与现状相比，流速变化百分率为7%。4.5.2 近岸流速变化根据模拟计算结果得到的各洪潮组合83、条件下，XX电缆有限公司货运码头新建工程前后码头附近河段近岸流速，可以看出，XX电缆有限公司货运码头新建后，在涨急条件时，码头下游近岸流速减小，码头上游附近断面近岸流速有所增加，与现状相比，流速增加的最大值为0.3m/s，但近岸流速绝对值不大，一般在0.21.05m/s之间。在落急条件时，码头上游附近近岸流速减小，码头下游附近断面近岸流速增加，流速增加的最大值为0.17m/s，但近岸流速绝对值不大，一般在0.21.1m/s之间；码头工作台区域，形成一些死水区，近岸流速最大减小0.52m/s，但影响范围不大，主要在边岸与桩群之间。受右岸边滩桩群的影响，在涨潮时，码头上游的回流区比较强，下游的回流84、区比较弱；而在落潮时，码头下游回流区比较强，上游的回流区比较弱。由于动、静水的相对摩擦更强，回流区流速比正常工程条件为大，一般在0.180.41m/s。4.5.3 码头局部流场变化100年一遇洪潮组合条件下的码头附近局部流场分布图，见图4-3-1，图4-3-2。20年一遇洪潮组合条件下的码头附近局部流场分布图，见图4-3-4，图4-3-5。10年一遇洪潮组合条件下的码头附近局部流场分布图，见图4-3-7图4-3-8。XX电缆有限公司货运码头新建后，码头及连接栈桥上下游附近流场流速有所变化，其它区域流速变化很小。落急时，栈桥桥位上游流速略有降低，因码头栈桥水下桩群的阻水，在栈桥上游一定区域内水位85、有所壅高的同时，相应的流速略有减小；栈桥附近流速有增有减，受桩群阻水和过桥水流的影响，在栈桥桩群附近水域流态复杂，流速变化在0.41m/s；由于码头压缩河道有效行洪宽度，所以主槽附近普遍流速加大约0.13m/s，最大垂线平均流速为2.65m/s，一般流速增加随着向下游距离的加大减小，距海警码头下游200m处，水流基本恢复原有流态。落急时，栈桥上游附近流速有增有减，流态稍差：受桩群阻水和过桥水流的影响，在栈桥下游附近水域流态复杂，流速变化在0.35m/s；栈桥桩群附近流速略有降低，因栈桥水下桩群的阻水，在桥位上游一定区域内水位有所壅高的同时，相应的流速略有减小。4.5.4 水流动力轴线变化XX电86、缆有限公司货运码头新建工程后的特征断面流速分布的变化，从一个侧面反映了水流动力轴线的变化情况，具体见图4-5-7图4-5-12。由图分析可知，涨急和落急时建桥前后水流动力轴线的变化情况。XX电缆有限公司货运码头新建后，栈桥附近局部区域流速受到一定影响，主要是滩地回流区流速分布调整及持续淤积，主河槽内流速量值有所增加，同时主流向左岸偏转。工程头部附近绕流现象使局部流速略向左岸偏转，小水期河段水流动力轴线会略有弯曲。XX电缆有限公司货运码头新建前后上下游主流流向基本一致，主流区洪水河势没有大的变化，但受码头本身和上游“煤码头”挤压共同作用，水流动力轴线发生一定偏移，100年洪水时，主流左偏10m左87、右。这表明XX电缆有限公司货运码头新建工程对工程区附近河段的主流运动趋势有一定影响，但河势没有趋势性改变；全河段洪水河势基本保持原有态势，码头工程对该河段河道行洪期主流带过流能力及流态的影响不大。需要注意的是，大洪水期主流左偏，可能引起下一弯道顶冲点上提。由于拟新建码头的前沿线已经基本与上下游邻近码头前沿齐平，模拟计算成果表明，XX电缆有限公司货运码头桩群绕流对该河段水流动力轴线有一定影响，主流略向左岸偏移，对于上游码头附近河槽干扰较小。模拟码头新建工程及上下游河段洪水河势基本与现状一致，保持原有整体态势，主流带过流能力基本不受影响。XX电缆有限公司货运码头新建后，近岸流速减小，主流区流速增大88、，并引起水流动力轴线进一步向左岸偏移，同时XX电缆有限公司货运码头的新建使其与上游煤码头对边岸产生的影响连接在一起共同作用。要使河道基本保持原有过流能力，XX电缆有限公司货运码头与上游煤码头间的近岸栈桥段滩地淤积要有一定控制，两码头间河段主槽及时疏浚与滩地及时清淤，对维持该段洪水期河势与水流动力轴线的稳定是十分必要的。不同流量时，边岸附近的流态包括回流区特性都是比较相似的，只是回流强度与流量成正比关系，因而回流区特性也都与流量相关的。另外，值得注意的是回流区的淤积如果得不到及时疏浚清理，边滩形成的成型堆积体便可能在小水低潮期影响主流走向，对该河段的河势稳定带来不利影响。4.6 洪水期冲淤变形影89、响分析4.6.1 一般冲淤变形分析根据以往张定邦对甬江河口段的物理模型试验【1】表明，甬江河口段水流挟沙能力一般可表示为：，甬江下游河相关系一般为3.42，采用比照甬江河口段的物理模型试验关于河相来沙及冲淤试验结果进行校验，对工程修建后的模拟河段进行平面二维水沙数学模型计算，分析河段河床冲淤模拟成果表明：总体看， 在10年一遇与100年一遇洪水条件下，大洪水与大潮的叠加作用使现状条件与修建码头工程条件下的河道冲淤变形以河槽冲刷为主，滩地则是有冲有淤。现状条件下，模拟河段整体冲淤强度及分布状况见图4-3-3、图4-3-6、4-3-9，工程条件下，特征洪水模拟河段整体冲淤强度和分布状况见图4-3-90、12、图4-3-15、图4-3-18。由图可以看到，工程附近河段主槽普遍冲刷，栈桥一侧接近主流，右岸滩地也有强度不大的冲刷；而左岸滩地则是淤积状态，特征洪水时，淤积厚度在0.51cm左右，淤积强度也不大。但主槽是普遍冲刷的，特征洪水时，冲刷深度在47cm左右。比现状条件大12cm，这也在一定程度抑制了因栈桥阻水引起的水位壅高。因此该方案河段一般冲淤变形模拟计算成果与现状计算成果总体相近。总体看大洪水对河道的一般冲淤变化是有利的，与现状相比，滩地淤积相对加大。工程修建前后，码头附近河段一般冲淤特征值见表4-4-1。4.6.2 局部冲淤变形分析根据模拟计算的10年、20年和100年一遇洪水状况下工91、程建设前后的流速场和水位场，进一步按床面稳定切应力条件可以模拟计算码头附近河段的局部冲刷，获得码头附近冲刷稳定后的河床地形及冲刷极限深度。总体看，大洪水与大潮的叠加作用使现状条件与新建码头工程条件下的河道主槽以冲刷变形为主。但是新建的码头栈桥类似河道整治工程中的透水丁坝，在栈桥上下游水流收缩扩散段，形成了工程条件河道主槽扇形的附加冲刷区。码头栈桥头部的绕流与挑流作用，使临槽栈桥头部附近的局部冲刷增加最大，而栈桥上下游近岸滩地，则因回流影响，洪水期冲淤变形极小。在10年一遇洪水状况下，现状条件下码头栈桥头部（临槽）附近的最大局部冲刷深度为1.01m左右，工程条件下码头附近的最大局部冲刷深度为1.92、36m左右，最大冲刷深度比现状增加0.35m。在20年一遇洪水状况下，现状条件下码头栈桥头部（临槽）附近的最大局部冲刷深度为1.04m左右，工程条件下码头附近的最大局部冲刷深度为1.52m左右，最大冲刷深度比现状增加0.48m。在100年一遇洪水条件下，现状条件码头附近栈桥头部（临槽）的最大局部冲刷深度为2.12m左右，工程条件下码头附近的最大局部冲刷深度为2.68m左右，最大冲刷深度比现状增加0.56m。同时从冲淤分布图可以看到，码头的修建减小了上下游的冲刷。但由于码头工作平台区附近冲刷加大，因此考虑长时期溯源冲刷的影响，可以认为码头上游弯顶附近的冲刷不会比现状减小，反而会加大。4.6.3 93、工程附近河段回流区状况分析对于潮汐河口码头、丁坝类河道工程建筑物近区引起的回流区主要与河道工程附近的流速、断面形态（河宽、水深）、河道阻力特征（糙率）有关。根据甬江河口段物理模型试验【1】和原体观测资料的分析，回流区长度与河道阻力状况、水力条件及整治前后的断面形态有关。根据甬江模型试验观测值，回流区长度L与工程长度D比值为：L/D=4.55.0。二维数值模拟计算成果所得设计栈桥工程方案的回流长度与上述计算值基本相同，模拟回流区长度比上述计算值略大1525m左右。大洪水期码头新建逼使主槽过流能力增大，同时滩地回流区减小，相应汛期淤积降低，滩地过流能力的折减也相对较小，主槽过流基本顺畅，受栈桥干扰94、相对不大。4.7 非汛期对流场及河床变形的影响分析根据2005年10月1920日和10月2526日实测日常潮流的潮位资料，组合生成了三日潮流，并对研究河段进行了数值模拟计算。得到了日常潮流时，在新建码头工程条件下，不同时刻流场的水位、流速及河床冲淤变形计算成果。4.7.1 日常运行对流场影响分析根据2005年10月1920日（大潮）和10月2526日（小潮）实测大小潮的潮位资料，模拟码头新建前后，各工况特征时刻流场图见图4-3-19图4-3-24。从流场图可以看出，模拟成果较好反映了实际潮流的运动特点：在XX电缆有限公司货运码头新建后，码头工程对一般大潮流有一定的影响，而对小潮流影响微小。（195、）一般潮汐条件下新建码头对水位的影响分析按日常实测大小潮（一般潮汐条件），在码头正常运行期，XX电缆有限公司货运码头新建前后的模拟计算结果表明，在正常运行条件下，码头修建对大潮流水位的具有一定的影响，最大水位壅高1cm左右，影响范围在上下游300m左右；而码头新建对小潮流影响甚小，最大壅高值只有0.6cm。（2）码头修建对流速场的影响分析码头正常运行遇实测大小潮时，为了研究各种工况下整个河道断面流速变化情况，绘制了各个特征大断面（YJ43，YJ招宝山大桥断面）的流速分布图，见图4-7-1图4-7-2。从图可以看出，XX电缆有限公司货运码头新建后，工作平台挤压使航道中心流速加大，流速增加最大0.96、06m/s。而码头所在边岸，由于码头栈桥阻水影响，流速减小较大，流速最大减小值为0.35m/s左右，因此平时近岸滩地不可避免会有持续性的淤积（日常期）。4.7.2 日常冲淤变形影响分析（1）历史资料成果分析在一般非汛期平均含沙量S=1.03kg/m3， 一般春冬季含沙量较高，而夏秋季含沙量较低；涨落潮流量相差很小，这是一年大多数情况下出现的水文条件。拟新建XX电缆有限公司货运码头所在河段的河床演变，就是长期在这样的水文条件下形成的。因此对这样条件下的河床冲淤变形，应该给予高度重视。根据水文测验断面资料及航道测量资料，分析一般水文条件下，长时间的河床冲淤变形，模拟河段上下段略冲，而中间（包括码头97、工程）段主槽有冲有淤，滩地则是淤积的，非汛期月累计淤积率平均为4.34.7cm。一些特征大断面分析见图3-2-1图3-2-7。其中一些分析断面所处位置与拟新建码头断面相似，上下游都有伸入河道的工程影响。不同年份的断面对比表明：码头新建后，在一般情况下栈桥上下游滩地回流区内是持续淤积的，在一个水文年周期内滩地的淤积约在3042cm之间。（2）码头修建前的河床变形分析为了分析现状XX电缆有限公司货运码头修建前后，在一般水文条件下（日常流）的河床变形，分别对码头修建前后两种不同的边界条件进行了数学模拟计算，得到了XX电缆有限公司货运码头修建前后，该河段的冲淤变化。从总体看，在XX电缆有限公司货运码头98、修建前，该河段处于长期稳定的状态，其主槽有冲有淤，两岸滩地的有少量淤积。（3）码头新建后模拟计算成果分析XX电缆有限公司货运码头修建后，在码头栈桥区附近，由于栈桥桩群的阻水作用，在码头栈桥区域有明显的回流淤积现象。根据实测潮型及一般水文条件进行的二维数值模拟计算结果，显示了实测潮型条件下的河段变形状况。不同工况下，研究河段附近河床冲淤分布见图4-3-30、图4-3-33、图4-3-36。总体看，模拟河段宏观上呈现出以弱淤积为主的特征，模拟河段整体主槽微冲，左岸滩地淤积，右岸滩地有淤有冲。日常潮流，各种工况下码头附近沿程3日最大冲淤分布见图4-7-7和图4-7-8。应当说明，数值模拟预测的河床淤99、积量相对不大，实际上是受河道主槽相对稳定的边界条件影响。目前主槽的相对稳定在很大程度上是依靠主河槽经常性的航道疏浚与水利疏浚；如果没有这个条件，河床淤积变形量会更大一些。表4-7-1 日常潮型、不同工况，最大冲淤变形（9日）特征值统计表工程条件1 #测线2 #测线3 #测线4 #测线淤积厚度(cm)起点距（m）淤积厚度(cm)起点距（m）冲刷深度(cm)起点距（m）冲刷深度(cm)起点距（m）冲刷深度(cm)起点距（m）A1.276801.23680-1.19670-2.37660-4.45650B1.876901.68680-1.37660-3.13650-7.15650表4-7-2 日常潮100、型、不同工况，滩地主要淤积部位半年淤积量特征值淤积部位位 置煤码头电缆码头起点距/m480-520600-680计算工况A淤积厚度/cm10.111.5计算工况B淤积厚度/cm14.818.1注1：上两表中，A为现状；B为XX电缆有限公司货运码头新建，栈桥不过水注2：上两表中，本表冲淤变形特征值以冲淤厚度表示，起点距说明见附图4。综上看，自然状态凸岸边滩的位置影响该处边滩的年淤积量在2025cm左右，码头新建后导致边滩的年淤积量增加至3040cm左右，因新建而引起的年淤积量增加值为10cm左右。码头新建后，栈桥上下游近岸滩地存在回流区，在非汛期主要由海相来沙引起的回流区淤积是持续的。在一般情况101、下，码头附近主槽有冲有淤，但从模拟河段总体统计，主河槽还是淤积的。目前实测主河槽大致冲淤平衡，是靠航道不断疏浚维持的。因此在新建码头后，每年非汛期港池工作平台和栈桥附近滩地均需疏浚。及时清淤对汛期边滩行洪、降低洪水位有利，平时对维持主槽航运、码头正常运用也是必需的。河口段码头、桥梁工程实际运行状况表明，非汛期建筑物附近的河床冲淤演变表现为：栈桥桩群的阻水使上下游近岸滩地产生持续淤积，而栈桥头部伸入主槽的桩群附近范围会有局部冲刷，水流动力轴线会略向对岸偏移，滩地持续淤积一般会加剧非汛期主槽的弯曲率，整体河势不会有明显影响。非汛期栈桥上下游近岸区的边滩淤积的清除是需要认真考虑的问题，长期累计也会对102、洪水河势带来不利影响。必须采用包括疏浚在内的综合治理方法予以解决。第5章 防洪综合评价5.1 与有关规划的关系及影响分析拟建XX电缆有限公司货运码头位于甬江干流河段，其新建工程位于现有码头上游，与水利等规划有关的是甬江流域防洪规划、甬江流域综合规划、宁波市城市防洪潮规划和宁波市港口总体规划。码头所在河段的甬江堤防已建成，防洪（潮）能力达到100年一遇。宁波XX电缆有限公司货运码头工程设计方案总体看没有改变河道岸线和堤防布局，新建的工作平台及连接栈桥头部与上游煤码头头部齐平，建筑物顺流向延伸，均没有向河道主槽内延伸。洪水河势与日常河势总体都基本维持不变，栈桥建筑物侵占了河道凸岸边滩部分过水面积，103、减小了该区流速；拟建码头桩群阻水产生的近岸回流，会引起码头附近滩地的淤积增加。拟建码头河段主要泄水通道没有堵塞，拟建工程引起码头上游的壅水高度较低，对大堤不会产生明显影响。由于河势基本不变，对下游招宝山大桥的影响也很小。大洪水期对栈桥段道口的防汛处理，需与水利部门沟通，妥善解决。5.2 与现有防洪标准、有关技术和管理要求适应性分析根据中华人民共和国水法、中华人民共和国防洪法、中华人民共和国河道管理条例、河道管理范围内建设项目管理的有关规定和宁波市河道管理条例等有关规定：有堤防的河道，其管理范围为两岸堤防的水域、沙洲、滩地（包括可耕地）、两岸堤防及护堤地。拟新建河道工程，必须按照国家规定的防洪标104、准所确定的河宽进行，不得缩窄行洪河道。拟建XX电缆有限公司货运码头工程占据了右岸部分行洪滩地，但栈桥及工作平台桩群基本是沿紧邻码头顺流向布置，工程前沿没有突出上游码头工程前沿线。由于没有缩窄主槽，对河道有效行洪能力的影响不大；上游引起的水位壅高很小，不会引起现有防洪标准降低。在对栈桥附近滩地及时进行清淤的条件下，可以认为总体基本符合河道防洪要求，河道滩地、堤防技术管理要求没有改变，没有降低堤防的防洪潮能力。5.3 对河道行洪影响分析XX电缆有限公司货运码头栈桥占据的是弯道凸岸边滩，该区原为淤积浅滩区，不是主要过洪通道。栈桥及工作平台桩群基本是沿上游码头顺流向布置，因此栈桥桩群的新增有效阻水面积105、很小，码头工程对河道主槽（自然状态河势）的干扰较小。工程建设主要是使码头栈桥附近滩地的局部泄洪能力降低，从而影响过水断面流速横向分布，增大主槽分流比，对河道总体行洪能力影响不大，工程新建引起的上游水位壅高很小。随着潮位增大，桩群阻水影响有所增加，同时主槽冲刷也相应增大。在遭遇不同洪潮组合水文条件下，设计方案的码头附近上游河段水位实际壅高最大值为1.7cm（出现在遭遇100年一遇洪水与10年一遇潮位组合时），这个水位壅高值本身实际是综合反映了河道横向压缩壅水与主槽束水冲刷等多种因素的综合影响，壅水影响范围上游300m下游300m。水位壅高值最大时，其潮位并不是最高，在潮位最高时，其水位壅高值为0106、。还需要说明的是，如前分析计算，这个壅高值是该段河道上下游码头相互影响、共同作用的结果。洪水期模拟计算成果及类似工程观测数据的分析表明，工程新建引起的水流及河床变形综合调整，实际造成水位壅高较小，新建工程总体对行洪影响不大。工程在实施过程中是在非汛期分期实施，因此施工期水位壅高值一般会小于上述大洪水的壅高值。为了进一步降低新建码头对河道行洪的影响，避免栈桥过多的阻水作用与相应的边滩回流淤积，建议栈桥底板高程高于1.13米（85基面），尽可能减少阻水，并且保证将栈桥头部与滩沿线齐平。5.4 对河势稳定的影响分析拟建XX电缆有限公司货运码头工程对河道流场改变的影响，主要在新建区码头栈桥及工作台附近107、。由于新建工程没有侵入主河槽，对整体河势影响不大，新建工程后主流向左岸稍有外推（5m左右），流向没有明显变化，下一弯道的凹岸顶冲点会相应上提1520m。整体流场变化较小，影响较大的是在新建码头工程附近区域及其近岸滩地。新建工程建成后，栈桥头部主桥墩之间河槽的水流流速有所增加，水流挟沙能力有所增大，河床产生一定的局部冲刷；栈桥近岸边孔的水流流速减小，水流挟沙能力下降，边孔所在的边滩河床产生一定淤积。从甬江已建类似码头工程的河床冲淤变化表明：新建码头后，边孔产生边滩河床淤积对码头附近河段的河势影响不大。实际河床演变状况与数值模拟计算都表明，XX电缆有限公司货运码头新建后的河床冲淤变化表现为：码头新108、建河段水流略向左岸挤压，河槽有冲刷，边孔所在边岸流速减小产生淤积。虽然边孔淤积引起边岸过流能力下降，但由于主槽受码头栈桥影响较小，主槽水流流速较大，水深也较大，主槽过流能力受栈桥的影响较小，因此码头新建后该段主流略有偏移调整，总体河势无趋势性明显改变。滩地淤积强度虽然不是很大，但由于新建码头部分在对河势调整比较敏感的河流弯顶上游过渡段凸岸一侧，因此有必要对一般日常水流条件可能出现的河势变化情况进行分析。日常径流、潮汐组合条件下的模拟计算表明，新建码头后的右岸边滩受栈桥阻水滞流影响，形成边滩持续淤积，淤积强度约为30cm/年。如果遇到大洪水边滩淤积会得到一定冲刷，持续淤积的状况会得到一定抑制。按109、现状水流条件的边滩淤积态势，如果没有大洪水作用，又没有及时疏浚清淤，右岸边滩的持续淤积可能会产生这样的问题：河流弯道凸岸原边滩可能会逐渐形成稳定堆积体，持续抬高的滩面将会形成较大的滩槽高差。一般说来处于弯道过渡段的水流比较敏感，很容易受边界变动影响而调整流向，对河势变化有重要影响。在这种边界条件下，如果长期小水，低潮期右岸边滩淤积体的外伸滩沿会起到控导水流、主流上提的作用，将会以比自然状态更陡的角度将水流逼向对岸，顶冲下一弯道边滩。长期的边滩淘刷有可能使对岸滩地大量塌失，弯顶上提；由此引发的河势不稳与上提对于航运、取排水工程都是不利的。对于这种情况，必须予以注意。由于非汛期滩地淤积是可能影响该110、河段河势的主要影响因素，因此必须对主槽及近槽滩地特别是码头栈桥附近的滩地淤积进行控制。非汛期的淤积必须能够及时予以疏浚清淤，一般边滩累积淤积不宜超过0.6m，决不能长期累积以致影响洪水河势。 平面二维数值模拟结果表明：在大洪水作用下，除新建码头轴线断面外，该河段的河床深槽形态基本维持不变，邻近XX电缆有限公司货运码头附近滩地有一定淤积，但主槽有所冲刷，主要断面的河相关系系数略有减小，基本维持在3.64.4之间，与张定邦物理模型试验的4.62相近，比自然状态调查值4.86.5略窄一些。因此新建XX电缆有限公司货运码头对工程附近河段的河相关系及河床演变影响不大，该段河道河势基本仍可保持稳定。总之，111、维持该河段洪水河势及水流动力轴线不发生较大改变的前提，就是要对主河槽及临槽滩地进行及时疏浚，避免滩地持续大量持续淤积对洪水期河势的不利累积影响。5.5 对堤防、护岸和其他水利工程的影响分析新建XX电缆有限公司货运码头工程后，栈桥上游附近水位有所壅高，但量值较小（1.7cm），对防洪设防标准基本没有影响，因此原堤防高度无需改变。码头栈桥使近岸流速减小（0.350.45m/s左右），形成栈桥上下游边滩淤积，对该段堤防不会增加冲刷。研究表明该河段流向基本没有变化，边岸流速不大，基本不会引起堤防冲刷；但栈桥存在会使主流外推，应注意加强对工程对岸堤防的防护，防止不利流向对堤防的顶冲，应加强注意河道护岸工112、程。码头栈桥施工过程中，尽量避免施工对甬江堤岸的影响，应注意大堤堤脚的保护，确保大堤的和岸线的稳定。修建XX电缆有限公司货运码头后，主流（水流动力轴线）略向左岸偏移，河势基本保持稳定，因此新建工程后对下游招宝山大桥附近的河势没有明显影响。码头工程修建后桥前断面的流速大小与分布和现状条件基本一致，河槽也没有因此引起特殊的冲刷，右岸滩地淤积主要发生在大洪水，量值不大，与现状条件基本一致。因此新建电缆货运码头不会危及招宝山大桥的安全运行。5.6 对防汛抢险的影响分析根据国家有关法律、法规规定，在河道上拟新建工程及其附属设施的布置不能够影响河道防汛抢险及维修通道，其布置与防汛抢险及维修交通的设置及相互113、配合需与水利主管部门协调。新建XX电缆有限公司货运码头所在河段在宁波市北仑区，虽然新建码头工程对所在河段的防洪及泄洪影响很小，但是甬江两岸堤防的安危关系到沿岸人民生命财产，工程可能对防汛抢险的影响还需引起足够的重视。防汛期间，必需保证新建码头建设区防汛交通道路的畅通。码头工程施工期间由于施工机械、物料及土石方随意堆放可能会阻碍防洪抢险通道（路面、河道），为此防汛期间应做好道路疏通及其他避险措施。防汛期间，要组织好人员对河道水情和堤防状况进行实时观测，对于沿岸居民安全和财产有威胁的洪水险情，要及时通过电台、电视台、长鸣警报等现代通讯手段，告知相关人员采取防范措施。另外要充分做好抢险预案与抢险组织114、，要对新建码头河段被破坏的堤防进行及时维修和加固，对新建码头河段防洪工程可能出现的险情做好抢险的各种人、财、物的准备。对新建码头河段防洪工程实行岗位责任制，分段落实抢险任务。5.7 对第三人合法水事权益的影响分析不同频率洪潮组合水文条件下，修建XX电缆有限公司货运码头后，栈桥附近水位会有所壅高，但量值很小，影响范围也不大；主流（水流动力轴线）略向左岸偏移，河势基本保持稳定，因此新建工程后对河道航运基本没有明显影响。新建XX电缆有限公司货运码头下游有招宝山大桥，两者相距400m左右。模拟计算结果表明：新建XX电缆有限公司货运码头后的水位影响范围为码头上游约300m，下游约300m。虽然该码头附近115、流速会因栈桥约束略有增加，但不会影响到船只的航行与过桥安全，新建工程对大桥没有直接影响。新建XX电缆有限公司货运码头上游紧邻北仑电厂煤码头，两者相距40m左右。这两座码头间的近岸滩地的回流区已经有一定相互影响，日常最大年淤积厚度为2642cm，汛期大洪水时淤积仅1cm左右。对于近岸滩地的日常淤积应及时清除，防治影响近邻北仑电厂煤码头的正常运行。镇海水文站位于码头下游3.4km，模拟计算结果表明：新建XX电缆有限公司货运码头后的水位影响范围远不及此，码头对镇海水文站没有影响。总之，码头新建对第三人的合法水事权益影响可以控制在允许范围内。第6章 消除或减少不利影响的措施6.1 不利影响综述根据现场116、调查及平面二维水流数学模型计算成果，对XX电缆有限公司货运码头新建工程在防洪、泄洪、河势流态、河床演变等方面进行了影响评价，认为新建码头对甬江行洪和堤防安全带来的不利影响主要表现在：（1）与现状相比，洪水水位最大壅高约1.7cm（出现在遭遇100年洪水与10年潮水组合时），其影响范围为码头上游约300m，下游约300m。（2）XX电缆有限公司货运码头修建前后上下游主流流向基本一致，主流区洪水河势没有大的变化，但受码头本身和上游牧每天煤码头挤压共同作用，水流动力轴线发生一定偏移，100年洪水时，导致主流左偏510m左右。（3）XX电缆有限公司货运码头新建后，工作平台处的航道流速加大，流速增加最大117、值为0.06m/s；而码头所在边岸，由于码头栈桥阻水影响，流速减小较大，流速最大减小值为0.35m/s。因此，导致平时近岸滩地会有持续性的淤积（日常期），凸岸边滩作用有所增强。总体看新建码头对于河道行洪和堤防安全的不利影响较小。6.2 消除或减少不利影响的措施为消除或减少码头新建对甬江行洪和堤防安全带来的不利影响，建议：（1）在码头栈桥施工期，应进行施工渡汛组织设计，新建工程施工时，应保持防洪堤的完整性；汛期注意及时拆除影响河道行洪的施工机械及其他阻水设施；不得随意将建筑垃圾丢弃在河道内，影响航运安全。（2）新建施工完成后应立即拆除所有施工设施，及时清理施工现场，并对该河段进行测图对比分析，检118、查清理效果；（3）为保证航道畅通、船舶安全、顺利停靠，工程运行期间，应定时及时进行主槽与近岸滩地的疏浚清淤。要求对近岸滩地每年至少清淤一次，维持现状滩面高程不抬高；（4）要特别注意新建XX电缆有限公司货运码头与其上游煤码头码头间的交叉回流区的清淤，防止近岸滩地持续淤积加重而进一步减小滩区行洪断面。两码头在运行期也要注意保证水路畅通与船只靠泊安全，不得影响码头各自正常运行安全。对码头上下游边滩的淤积，重点清淤范围是纵向（顺堤线方向）上至码头新建后的系船墩以上30m，下至东边栈桥以下30m；横向范围自岸边向外约20m。清淤应在每年主汛期前实施，一般可离开岸边5m以外的范围，以1：10的坡比清淤。清119、淤的土方应外运至特定场所，不得倾倒入甬江。第7章 结论和建议7.1 结 论根据现场调查、河床演变分析及平面二维水流数学模型计算成果，通过对新建XX电缆有限公司货运码头工程在河道堤防、泄洪、排涝、河势流态及边岸稳定等方面的分析研究，得到如下认识与结论：（1）拟建XX电缆有限公司货运码头位于宁波市北仑区甬江右岸河段，上游紧邻北仑电厂煤码头，下游400m有招宝山大桥，工程所处河段在弯道段凸岸进口段，受上弯段出流影响，加上本河段的新建工程导致的边界改变，工程位置十分敏感。因此根据水利部、国家计委联合发布的河道管理范围内建设项目管理的有关规定，对拟建项目进行防洪影响评价研究是十分必要的。（2）实测资料分120、析表明，现状河道冲淤变化及平面摆动不大，河势基本稳定。码头新建后没有进一步侵占主槽，对主流区影响相对较小；但顺流向延伸工作平台与栈桥，对边岸滩地水沙运动影响依然很大。拟建工程断面地处凸岸浅滩一侧，近几年断面形态有微弱变化调整，河相系数维持在3.64.2之间。在上弯段河势稳定的条件下，拟建码头河段主流依然受原有深槽控制，在平面上不会有大幅横向摆动，对下游招宝山大桥附近河势没有影响。新建码头位于弯道凸岸边滩区，下游浅滩回淤应及时疏浚，持续淤积会使滩面增高、阻水堆积体作用增强。低潮期地处凸岸边滩的淤积体会对主流产生影响，因此必须控制码头栈桥附近的滩地淤积，防止河势滑脱变化。（3）所建平面二维洪水潮汐121、数学模型的离散网格精细度（10m10m）可以满足工程区流场分析要求，河道洪水阻力与潮汐的模拟也是可信的。（4）通过对各级频率洪潮组合水文条件下的平面二维数值模拟计算，可知XX电缆有限公司货运码头新建后的河道洪水位壅高值综合反映了桩群阻水横向压缩、主槽束水冲刷加剧、平时主航槽疏浚等多种因素的影响，因此新建工程实际引起的水位壅高并不大。100年一遇洪水时，与实际现状相比，工程方案的水位壅高最大值为1.7cm，20年一遇洪水时，水位壅高的最大值为1.2cm，10年一遇洪水时，水位壅高的最大值为0.8cm；壅水的影响范围在码头栈桥上游300m和下游300m；水位壅高的最大值与最高潮位并不同步，在最高潮122、位时，水位壅高为0。栈桥断面及下游主槽水流受收缩及河床冲刷影响，虽然工程方案主槽水深比现状水深大，而主槽水位却还略有降低。总体看，新建码头后河道水位增降幅度较小，对河道行洪影响不大。需要说明的是，水位的壅高与降低是该河段两岸码头群边界约束与河床冲刷共同作用的结果。（5）新建工程后数值模拟给出的流速场表明：不同洪潮组合时，现状条件的最大流速约2.18m/s，工程条件与现状相比，断面最大流速增加百分率约为2.1%，断面平均流速增加百分率约为0.52%1.02%。（6）落潮流时，栈桥头部局部流速增加最大值为0.21m/s；涨潮流时，栈桥头部局部流速增加最大值为0.12m/s。近岸滩地流速受新建工程影123、响均为减小，局部最大减小值为0.45m/s。总体看，码头新建区河槽流速有所增大，但近岸边滩流速减小引起淤积。由于影响范围局部、有限，所以码头新建不会对行洪期堤防安全构成威胁。（7）平面二维数值模拟给出的日常冲淤变形分析表明：码头现状运行导致边滩的年淤积量在2028cm左右，码头新建后导致边滩的年淤积量在3040cm左右，因新建而引起的年淤积量增加值为10cm左右。（8）平面二维数值模拟给出的流速场表明：新建码头后，上下游边岸因滞流产生的淤积在一定程度上影响边岸流速及水位；由于栈桥挤压主流，河槽部分有所冲刷，栈桥头部也有较强的局部冲刷。主流走向尚无明显变化，由于河道形态不具备大变条件，招宝山大桥124、附近河势总体发展趋势基本稳定。但及时清淤，防止边滩持续淤积对弯道段河势调整的影响，还是非常必要的。目前主槽淤积不甚严重，这是与平时航道的经常性疏浚有关。（9）综合分析表明：新建XX电缆有限公司货运码头对河道行洪及河道工程、招宝山大桥的影响是较小的，其中也包含了该段河段两岸多个码头综合作用的结果；新建码头引起的河床调整主要是凸岸边滩淤积，调整后的总体河势基本保持稳定不变；栈桥布置及高程控制从汛期过洪要求看是可行的。7.2 有关建议根据新建码头工程的运用条件及河道实际状况分析，提出以下建议：（1）在受潮汐影响的感潮河段修建码头，受径流不足、潮流较强的现实条件约束，潮流及其来沙对码头栈桥上下游边滩的125、稳定影响很大，应引起高度重视。平时边滩的持续淤积应及时清理，一方面有利码头的运用，另一方面对河道安全行洪、减轻栈桥头部冲刷也是有利的。按现状水流条件的边滩淤积态势，如果没有及时疏浚清淤，新建码头下游边滩的持续淤积可能会使弯道凸岸边滩作用增强。低潮期右岸边滩淤积体对水流的控导有可能使主流上提，这种调整影响会引起该段河势的调整。为避免出现河势不稳，必须对码头栈桥下游的滩地予以及时清淤，一般边滩累积淤积不宜超过30cm（即消除码头新建而引起的淤积）。（2）应加强对码头栈桥附近上下游的护岸、堤防的监控和维护，及时检查防洪排涝设施存在的隐患，及时消除。对于码头上下游150m内的滩地淤积，一般强度在203126、0cm/y，建议每年至少清淤一次，汛前应进行认真检查。（3）新建码头过程中，施工弃渣不得随意倾倒于河道中，施工交通运输不能破坏堤防的完整性。施工完成后应立即拆除所有施工阻水设施，以免增大对行洪的影响而导致危及护岸和堤防工程。（4）由于码头栈桥离大堤较近，施工时有振动等影响，建议施工单位加强近堤稳定性观测；完善码头栈桥施工渡汛的组织设计。（5）为保证航道畅通、船舶安全、顺利停靠，工程建设与运行期间，应定时及时进行主槽与近岸滩地的疏浚清淤，特别是XX电缆有限公司货运码头下游的浅滩回流区的疏浚清淤。应通过及时疏浚，保持码头中间及前沿线的水深与未建码头前尽量一致。对码头上下游边滩的淤积，重点清淤范围是127、纵向（顺堤线方向）上至与煤码头码头，下至栈桥以下50m；横向范围自岸边向外约20m。清淤应在每年主汛期前实施，一般可离开岸边5m以外的范围，以1：10的坡比清淤。（6）新建码头栈桥头部必须在滩沿线以内，工程前沿与上下游码头前沿线基本齐平，这将使栈桥桩群阻水影响降低，减小码头新建工程对该段河势的干扰，有利于河道行洪与维持自然河势。为了进一步降低新建码头对河道行洪的影响，避免栈桥过多的阻水作用与相应的边滩回流淤积，建议栈桥底板高程高于1.13米（85基面），尽可能减少阻水，并且尽可能将栈桥头部与滩沿线齐平。（7）受码头栈桥头部的绕流与挑流作用，使临槽栈桥头部附近的局部冲刷增加，最大冲刷深度比现状增加0.57m（出现在100年一遇洪水条件下），建议设计码头桥墩时予以考虑。