[发明专利]河床变形与河口洪潮标准分析方法

说明书

本发明公开了河床变形与河口洪潮标准分析方法，包括以下步骤：一是调查收集河口地形地貌和洪潮特性，确定河床变形与关键断面最低水位关系；二是确定河床变形与口门最大涨潮流量关系；三是确定口门最大涨潮流量变化与关键断面最高水位变化关系；四是确定洪水重现期与关键断面最高水位变化值相互关系。利用本发明方法，通过现状与先前关键断面最低水位的变化，反演出先前河床地形条件，确定天然河床大幅下切后，现状条件下洪潮重现期的变化，为河床淤积导致河口行洪能力与纳潮能力的减少等重大水安全问题、超标洪潮的复核、评价及运行安全等提供科学依据及后期的科学治理提供技术支持，社会经济和环境效益显著。

技术领域

本发明涉及水力学及河流动力学领域，具体地，涉及河床变形与河口洪潮标准分析方法。

背景技术

河口泛指河流注入海洋的河段，入海河口受海洋动力和河流水文动力共同作用，是海洋过程与河流过程相互作用的产物。河口水利设施在防洪御潮、增加可利用的水资源、改善闸上游河道通航条件、改善城市水景观、提升城市水文化建设等方面产生巨大的社会经济效益。

荷兰历史上经常遭受风暴潮袭击，1953年的洪灾导致1800多人丧生，10万人无家可归，荷兰三角洲工程建设后，使防潮标准由防潮标准从1250年一遇提高到4000年一遇，保护了荷兰1/3的国土面积及450万人口；英国伦敦地处泰晤士河口，洪涝灾害频发，1791～1953年，流域洪水位上升1.2m，1953年洪灾，涌浪达5.41m，东海岸一带被淹，300多人死亡，泰晤士挡潮闸建成后，防洪水位从5.28m提高至6.9m，能够防御1000年一遇的高水位，保护着伦敦125km²面积以及125万人口和价值8000亿英镑的基础设施，而泰晤士挡潮闸本身就是伦敦城市名片和一道亮丽风景线；英国的卡迪夫湾河口闸创造了一个200hm²的淡水湖，形成了13km的可发展的海滨，取代了原先潮差所形成的泥滩，使得卡迪夫湾成为当时欧洲首屈一指的新兴时尚港湾和经济发展的引擎，实现了卡迪夫城市复兴的梦想。我国浙江省椒江河口和飞云江建闸后，分别形成48km²和50km²的闸上游河道型水库，每年可新增两岸平原农业灌溉用水和一般性工业用水2.43亿m³和2.5亿m³，解决了河口地区水资源短缺的问题；江苏射阳河口建闸后，形成了库容3079.7万m³的“月”字形水库，直接受益的水稻面积46.67万hm²。

而另一方面，河口水利设施也显著改变河口的天然水动力及水沙输移规律，对工程自身及周边环境将造成巨大影响，首先是工程自身安全、使用功能以及河道的淤积问题，日本和印度的中小河流，闸下淤积相当严重，有的河口被完全堵塞。我国江苏沿海修建的58座挡潮闸中基本淤废的有5座，严重淤积的有15座，一般淤积的有20座；海河流域35个建闸河口中，有22座淤积严重，闸下河道的过水能力下降了60％，天津海河建闸后，河床淤积高度4.7m，河宽由250m缩窄至100m，过水断面减少85％，河口泄流能力由2100m³/s降至800m³/s。而另外一些河口水利设施的建设则导致上游来砂量大幅减少，加上采砂和疏浚航道等人为活动，天然河床大幅下切，例如：距闽江河口117km的水口水电站坝下枯季水位1991年至2007年短短16年下降了4.42m，距晋江河口19km的金鸡闸下枯季水位也不断下降，2004年至2019年再降1.87m，距九龙江河口40km的北溪浦南水文站和距河口48km的西溪郑店水文站2010年最高洪水位较1960年分别下降4.16m和3.25m。

河口水利设施是城市人民和重要设施免受潮洪灾害危害的重要屏障，担负着保护人民生命财产安全的重要任务，剧烈变形的河床对河口水利设施及堤防的洪潮标准究竟产生怎样的影响，不仅直接关系到工程的投资和水利设施的安全、超标准洪潮灾害对策，而且关系到河口人水和谐的科学治理和城市品位。而在当前的有关资料检索表明，目前国内外尚无河床变形与河口洪潮标准分析方法的相关报道。因此，迫切需要研发出河床变形与河口洪潮标准确定技术以满足我国生态文明、工程建设和社会进步的需要。

发明内容