基于安全行洪与滩区建设协调的冲积性河流洪水特性研究

薛 海，刘 震，刘明潇，徐梦鑫，孙东坡，朱勇杰

▪区域农业水管理▪

基于安全行洪与滩区建设协调的冲积性河流洪水特性研究

薛 海，刘 震，刘明潇*，徐梦鑫，孙东坡，朱勇杰

（华北水利水电大学 港口航道与海洋发展研究中心，郑州 450046）

【】利用广阔河漫滩进行适度开发建设，促进流域高质量发展；了解人类活动影响下的冲积性河流洪水特性，提出实现滩区工程建设与河流安全行洪协调一致的解决方案，将保护河流健康落实在河流工程建设中。选择某冲积性河流宽滩区拟开发生态观光旅游绿道，采用历史演变分析，河床冲淤预测及水动力数值模拟等综合研究方法，分析了工程河段洪水特性、河道演变规律及水库下游的河床调整因素，研究了预测河床边界的处理模式与河流工程等效阻力。通过平面二维洪水数值模拟计算，分析了绿道涉及河段的洪水特性及线路对行洪期流场的影响。模拟研究首先得到该河段主流自由摆动度受到整治工程限制，洪水河势保持基本不变；其次拟建绿道远离河槽、顺槽平行布线，滩区过流面积阻水比小于2.6%，道路建设引起的局部壅水不超过0.058 m。科学规划线路与工程布置，可以将工程对河流洪水传播的影响降至最低，满足河道行洪安全与滩区开发建设的协调关系。

冲积性河流；滩区开发；水动力模拟；行洪安全；阻水比

0 引言

【研究意义】冲积性河流是一个完整的自然系统，具有输运径流、泥沙的功能，为了适应不同时期输水输沙需求，一般都具有深槽与河漫滩并存的复式断面特征。冲积性河流的滩地是泄洪重要通道，任何对滩区环境的干扰都可能对河流泄洪功能带来不利影响，这是当前对冲积性河流大开发、大保护进程中必须格外重视的问题。

面对社会发展需求，河漫滩作为河流系统重要泄洪通道和生态环境摇篮，能否利用其自然属性与社会干扰度低的特点，通过科学合理规划将人类活动的不利影响降至最低，这是河流管理者必须面临的重要挑战，也是社会发展与河流环境保护之间出现的新矛盾。从科学技术层面研究解决这些问题，具有十分重要的科学意义，同时也具备很高的工程应用价值。

【研究进展】虽然水电工程对河流洪水有一定调控作用，但河漫滩依然是重要的行洪通道，例如黄河下游游荡型河段[1]。这些滩区往往基础设施薄弱，经济发展滞后；极大地影响区域高质量发展[2]。李国英[3]系统研究了冲积河流的功能与特性，提出河流治理的终极目标是维持河流的健康生命；韦直林[4]提出开展与避洪相结合滩区基础设施建设、分级开发绿色农业、生态旅游地河漫滩综合治理新思路；王琦等[5]研究了滩区生态修复，在统筹滩区建设与泄洪安全基础上，提出了评价指标，当前河道管理范围内建设的合规性及相关政策规定还需要有更多工程实例作为其技术支撑。

冲积性河流滩区的人类活动与工程往往会影响河道行洪，改变滩槽水沙交换和冲淤规律[6]。李新杰等[7]、翟家瑞等[8]分析了黄河下游漫滩水深、滩地过流量与槽滩淤积比的关系，指出漫滩水深与生产堤高度相当时对泄洪影响最大。刘培斌等[9]分析了滹沱河宽滩区特性，认为滩区建设公路应顺河布线并多设置透水桥涵，有利于降低工程阻水影响。

在研究洪水演进特性方面，河流数值模拟是主要采用的技术手段。彭文启等[10]对子牙新河宽滩区河口段进行了平面二维水沙数值模拟，得到了潮汐影响下的滩区洪水传播特点；Brufau等[11]、Zhou等[12]、Yoon等[13]、Horritt等[14]分别采用近似Riemann解和高阶Godunov型格式，引入界面干湿过程算法，较好模拟了洪水在宽滩区的演进；张晓雷等[15]、夏军强等[16]通过建立基于无结构网格的二维水动力模型，考虑网格精度与村庄当量糙率对黄河下游漫滩洪水的影响，实现了复杂边界的洪水过程模拟；陆永军等[17]利用二维水沙模拟研究了水库影响下分汊河段的冲淤演变。【切入点】河漫滩是河流大洪水的缓冲区与行洪通道，新形势下滩区建设对洪水影响的评估还不够全面。许多冲积性河流受上游来水来沙、水电工程运用以及控导工程的影响，河槽与滩地经常处于变化调整中；在预测分析滩区开发建设对河流行洪与环境影响时，流场边界复杂条件与宽滩区阻力参数都很难确定。虽然河流数值模拟已经具有较好的基础，但是针对游荡型河流洪水演进的研究依然面临许多困难和挑战；需要采用包括河势分析、冲淤预测及水动力数值模拟等多种研究手段才能完成。

【拟解决的关键问题】本文从某游荡型河段宽滩区拟开发生态旅游线（绿道）后的洪水动力特性研究入手，采用河床演变分析与水沙数值模拟等综合研究方法开展河漫滩建设工程对河道行洪影响的系统分析与评估，厘清洪水演进特性（最高水位与洪水河势），确定洪水运行安全不超标的线路建设方案；使滩区开发建设满足河流健康与和谐发展。

1 研究概况

1.1 研究对象

这里以较常见的冲积性河流宽滩区交通建设为工程背景，对拟建生态旅游线河段进行水沙、边界特性与河床演变分析；依据河流动力学原理研究有无工程条件下的不同标准洪水的水动力特性，评估道路选线与河漫滩安全泄洪的协调性。

研究河段位于黄河小浪底水库下游，右岸滩区内拟修建一条促进乡村生态旅游及改善过境交通的公路（滩区绿道）。由于线路穿越黄河滩区，同时又紧邻小浪底水库下游，工程对河流环境的影响直接关乎河道洪水演进与堤防工程安全，极其敏感与重要。为降低线路阻水影响，道路选线基本在高滩区并顺行洪河槽布置，线路平面位置见图1。在近12 km长的穿滩线路中，在沿线洼地按透水分流泄洪要求设置桥梁3座、涵洞49孔，设计路基比当地滩面高0.5 m。

研究河段主河槽宽约0.8～2.5 km，由深槽和嫩滩组成；两侧均有广阔的河漫滩，右岸滩区宽1～2 km，北低南高，依托邙山丘陵带；左岸滩区宽2～5 km，临河侧修有防洪堤。该河段上游多汊、下游沙洲林立，呈游荡型特点；床沙粒径为0.10～0.25 mm；河道纵比降为1.7‰～1.8‰，河槽善冲善淤、经常变动。

图1 研究河段及拟建滩区生态旅游线平面图

1.2 研究河段边界状况

20世纪70年代以前，研究河段基本是自由发展，主流摆动频繁；1992—1998年建设了比较系统的河道整治工程，约束了河道边界，使该河段河势得到较好的控制。该河段整治工程主要有铁谢（险工）工程、逯村控导工程、铁炉护滩工程、花园镇控导工程和开仪工程，各工程位置见图2。该河段又称铁（谢）—开（仪）河段，目前主流基本遵循控导工程规划流路，冲积性河流滩槽自由发展的特性被钳制，成为河槽边界相对稳定的河段。

研究河段上游有小浪底水利枢纽和西霞院水利工程，洪水流量和含沙量可以得到一定程度的控制，所以河床冲淤规律与堤防的设防标准都受上游水利工程影响。目前左岸小浪底移民围堤的防洪标准为10 000 m3/s，右岸险工设防标准仍为17 000 m3/s，而紧邻的西霞院水库最大泄量为13 940 m3/s。这也体现了当前许多冲积性河流的共性：水利枢纽与河道整治工程已成为影响河床演变与边界稳定性的重要因素。

图2 险工、控导工程位置

2 不同时期的河床演变分析及预测

2.1 水利枢纽及整治工程控制下的河床演变分析

冲积性河流的演变特性往往受河流工程制约，兹分析了1999年小浪底水库投入运用后的河道冲淤演变特点；此时研究河段整治工程基本完善，来水来沙开始受水库调度控制。1999—2005年汛前水库运用下泄清水，研究河段强烈冲刷，河槽床面高程降低约1.4 m，主槽过流能力（平滩流量）由3 500 m3/s显著增强到5 000～6 000 m3/s，溯源冲刷使河道纵比降也出现逐渐减小的趋势，见表1。近年来滩区注重生态保护，以农田为主，河槽边界相对稳定。由于该河段整治工程形成控制体系，1999年以来河道主槽河势虽然也有调整，但总体受控导工程制约，主流流路相对稳定，如铁谢工程处河势很稳定，见图3—图4。说明水电开发与河道整治限制了冲积性河流的主槽自由摆动，相对稳定了洪水河势。

表1 铁谢—伊洛河口河段的河床比降变化统计

图3 2000—2004年线路所在河段主流线套绘

图4 2005—2009年线路所在河段主流线套绘

根据近期黄河水沙研究成果[18]，对未来河道水沙情势、河床演变与河势发展趋势进行分析表明：

1）来水来沙条件未来将进一步受水电工程的制约。根据水沙情势发展趋势，今后中小流量出现频率进一步增加，将对未来河势发挥更大作用；洪水上滩概率减小，非汛期和汛期的河道冲淤强度将逐渐趋于均衡，非汛期冲淤量会逐渐超过汛期。

2）研究河段的河势稳定性与整治工程的布局密切相关。由图4可看出，铁谢险工迎流顺遂，逯村控导能适应不同量级洪水，使花园镇工程主流贴靠良好。现状工程治导线与主流流路已经比较适应。未来河势稳定性取决于控导工程与中小水河势的适应性，整治工程体系将影响漫滩大洪水的基本流路[19]。

2.2 研究河段未来边界条件的预测分析

2.2.1 冲积性河流河床边界的时间特征

多沙河流上修建水库以后，改变了下游河道水沙关系，使下游河道发生以冲淤调整为标志的再造床过程[20]。沿河道纵向的反馈调整可以概化体现在深泓点高程的3个阶段的响应性变化特点（图5）：第一阶段为清水冲刷阶段，入库泥沙大部分淤积在死库容内；下游河床持续冲刷，沿程深泓点高程持续下降并在1时刻降至最低点；第二阶段为调整回淤阶段，水库开始下泄浑水排沙，下游河道逐渐回淤，沿程深泓点高程缓慢上升至水库蓄水前的水平，为2时刻；第三阶段为持续调整阶段，水库通过蓄清排浑向库外排沙，下游河道深泓点高程缓慢的波动性抬升，但略低于自然淤积速率。由于黄河下游河床边界一直处于冲淤变化状态，因此预测河道行洪的河床边界条件应与时间相关。必须根据已知河道冲淤演变规律，按预测时间适当调整河床地形，科学确定预测期河床边界。

图5 下游河道断面深泓相对高程Z/Z0变化示意图

2.2.2 现状河床边界与预测期河床边界的处理模式

从可持续发展角度研究冲积性河流滩区拟建公路对河道泄洪的影响，需要从时间尺度将研究河段的河床边界按现状边界与预测期河床边界2种类型来分析。研究河段受小浪底水库1999年投入运用的影响，前15 a下游河道将保持冲刷状态，对应于图5中的第一阶段；2015年以后，下游河道逐步回淤，未来20 a（到2035年）和未来30 a（到2045年）时期的河床平均高程依然是逐渐淤积抬升，对应于图5中的第二阶段。基于前述概念，这里对拟采用的3种河床边界处理模式予以说明：

①现状河床边界条件：根据现有实测河道地形图（2009年）为基础，采用2015年河床大断面及局部地形资料进行插补作为研究河段水动力模拟的现状边界条件；图6给出一个实测大断面及不同时期的预测形态。

图6 张庄断面不同时期河床大断面比较

②预测20 a后的河床边界条件：对于冲积性河流必须考虑时间对河床变形的影响。根据已作为黄河治理规划依据的“九五可研”提供的河床演变预测成果，首先认为小浪底水库下游河道河床高程在2020年时将调整恢复到2000年水平，然后河床会逐年淤积，主槽年均淤积0.04 m；因此从2020年至2035年主槽部分将普遍淤积抬升0.6 m；滩地淤积率按主槽的30%～60%计，以2000年河道地形为基础，考虑15 a持续淤积，作为预测20a的河道地形，用于2035年洪水研究。

③预测30 a后河床边界条件：按预测20 a的河床淤积率，至2045年主槽共计淤积1.0 m；仍以2000年河道地形为基础，考虑25 a持续淤积，作为预测30a的河道地形，用于2045年的洪水研究。典型断面冲淤预测效果见图6。

3 滩区道路建设对行洪影响的水动力分析

3.1 河道设计洪水的分析确定

一般滩区道路建设主要对漫滩大洪水才有影响，故应根据河流特点与工程河段防洪要求科学确定设计洪水。黄河发生22 000 m3/s大洪水时，要求确保工程河段洪水不上左岸温孟滩，对应防护堤设防流量为10 000 m3/s；考虑右岸铁谢险工设防流量为17 000 m3/s，其下游西霞院工程控泄最大流量则为14 000 m3/s这2个控制条件，研究河段取流量10 000 m3/s 作为设计洪水的基本条件，将14 000 m3/s作为设计洪水的上限条件，17 000 m3/s作为现状校核洪水条件。

3.2 河道洪水的平面二维水动力数值模拟

3.2.1 数学模型的建立

1）模型控制方程

对于宽浅河沟与滩区坡面流等宽浅型水域，采用水深平均的平面二维运动方程能反映这类流场特征，实现宽浅水域的水动力模拟。水流运动遵循的基本方程由三维时均Renoldz方程沿水深积分所得，运动方程中以混长紊流模型求解紊动切应力。

主要控制方程如式（1）—式（3）所示：

2）数值计算方法及定解条件

基本方程组采用ADI法离散，设Δ、ΔΔ分别为时间步长和、方向空间步长，分别为时层数和的步长数；在平面上采用交错网格，网格格式如图7所示。

图7 二维网格格式

进口边界定解条件为进口开边界处流量过程：

()opb（）， （4）

式中：opb为开边界已知流量，由水文资料确定。

出口边界条件为下游出口水位—流量关系：

根据边界无滑动、不渗透，取边界切向、法向速度均为0；在计算域中洪水期水边线不断变化，模型采用水边界全区自动跟踪处理频繁变动水域。

3）模拟范围及边界条件

根据研究河段特性及河流工程布置，数学模型开边界上游取较顺直的冶戍镇断面，下游取开仪控导工程断面。模拟长度约为20.2 km，宽度约为13 km。为了精细反映模拟河段地形特征，模拟区网格尺寸取40 m×20 m；纵向网格节点=505，横向网格节点=650，网格总数为328 250。

现状河床边界：河道主槽与滩地采用黄河下游1∶10 000的河道地形图和2015年汛后实测大断面资料；河道工程采用实测1∶1 000最新地形图，研究河段形态见图8（图中水位均为黄海高程，以下全文同）。

未来预测河床边界：采用本文2.2.2中方法，利用2000年实测河道地形，再按2020年后的河床淤积速率修正预测20 a和预测30 a的河床边界；其余断面预测年均按同样方法处理。拟建道路顺流向布设在河漫滩，距主槽2 500～3 000 m，见图1；道路背河侧滩区宽度仅占临河侧滩区宽度的6%～7%。

图8 研究河段地形

4）河道工程概化与等效阻力模拟方法

一般冲积性河流都有治理工程或桥梁，其边界条件与阻力影响需要单独考虑。研究河段有堤防、险工、控导工程、防护堤、围堤以及生产堤等。针对上述工程，所在区域进行了概化处理，相应网格均按相应工程高程布置。模拟区域还有2座跨河大桥与桩坝整治工程，桥（桩）墩过流的准确模拟十分重要，墩柱绕流阻力的影响将平均分配到各墩所在单元。本文采用等效阻力处理法：将墩柱所在单元的河床糙率分为两部分：一是基本糙率，即无墩河床糙率；二是等效糙率，即因墩柱绕流阻力产生的等价阻力影响（等效糙率）。单元基本糙率由模型率定给出。等效糙率可采用南科院的桩群阻力研究成果[21]：

式中：nt为等效糙率；n为河床糙率；H为水深（m）；A′为单桩柱在垂直于水流方向上的投影面积（m2）；CD为单桩或桩群阻力系数，CD=CdKdNd；Cd为单桩阻力系数，取Cd=2.0；Kd为桩群当量系数，Kd=0.3～1.0；Nd为桩数；Δx、Δy为桩柱平面尺寸（m）；Ap为墩柱在单元平面的投影面积；Ae为单元面积（m2），见图9；等效糙率一般取0.07～0.09。

5）数学模型参数选择与验证

冲积性河流边界条件都比较复杂，模型采用滩槽不同糙率模拟相应区域的流场阻力，经比选确定河槽糙率为0.018～0.02，滩地糙率为0.037～0.039，并考虑各控导工程丁坝群的局部损失影响[22]。数学模型经调试并进行了验证洪水模拟，模拟洪水期控制站处的计算水位与实测水位值基本吻合，结果见表2。模拟流场基本反映了洪水期的流速分布、洪水河势、洪水演进以及漫滩特征，糙率选取合理，模型洪水验证基本满足要求。

表2 洪水水位率定结果

注洪水流量为10 000 m3/s。

6）模拟方案的设计与下边界条件

为了全面分析滩区公路建设对洪水流场的影响，按模拟时间、洪水量级和滩区状况3大类因素组合设计计算工况。模拟时间分现状年、预测20 a和30 a，洪水采用10 000 m3/s（温孟滩防护堤设防流量）、14 000 m3/s（西霞院工程最大泄量）和17 000 m3/s（铁谢险工设防流量）3种，边界按滩区拟建道路前后，分2种。模型上边界采用流量控制，下边界采用体现冲积性河流河床调整特征的水位流量关系控制，本次模拟的下边界开仪断面不同时期水位流量关系见图10。

图10 不同时期下边界开仪断面水位流量关系

3.2.2 洪水平面二维水动力数值模拟结果

通过不同方案平面二维水动力数学模型的洪水模拟计算，得到研究河段在3个时期、3种标准洪水条件下，工程修建前后的洪水流场状况。本文给出部分模拟方案的流场水深、主流线及流速分布，见图11—图15，用以研究漫滩洪水的传播特征与拟建公路的水动力特性。

1）现状研究河段滩区洪水动力特性分析

现状条件下研究河段的洪水特征通过沿程洪水位和平面流场状况反映，见表3和图11—图13。模拟结果表明，各级洪水主流均受控导工程影响，水流动力轴线（图中细黑实线）均在主槽，主槽水深8～12 m，流速2.0～4.0 m/s。

表3 现状河道地形各断面洪水位

图11 现状地形,流场水深、流速及主流线（Q=10 000m3/s)

图12 现状地形,流场水深、流速及主流线(Q=14 000m3/s)

图13 现状地形,流场水深、流速及主流线(Q=17 000 m3/s)

在流量10 000 m3/s与14 000 m3/s洪水时，温孟滩围堤保护左岸洪水不上滩，右岸部分低滩区上水漫流，嫩滩区水深1.0～2.0 m，流速1.0～1.5 m/s；漫流后水势大大减缓，水深1.0 m左右，流速在0.4 m/s以下。由于拟建公路选线在高滩、远离主槽，漫滩洪水在演进过程中均未到达拟建公路范围（图11—图12中黑色虚线）；现状条件下拟建公路不会对这类洪水泄流产生任何阻水影响。

流量17 000 m3/s洪水模拟时，因为洪水量级已经超过温孟滩防护堤设防标准，左岸部分滩区（=8～20 km）洪水上滩漫流，水深1.0 m左右，见图13；洪水刚上滩时流速较高（1.0～1.5 m/s），随着洪水在滩区扩散漫流，流速减小，一般在0.5 m/s以下。右岸漫滩范围也有所扩大，未建公路时漫滩洪水在局部区域已达公路选线边缘，主要集中=12～16 km区间的2个局部点；局部点处拟建公路的影响范围50～150 m，引起当地洪水位的壅高不超过0.04 m，公路边缘流速小于0.2 m/s，表明局部线路的水动力特性对整体洪水流场影响很小。

2）预测年研究河段滩区洪水动力特性分析

预测20 a和30 a的河道地形与下边界条件已经考虑了预测期的河床冲淤影响，上游西霞院水库在预测期有最大泄量的运用限制。因此，仅按流量10 000 m3/s和14 000 m3/s这2种条件进行预测期洪水数值模拟。滩区公路修建前后的洪水流场特征，如水深、流速、主流线等水力要素变化见图14、图15。预测期洪水主流依然受河段控导工程制约，集中在深槽运行，主槽水深、流速与水流动力轴线均与现状条件基本相同。左岸防护堤阻止了洪水均未上滩，仅在右岸低滩区有漫滩洪水。在控导工程导引约束下，主流集中在河槽，遵循“小水走弯、大水趋直”的动力特性，仅右岸两个凸出滩区（=5～10 km和=15～20 km）出现漫滩进流，体现了整治工程对漫滩洪水的影响。漫滩流在嫩滩区水深较大，流速1.0～1.5 m/s；扩散后漫滩洪水基本与主槽平行运移，水深0.5～1.2 m；流速则沿河槽外法线方向迅速衰减，至外侧边缘时流速仅有0.2～0.4 m/s。

预测期滩区拟建公路只有少部分路段与漫滩洪水有接触（见图14、图15），对局部滩区洪水演进有影响。由于选线在高滩，滩区洪水受影响程度和范围均较小。预测期研究河段各主要断面洪水位见表4，利用模拟洪水流场水力要素计算的公路阻水影响值见表5和图16。

3）研究河段洪水动力特性与滩区建设关系分析

滩区建路的选线十分重要，在未来30 a发生2种设计洪水时，漫滩洪水与规划线路接触很少，洪水河势不受干扰；洪水流路主要在河槽凸岸侧平缓滩区，10 000 m3/s洪水时河段水位壅高值不超过0.047 m，14 000 m3/s洪水时最大水位壅高值仅0.058 m。平行并远离河槽进行线路布置，并设置充量透水分流桥涵，可以大大降低公路阻水影响和壅水程度。由于滩区泄流顺畅，路基最大阻水面积比不超过0.3%，最大阻水宽度比低于0.7%；即使是道路影响最大的断面，阻水面积比也小于2.6%，路堤偎水流速仅有0.2～0.5 m/s；数据表明滩区交通建设对河漫滩洪水传播影响很小，同时也能满足洪水期道路安全。由于线路远离主槽，预测期洪水河势依然受研究河段控导工程制约，主槽流速分布与水流动力轴线基本不变，沿河防洪工程（险工与控导）也没有因滩区建设增添新的不利影响。

图14 预测30 a，工程前后洪水流场及主流线(Q=10 000 m3/s)

表4 预测期研究河段沿程各断面洪水位及水位壅高值

注r为修建公路后的洪水位，为修建公路后的洪水位比未修公路的增高值。

表5 研究河段建路阻水影响的特征值统计

注：Ax、Aj表示滩区公路影响区阻水面积和路基阻水面积分别与河道全断面行洪面积之比，单位:%。

图15 预测期，工程前后洪水位对比 (Q=14000 m3/s)

图16 预测期滩区工程对河道行洪宽度的影响

4 结论

1）河流的主槽与河漫滩是一个完整的自然系统，河流范围内的开发建设必须遵循与河流和谐相处的基本原则，在充分了解河流演变规律、洪水特性及未来发展趋势的基础上科学规划。

2）开展冲积性河流洪水特性分析时，必须考虑未来水沙情势变化引起的河床调整等因素，考虑水电工程与滩区建设的影响。采用水动力数值模拟研究时，提出了预测河床边界的处理模式与整治工程等效糙率的确定。

3）洪水特性综合研究表明，研究河段主流受到整治工程的基本控制，为滩区开发奠定基础。采用顺河、避槽、高滩布置拟建道路，可以保证行洪期滩区过流面积的阻水比不超过2.6%，局部影响区水位壅高低于0.058 m；洪水河势及流场流态基本不变。表明合理、科学的滩区开发建设可以将环境影响控制在河流健康允许的范围内。

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Flooding Analysis for Alluvial River Based on the Balance between Flood Control and Floodplain Development

XUE Hai, LIU Zhen, LIU Mingxiao*, XU Mengxin, SUN Dongpo, ZHU Yongjie

(North China University of Water Resources and Electric Power, Port Channel and Ocean Development Research Center, Zhengzhou 450046, China)

【】Floodplain is the ecological cradle of alluvial rive to provide a buffer to flooding. Rivers naturally function to transport runoff and sediment, making the river have the double section characteristics of river trough and beach to meet the needs of water and sediment transportation in different periods. There are also villages in the floodplain of many rivers. There will inevitably be some contradictions between the needs of human activities (such as agricultural irrigation, transportation and social development) and river functions (ecology, flood and sediment transportation). If there is no scientific coordination between the two aspects, it will lead to mutual restriction affecting the ecological health of the river as well as the Sustainable high-quality development of the beach area society. It has become an important challenge for river managers to plan traffic routes in wide floodplain areas with less environmental impact. In order to implement the protection of river health in river project construction, the characteristics of alluvial river flood must be understood under the influence of human activity.【】Taking advantage of the vast river floodplain to conduct the appropriate development and construction, it would be helpful to promote the high-quality development of the river basin. Learning more about the flood characteristics of alluvial rivers under the influence of human activities, and proposing a solution scheme to realize the coordination of floodplain engineering construction and river safety flood discharge, would contribute to practicing the protection of river health in constructing the river engineering.【】Taking a proposed eco-tourism greenway in the wide floodplain area of an alluvial river as an example, using the comprehensive research method involving historical evolution analysis, riverbed scouring-depositing prediction and hydrodynamic numerical simulation, the flood characteristics of the engineering reach, the law of river course evolution, the riverbed adjustment factors at the lower reaches of the reservoir were analyzed. The treatment model for predicting the riverbed boundary and the equivalent resistance of the river engineering were studied. By means of two-dimensional flood numerical simulation, the flood characteristics of the river section involved in the greenway and the influence of the route on the flow field during the flood discharge period were also analyzed.【】Firstly, the simulation shows the free swing of the mainstream is restricted by the regulation projects, and the river regime in flood period remains unchanged. Secondly, the proposed greenway is far away from the main channel and the routing is in parallel with the channel, which make the water blocking ratio of the flow area in the beach area less than 2.6%, and the local backwater caused by road construction limited to 0.058 m.【】The arrangement of the proposed greenway is suggested to be routed along the river and located in high beach. Through scientific planning of routes and project layout, the impact of the project on the propagation of river floods can be minimized, and the coordinated relationship between the river flood discharge safety and the beach area development can be satisfied.

alluvial river; floodplain development; hydrodynamic simulation; flood discharging safety; water resistance ratio

薛海, 刘震, 刘明潇, 等. 基于安全行洪与滩区建设协调的冲积性河流洪水特性研究[J]. 灌溉排水学报, 2022, 41(3): 136-144.

XUE Hai, LIU Zhen, LIU Mingxiao, et al. Flooding Analysis for Alluvial River Based on the Balance between Flood Control and Floodplain Development[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(3): 136-144.

2021-07-29

国家自然科学基金项目（41930643，52079053，51909093）

薛海（1974-），男，河南修武人。副教授，博士，主要从事水力学及河流动力学研究。E-mail: xuehai@ ncwu. edu. cn

刘明潇（1986-），女，河南周口人。讲师，博士，主要从事河流动力学研究。E-mail: liumingxiao@ncwu.edu.cn

TV147.3

A

10.13522/j.cnki.ggps.2021325

1672 - 3317（2022）03 - 0136 - 09

责任编辑：赵宇龙