平原河网区的防洪排涝能力不但与挡潮闸的过流能力相关,还与河网的行洪能力密切相关,必须对滨海平原河网洪水波的运动形式进行深入的研究。
根据洪水期开启水闸引起平原河网区水体产生不同的运动形式,可把平原河网区分成流速区与波速区。其中,平原流速区是由于水闸开启后能引起上游河道水面比降改变较大的区域,其洪水波的传播主要依靠水面比降的势能转变为动能运动,这部分河网的过流能力以克服河道阻力而运动,一般情况下可用曼宁公式计算;而平原波速区是水闸开启引区内水面比降小,其水流主要靠惯性力在区域运动,其内的水体主要以惯性波的形式运动,此时波在传播过程中只有能量的转换,而损失很少。
滨海平原洪水在流速区主要以运动波或扩散波的形式运动,水流主要克服河道沿程阻力而运动,过水能力可用以曼宁公式为主的流量计算公式计算[式(2.17)],为了便于识别统称其为流速区。这一区域主要分布临海边平原区域,以近似矩形区域分布,流速区区域离海的距离与平原河道的过流能力有关,水闸开闸引起水面变化较大的距离越远,流速区越宽,流速区面积越大,因平原大部分洪水需通过这一区域排入大海,因此,流速区入海通道行洪能力和水闸的过流能力决定了整个平原的防洪能力。在流速区一般需扩大河道过水断面面积,且呈喇叭状扩大,这就是为什么天然入海河流入海口都呈“喇叭”形,而人工河网一般都是以矩形为主,越靠近海边,河道越宽。例如,姚西北的陶家路洪就有40m、80m和100m等3种河宽,临海边的河道宽达100m左右,以便充分泄洪。在波速区,洪水运动主要以惯性波的形式传递,洪水以波速运动(),所以这块统称为波速区。波速区的水面比降非常小,重力分力不是洪水波运动的主要作用力,在这个河网区域洪水波主要靠“惯性力”运动。图2.5所示为余姚姚西北平原河网波速区与惯性区划分示意图。
式中 A——断面水道面积;
v——断面平均流速;
L——河道长;(www.xing528.com)
R——水力半径;
h f——沿程阻力;
x——湿周;
J——能面纵比降;
n——曼宁系数。
图2.5 余姚姚西北平原河网波速区与流速区划分示意图
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