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摘要：在地势环境的影响下，一些河道在降雨量偏多的季节极易形成洪涝灾害。经过研究其主要原因在于河道的承载力弱，河道边界的复杂环境以及满载情况下河道所具有的安全泄量对河道行洪有重大影响。为了减少洪涝灾害对河道周边区域居民的影响，本文将以复杂边界条件下的河道安全泄量作为研究对象，为河道在承载范围内进行科学的洪水调动提供参考。
关键词：复杂边界；河道安全泄量；洪涝灾害
自古以来洪涝灾害就是影响人民生命及财产安全的重大灾害问题，治理水患是维系民生，立国安邦的重要工作。本文将以福建省北部地区的富屯溪为案例阐述复杂边界条件下的河道安全泄量问题。
一、概况
光泽地区现有的河道堤防建造于上世纪末期，设计标准为20年一遇。然而仅在1996年即爆发了4次洪水，造成极大的经济损失。经过复核，现有堤防不能满足防洪要求，其实际防洪标准仅为15年一遇 [1]。为保障流域内人民的生命及财产安全，需将现有堤防的防洪能力提升一倍，能够抵御30年一遇的洪水标准。因此本文对光泽地区河道的安全泄量进行计算，以确定上游水库的洪水库容量以及防洪调动工作的具体规划方案，西溪流域水域图可参考图1。
二、安全泄量的算法
在对下游河道的安全泄量进行计算时我们需要借助HEC-RAS一维水动力数学模型进行计算。通过模型推算出水库在完工之后所具有的防洪水面线，然后再预设该河段在上游区域建设水库的前提下，遇到泄洪的情况下游河道所具有的安全泄量。
（一）数学模型
HEC-RAC模型算法是由美国水文工程中心研发的针对水面线进行计算的一款软件。它能够应用于不同条件下的一维水动力计算，可实现的功能较多，目前常应用于多种不同的水利工程测算[2]。该模式在计算过程中采用了不同的差分测算法。
1.基本方程
在数值计算过程中，HEC-RAS的测算则是采用了河道非恒定流的方程式来计算河道内网水面线。方程式组为：
其中：Q 代表河道内部的水流流量；AT 为过流断面；ql 为水流的侧向流量，当ql值 >0 为入流，ql值<0 则为出流；x 是沿流程的坐标； t 为时间； g重力加速度； Sf 为摩阻坡度； V 为流速； z 为水位。
2.定解条件
定解条件主要是指初始条件以及边界条件。初始条件主要是说河床的高程、河流的水位、流量以及流动的速度等。而边界条件则是指上边界在进口处断面的流量过程，而下边界则是测量出口断面水位的过程。
3.模型
采用HEC-RAS模型来对测量河道进行建模，则主要是依据河道所处的位置、河道的断面成果以及遭遇的洪水资料等数据，通过对这些数据的汇总建立对应的模型。
（二）计算条件
1.河道断面布设
在整个河道内部以良辉发电站为起点断面，而以大陂桥作为终点，总河道长为12.4km。在这段距离中共设计30个水文断面。
2.设计流量
具体的设计洪水成果可参考图表1和图表2中的数值。
3.河道糙率
通过我们对该河道在1998年以及2010年中所遭受的特大洪水过境后洪痕的调查，我们通过结果可以得出目前富屯溪干流的糙率值为0.03-0.05而西溪干流的糙率值为0.03-0.045。
4.干流相遇
在地图上可以看出光泽西溪城关的位置处于富屯溪西溪以及北溪两溪的汇聚口。所以在洪水来临时则会形成两溪外包的态势。所以我们可以进行组合设计洪水的方式来进行测量。第一种情况就是富屯溪和北溪二者同时进行设计洪水，而西溪则出现相应性的洪水。第二种情况就是，富屯溪以及西溪同时进行设计性洪水，而北溪则设计为相应性洪水。对洪水进行组合设计的结果可以参考图表2。相对来说第二种组合情况并不利于施工。
（三）防洪控制断面
本文此次的研究对象就是針对于光泽西溪城关区河段是否具备安全过流的能力。所以我们在研究中选择了该河段流域内的水文断面来作为防洪控制的主要断面。
三、分析安全泄量
（一）建库之前
结合西溪和北溪两条不同的河道所遭遇的情况对光泽西溪城关内河道的洪水水面线进行计算。我们选取外包线作为洪水来临时的水面线，然后参考目前水道两侧的防洪堤以及防浪墙的顶高位置，来测量防洪堤的安全超高，同时计算西溪城关区目前的防洪水面线，进而得出光泽西溪城关区河道所具有的安全泄量。
我们可以利用洪水组合的计算结果（具体可见表2）来假设不同的流量值，然后计算得出目前该区域在建库之前河道的安全泄量值为2265m3/s，具体的分析数据可以参考表3。
（二）建库之后
如在西溪上游建造一座水库，则光泽西溪城关的防洪能力将从现有的15年一遇提升到30年一遇。通过分析可知，在施工建设时要将洪水的流量作为不可预见性的参考值，因此在初始阶段需要依照390m3/s的流量进行泄洪。当入库的水位超出施工方案之后，则可以依照590m3/s的流量进行泄洪，进而使水库内的防洪容量达到标注设计值。
四、结束语
依据对河道内的断面以及该区域河道流域以及相关水系情况的分析，我们引入了HEC-RAS的计算软件对该河段的安全泄量进行计算。
参考文献：
[1]郑志飞.福清龙江中下游河道安全泄量研究[J].水利科技，2016（02）：7-10.
[2]贾本有，钟平安，陈娟.复杂防洪系统联合优化调度模型[J].水科学进展，2015，26（04）：560-571.
（作者身份证号：3208821991010642941
6541211991073155752
3208261992100200623
关键词：复杂边界；河道安全泄量；洪涝灾害
自古以来洪涝灾害就是影响人民生命及财产安全的重大灾害问题，治理水患是维系民生，立国安邦的重要工作。本文将以福建省北部地区的富屯溪为案例阐述复杂边界条件下的河道安全泄量问题。
一、概况
光泽地区现有的河道堤防建造于上世纪末期，设计标准为20年一遇。然而仅在1996年即爆发了4次洪水，造成极大的经济损失。经过复核，现有堤防不能满足防洪要求，其实际防洪标准仅为15年一遇 [1]。为保障流域内人民的生命及财产安全，需将现有堤防的防洪能力提升一倍，能够抵御30年一遇的洪水标准。因此本文对光泽地区河道的安全泄量进行计算，以确定上游水库的洪水库容量以及防洪调动工作的具体规划方案，西溪流域水域图可参考图1。
二、安全泄量的算法
在对下游河道的安全泄量进行计算时我们需要借助HEC-RAS一维水动力数学模型进行计算。通过模型推算出水库在完工之后所具有的防洪水面线，然后再预设该河段在上游区域建设水库的前提下，遇到泄洪的情况下游河道所具有的安全泄量。
（一）数学模型
HEC-RAC模型算法是由美国水文工程中心研发的针对水面线进行计算的一款软件。它能够应用于不同条件下的一维水动力计算，可实现的功能较多，目前常应用于多种不同的水利工程测算[2]。该模式在计算过程中采用了不同的差分测算法。
1.基本方程
在数值计算过程中，HEC-RAS的测算则是采用了河道非恒定流的方程式来计算河道内网水面线。方程式组为：
其中：Q 代表河道内部的水流流量；AT 为过流断面；ql 为水流的侧向流量，当ql值 >0 为入流，ql值<0 则为出流；x 是沿流程的坐标； t 为时间； g重力加速度； Sf 为摩阻坡度； V 为流速； z 为水位。
2.定解条件
定解条件主要是指初始条件以及边界条件。初始条件主要是说河床的高程、河流的水位、流量以及流动的速度等。而边界条件则是指上边界在进口处断面的流量过程，而下边界则是测量出口断面水位的过程。
3.模型
采用HEC-RAS模型来对测量河道进行建模，则主要是依据河道所处的位置、河道的断面成果以及遭遇的洪水资料等数据，通过对这些数据的汇总建立对应的模型。
（二）计算条件
1.河道断面布设
在整个河道内部以良辉发电站为起点断面，而以大陂桥作为终点，总河道长为12.4km。在这段距离中共设计30个水文断面。
2.设计流量
具体的设计洪水成果可参考图表1和图表2中的数值。
3.河道糙率
通过我们对该河道在1998年以及2010年中所遭受的特大洪水过境后洪痕的调查，我们通过结果可以得出目前富屯溪干流的糙率值为0.03-0.05而西溪干流的糙率值为0.03-0.045。
4.干流相遇
在地图上可以看出光泽西溪城关的位置处于富屯溪西溪以及北溪两溪的汇聚口。所以在洪水来临时则会形成两溪外包的态势。所以我们可以进行组合设计洪水的方式来进行测量。第一种情况就是富屯溪和北溪二者同时进行设计洪水，而西溪则出现相应性的洪水。第二种情况就是，富屯溪以及西溪同时进行设计性洪水，而北溪则设计为相应性洪水。对洪水进行组合设计的结果可以参考图表2。相对来说第二种组合情况并不利于施工。
（三）防洪控制断面
本文此次的研究对象就是針对于光泽西溪城关区河段是否具备安全过流的能力。所以我们在研究中选择了该河段流域内的水文断面来作为防洪控制的主要断面。
三、分析安全泄量
（一）建库之前
结合西溪和北溪两条不同的河道所遭遇的情况对光泽西溪城关内河道的洪水水面线进行计算。我们选取外包线作为洪水来临时的水面线，然后参考目前水道两侧的防洪堤以及防浪墙的顶高位置，来测量防洪堤的安全超高，同时计算西溪城关区目前的防洪水面线，进而得出光泽西溪城关区河道所具有的安全泄量。
我们可以利用洪水组合的计算结果（具体可见表2）来假设不同的流量值，然后计算得出目前该区域在建库之前河道的安全泄量值为2265m3/s，具体的分析数据可以参考表3。
（二）建库之后
如在西溪上游建造一座水库，则光泽西溪城关的防洪能力将从现有的15年一遇提升到30年一遇。通过分析可知，在施工建设时要将洪水的流量作为不可预见性的参考值，因此在初始阶段需要依照390m3/s的流量进行泄洪。当入库的水位超出施工方案之后，则可以依照590m3/s的流量进行泄洪，进而使水库内的防洪容量达到标注设计值。
四、结束语
依据对河道内的断面以及该区域河道流域以及相关水系情况的分析，我们引入了HEC-RAS的计算软件对该河段的安全泄量进行计算。
参考文献：
[1]郑志飞.福清龙江中下游河道安全泄量研究[J].水利科技，2016（02）：7-10.
[2]贾本有，钟平安，陈娟.复杂防洪系统联合优化调度模型[J].水科学进展，2015，26（04）：560-571.
（作者身份证号：3208821991010642941
6541211991073155752
3208261992100200623