洪水對沈陽文化藝術中心工程影響的物理模型試驗研究

(遼寧江河水利水電新技術設計研究院， 沈陽 110003)

洪水對沈陽文化藝術中心工程影響的物理模型試驗研究

張利

(遼寧江河水利水電新技術設計研究院， 沈陽 110003)

本文通過對沈陽文化藝術中心工程進行河工物理模型試驗，觀測了工程建設前后各流量條件下工程附近水位變化，分析了工程各重要位置處高程和水位的關系，為工程防洪設計提供了科學的參考依據。

洪水影響； 物理模型； 研究

1 工程概況

沈陽文化藝術中心工程位于沈陽五愛渾河隧道以西，青年大街以東，渾河右岸以北，沈水路(南二環路)以南，是一個具備藝術觀演、商業運作、文化、景觀、社會及科技的多功能、多樣化的生氣蓬勃的綜合工程。

該工程占地面積約7.93萬m2，建筑面積約9.97萬m2，主體建筑地下1層，地上7層，工程設計防洪標準為50年一遇，建筑屋蓋鋼結構為“大跨度非常態無序空間網殼結構”。工程地下室進口高程不低于46m，二層平臺高程54m，室外綠化帶高程不低于43.25m，露天舞臺高程不低于44m。工程位置及建成后效果見下頁圖1。

由于該工程位于渾河右岸灘地上，防洪安全尤為重要，為直觀準確地反映工程附近的水力特性，需要通過物理模型試驗手段進行洪水影響分析[1,2]。

2 模型建立

模型按重力相似準則設計，根據《水工(常規)模型試驗規程》和《水工(專題)模型試驗規程》，確定采用變態整體模型，變率為5，水平比尺λL=350，垂直比尺λH=70。試驗范圍從富民橋至渾南壩，全長3.57km，共設置7個觀測斷面。模型觀測點布置及模型照片見下頁圖2。

圖1 沈陽文化藝術中心位置及效果圖

圖2 沈陽文化藝術中心位置及效果圖

2.1 洪水頻率及流量

沈陽文化藝術中心工程設計防洪標準為50年一遇，根據2006年省政府批復的《渾河沈陽城市防洪規劃修編報告》[3]，工程所在河段左岸堤防防洪標準為100年一遇，右岸為300年一遇。因此，模型試驗洪水標準選取P=2%、P=1%和P=0.33%三個頻率，對應洪水流量分別為4174m3/s、4939m3/s和6294m3/s。

2.2 地形及糙率調整驗證

模型以2005年渾河汛后觀測地形資料為基礎，根據2005年實測洪痕調查結果進行糙率調整驗證[4]。在滿足相似條件的基礎上，進行各種方案的試驗。本工程位置處地形采用現狀實測帶狀圖，并通過試驗進行了糙率驗證，主槽糙率為0.025～0.028，灘地糙率為0.08～0.14。

3 水位觀測成果分析

通過各頻率洪水放水試驗，記錄了7個觀測點的水位情況，與工程處重要位置的高程對比可知：

a.發生50年一遇標準洪水時，文化藝術中心工程所在河段水位為42.64～42.80m，由于50年一遇標準非行洪邊界(見圖2)沿程地面較高，高程為43.80～43.70～43.45m，故能抵御50年一遇洪水，僅在臨水側人行道(高程41.7m)上水。

b.發生100年一遇標準洪水時，工程所在河段水位為43.21～43.35m，非行洪邊界臨河側的綠化帶(高程43.25m)上水；

c.發生300年一遇標準洪水時，工程所在河段水位為43.68～43.91m，水面與非行洪邊界背河側的綠地(高程43.70～43.80m)齊平，并接近露天舞臺(高程44.00m)。

工程處觀測點水位見下表，各頻率洪水水面邊界見圖3。

沈陽文化藝術中心附近水位觀測結果統計表 單位：m

4 結 語

a.該工程模型試驗是在渾河沈陽市段物理模型[5]基礎之上建立的，僅做了局部修正。該模型糙率采用了1995年和2005年洪水洪痕資料的驗證，資料詳實可靠，滿足本工程試驗要求。

b.該工程全部建設在渾河右岸灘地之上，主體工程位于50年一遇非行洪邊界的背河一側，且在渾河橋引橋的上游，基本屬于靜水區，工程建設對壅水影響較小。

c.該工程所有地下室入口高程在46m以上，遠高于300年一遇水位，保證了室內工程的防洪安全。

圖3 沈陽文化藝術中心各頻率洪水水面邊界示意圖

d.該工程設計防洪標準為50年一遇，通過試驗可知，工程外部最低點為綠化帶，高程43.25m，高于相應標準洪水的水位。另外，受非行洪邊界較高地面高程的保護，50年一遇洪水時該工程不受洪水影響。

e.發生100年及300年一遇洪水時，部分綠化帶和露天舞臺處已經上水，藝術中心管理部門應制定超標準洪水防洪預案，保證人員和財產安全，并配合防汛部門做好防汛搶險工作。

[1] 李廣闊,任玲.河道管理范圍內建設項目防洪評價審查要點分析[J].人民珠江，2007(5).

[2] 吳持恭.水力學(上冊)[M].北京：高等教育出版社,2000.

[3] 楊祎，吳子平，等.渾河沈陽城區段防洪規劃修編報告[R].遼寧省水利水電勘測設計研究院，2006.

[4] 張小琴,包為民,等.河道糙率問題研究進展[J].水力發電,2008.6.

[5] 石鳳君,丁立國,等.渾河沈陽城市段河工模型試驗研究[R].遼寧省水利水電科學研究院,2007.

Physical Model Experimental Study About Influence of Flood on Shenyang Cultural Arts Center Project

ZHANG Li

(Liaoning River Water Conservancy and Hydropower New Technology Design Institute, Shenyang 110003, China)

In the paper, river physical model test is conducted on Shenyang Cultural Arts Center Project. Water level changes near the project under various flow capacities before and after project construction are observed. Relation between elevations in all critical positions and water levels is analyzed, thereby providing scientific reference for project flood control design.

flood influence; physical model; study

TV122

B

1005-4774(2014)08-0026-03