临海大田平原河网水系调整影响分析

李东风，谢 锋，白福青，胡建永

(1.浙江水利水电学院 水利与环境工程学院，浙江 杭州 310018；2.浙江水利水电学院 水利与海洋工程研究所，浙江 杭州 310018)

临海大田平原河网水系调整影响分析

李东风1，谢 锋1，白福青1，胡建永2

(1.浙江水利水电学院 水利与环境工程学院，浙江 杭州 310018；2.浙江水利水电学院 水利与海洋工程研究所，浙江 杭州 310018)

通过临海大田平原河网水动力二维数学模型，分析水系调整前后的流场和水位分布，认为水系骨干河流局部扩宽、分支河网与骨干河网的连通，尤其是在灵江下游钓鱼亭镇附近新增加的钓鱼亭控制闸工程，增加了洪水排出通道，分流了洪水，使得大田河水位下降0.2～0.7 m，表明水系调整有利于平原河网防洪排涝，由于城区河网充分连通，加快了城市河网水体的交换，也有利于城区水环境的改善.

大田平原；水系调整；河网水动力；二维数学模型

随着临海市开发区城市进程的快速发展，城市建设用地侵占水域的问题日益突出[1].一方面，因为城市发展的需要，经过政府审批同意，市政部门将部分水域转换为城市建设用地，例如城市道路修建、港口用地开发和公园基础设施等；另一方面，因为经济利益的驱使，某些地产开发商利用相关政策的漏洞，侵占水域开发房产，破坏水域的完整性，影响水域的行洪排涝安全；此外，随着城市人口的不断增加，生活垃圾量的激增，利用水域填埋垃圾的处理方式，不但侵占了河流水域，而且污染了水源，破环了生态环境.为了使得城市建设用地与水域有机协调，达到“人水和谐”的发展目标，需要对临海经济开发区境内的河网水系进行调整，通过对水系的合理布局，以达到满足水域占补平衡，合理利用水资源，保护水生态环境，保障行洪、排涝安全等目的；同时兼顾区域土地利用的完整性和交通的便捷性[2].

1 临海水系概况

1.1 临海市概况

临海市东濒东海，南接台州市黄岩、椒江二区，西连仙居，北与天台、三门相邻.地理位置界于北纬28°40′～29°04′，东经120°49′～121°41′之间.东西最大横距85 km，南北最大纵距44 km，陆地总面积2 203 km2，其中城市建成区面积43.77 km2，海域面积1 819 km2，海岸线长227 km.境内地貌类型复杂多样，兼有谷地、平原、江河、滩涂、岛屿，其中山区、丘陵占2/3以上，形成“七山一水两分田”的地貌格局.

1.2 水系分布情况

临海自然水系主要属于椒江水系，小部分属于直接入海的洞港和海游港小流域.中、西部山丘区域溪流众多，东部平原河网纵横交错.主要河流有灵江及其上游干流永安溪、支流始丰溪、双港溪、方溪、大田港、义城港以及直接注入椒江和台州湾的百里大河、直接出海的桃渚平原河网.椒江水系由永安溪、始丰溪、灵江、双港溪、方溪、大田港、义城港以及直接注入椒江和台州湾的百里大河、直接出海的桃渚平原河网.

大田港是灵江河段最大的支流，发源于小芝大罗山，流经牛头山水库，出库后流经至四年村入邵家渡港，与大田河汇合称大田港，于五孔岙从左岸入灵江.大田港河长54.1 km，流域面积511 km2，河宽30～300 m，比降3.0%，1990 年大田港建闸后成内河[3].百里大河是椒北平原河网的总称.椒北平原河网上接牛头山水库椒北渠道，向东直接注入椒江和台州湾.椒北平原河网中的主渠名为百里大河，起自华景闸，终至上盘拖牛坝，全长21.2 km，设计水深2.0 m.

1.3 流域洪水成因

临海市北片老城区与大田平原相连，若遭遇台风暴雨，上游承接始丰溪、永安溪洪水越境，中游并纳逆溪、义城港等支流洪水，下游又受潮水顶托，使得临海市城区极易遭受洪涝灾害.流域中上游河道和各支流均属山溪性河流，洪水暴涨暴落，而流域下游则为平原河道，坡降平缓，洪水下泄速度常受潮汐涨落的影响.流域洪水由暴雨所形成，其中主要暴雨为台风暴雨及锋面暴雨，流域大洪水60%以上发生在台汛期，台风暴雨形成的洪涝灾害是本流域最严重的自然灾害之一.

2 河网水动力模型的建立

通过建立河网水动力二维数学模型，对水域调整后的影响进行评价分析，保障河网行洪和排涝的安全.河网水动力二维数学模型的建立选用DHI公司开发MIKE21软件，模型验证见文献[4-6].

2.1 建模控制方程

水流连续方程：

(1)

水流运动方程：

(2)

式中：h—水深；u、v—横向及纵向水流速度；

t—时间；n—曼宁糙率；vt—涡流系数.

2.2 定解条件

定解条件包括边界条件和初始条件.上游边界条件是流入河网的流量，按照大田平原十年一遇流量控制.下游边界是河道断面的控制水位，按照大田港闸和钓鱼亭附近潮位过程和运行方式控制，其中，大田港闸控制水位4.76 m，大庆河闸控制水位6.12 m，钓鱼亭闸控制水位4.00 m.初始条件为河网的平均水位.

2.3 模型建立

临海大田平原河网水系调整措施主要有：(1)九曲河上游与上沙溪骨干河道连通，下游贯穿逆溪；(2)东大河上游与白石溪上游连通；(3)大田河等骨干河道的疏浚；(4)邵家渡河局部河道扩宽；(5)洋心河上游与上沙溪骨干河道连通.模型按照“苏迪罗”台风期间的暴雨产汇流条件控制，计算白石溪、两头门溪等山溪洪水，并不考虑洪水越过河堤向平原河网的漫流，水系调整前后模型对比(见图1).

图1 临海大田平原河网水系调整前后模型对比

3 水系调整前后的影响分析

水系调整后主要骨干河流局部扩宽、分支河网与骨干河网得到了连通，尤其是在灵江下游钓鱼亭镇附近新增加了钓鱼亭控制闸工程，增加了洪水排出通道，可以分流来自于北部区域两头门溪东溪洪水以及东部牛头山泄洪、琅坑溪和逆溪的洪水，水系调整后通过水利工程的优化调度更加有利于防洪排涝和河网水流运动和水环境改善.主要表现在以下两方面.

(1)新开河分洪改善

两头门溪分汊洪水主要向新开河分流，减轻了大田河的洪水压力.白石溪下游拓宽并且与大田河水系连通，有利于白石溪洪水排放.两头门溪流入北部新开河水流，一部分通过与邵家渡河连通的支流汇入邵家渡河，另一部分继续向南流动与从逆溪的水流汇合后，受逆溪水流对推动流入邵家渡河；从逆溪的来流一部分流入邵家渡河，另一部分流入新开河的南部通过渠道和隧洞在钓鱼亭附近汇入灵江(见图2).

图2 临海大田平原河网水系调整前后流场

(2)区域河网水位降低

水系调整后河网水位下降明显，下降幅度与位置相关(见图3)，下降范围为0.2～0.7 m.当无水闸控制时，洪水一部分流入洋心河、东大河和西洋河，引起河网流速增加和水位升高，有利于城市河网水体流动.通过在分流处设置水闸，控制洪水的流入，有利于大田平原洪水排放.

图3 临海大田平原河网水系调整前后水位分布

4 结 论

临海大田水系主要骨干河流局部扩宽、分支河网与骨干河网得到了连通，尤其是在灵江下游钓鱼亭镇附近新增加了钓鱼亭控制闸工程，增加了洪水排出通道，可分流来自于北部区域两头门溪、东溪洪水以及东部牛头山泄洪、琅坑溪和逆溪的洪水.水系调整后大田河水位下降幅度与位置相关，下降范围为0.2～0.7 m.水系调整有利于平原河网防洪排涝，由于城区河网充分连通，可以通过水闸控制水流流入城市河网，水流运动速度加快，有利于城区水环境的改善.

[1] 李 萍.浙江省临海市水资源优化配置研究[D].南京：河海大学，2006.

[2] 杨伏香，张培佳，陈卫金，等.柯桥主城区清水工程河网湖泊水动力二维数值模型分析[J].浙江水利水电学院学报，2015，27(3)：18-21.

[3] 童云英，李东风，聂 会.大田平原河网水动力和平面二维数学模型研究[J].浙江水利水电学院学报，2016，28(1)：14-17.

[4] 梁佰军，李东风，张红武.瓜渚湖直江引水对通航影响的数值计算和分析[J].浙江水利水电专科学校学报，2013，25(4)：1-3.

[5] 陈卫金，李东风，张红武.绍兴平原河网防洪排涝水动力模型控制条件分析[J].浙江水利水电学院学报，2014，26(3)：38-41.

[6] 梁佰军，杨伏香，李东风，等.绍兴柯桥主城区清水工程水动力分析[J].浙江水利水电学院学报，2015，27(1)：16-20.

ImpactAnalysisonRiverSystemAdjustmentinDatianPlain

LI Dong-feng1, XIE Feng1, BAI Fu-qing1, HU Jian-yong2

(1.College of Hydraulic and Environmental Engineering, Zhejiang University of Water Resources and ElectricPower, Hangzhou 310018, China; 2.Institute of Water Conservancy and Marine Engineering, ZhejiangUniversity of Water Resources and Electric Power, Hangzhou 310018, China)

river system was widened and the connectivity between the branch network and the backbone network, especially in the lower reaches of Lingjiang River, the newly built Diaoyuting Gate-controlled Project near Dia river system was widened and the connectivity between the branch network and the backbone network, especially in the lower reaches of Lingjiang River, the newly built Diaoyuting Gate-controlled Project near Diaoyuting increased the flood discharge, decreasing the water level of Datian River by 0.2～0.7 m, which indicates that the adjustment of the water system is beneficial to the flood control and drainage of the plain river network. As the urban river network is fully connected, the exchange of water in the urban river network is speeded up and the urban water environment is improved.

Datian Plain; river system adjustment; river hydrodynamics; two-dimensional model

2016-09-26

国家自然科学基金资助项目(51039003);国家重点研发计划项目(2016YFC0402500)；浙江省自然科学基金资助项目(M503254)；浙江省水利厅科技计划项目(RC1109)；浙江省教育厅科技计划项目(Z200909405)

李东风(1965-)，男，河南夏邑人，博士，教授，主要从事水利工程教学和研究.

TV213.9

A

1008-536X(2016)12-0012-04