Xingzhouhe Road의 Nanying 구역 처리 프로젝트에 있는 HEC?

현대화 과정이 가속화되면서 사람들은 환경에 대해 점점 더 많은 관심을 기울이고 있으며, 하천 관리는 자연과 더욱 가까워지기 시작했습니다. 하천생태관리 과정에서 공학적 조치가 수위상승에 미치는 영향을 보다 효과적이고 신속하게 이해하기 위해 하천관리 전후의 하천식생, 하상상태, 단면구조 등의 요인이 수위에 미치는 영향을 파악한다. 우리는 Luanping 카운티의 Xingzhou River Road의 Nanying 구간을 예로 들어 수면선 계산 공식을 참조하고 HEC-RAS 소프트웨어를 사용하여 분석 및 분석했습니다. 처리 전과 후의 하천 구간의 수면선을 계산하고, 처리 전과 후의 하천 바닥 부분의 거칠기를 기반으로 각 구간의 계수 차이와 수위 변화를 분석했습니다. 유사한 하천의 향후 생태학적 관리 프로젝트에 대한 설계 참조를 제공하기 위해 하천 관리의 효과.

1. 소프트웨어 기능 소개

HEC-RAS는 미국 수문학 연구 센터에서 개발한 하천 분석 소프트웨어로 실제로는 일정한 흐름 또는 불안정한 흐름을 나타내는 1차원 수리 모델입니다. 하천 흐름 분석 및 범람원 면적 결정에 주로 사용됩니다. 시스템은 주로 해도 사용자 인터페이스, 데이터 메모리 관리 장치, 수문학적 분석 도구 및 출력 장비로 구성됩니다. 모델을 통해 얻은 결과는 홍수지역 관리, 홍수안전 연구 및 분석은 물론, 홍수지역의 범위와 위험도를 평가하는 데 활용될 수 있다[1]. HEC-RAS 소프트웨어는 해외에서 하천수면 추정에 널리 사용되어 왔다[2]. 예를 들어 하천 규제를 수행할 때에는 하천 역류의 높이, 유속의 변화, 교량 및 암거의 침식 등이 하천수 공급에 미치는 영향을 분석하고 고려할 필요가 있다[1]. 현재 수면선을 도출하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 산간지역의 자연하천 수위를 계산할 때, 수위가 사업에 더 큰 영향을 미치는 경우 계산에 HEC-RAS를 사용하는 것이 더 적절하다[3]. 일부 학자들은 현재 하천의 홍수 조절 능력을 직관적으로 판단하기 위해 홍수 조절 계획 프로젝트에서 수면선 계산에 HEC-RAS를 사용합니다[4].

2. 프로젝트 개요

싱저우 강 도로 난잉 구역 처리 프로젝트는 청더시 루안핑 현 루안강 1급 지류인 싱저우 강에 위치해 있습니다. 허베이 성. 프로젝트 지역의 범위는 뤄핑현 다툰향로 난잉촌 북서쪽(뤼안핑현과 펑닝현의 교차점)이며 길이는 3.41km이다. 하나의 행정 마을, 즉 Datun Township Road의 Nanying Village가 관련되어 있습니다. 본 프로젝트에서 관리하는 싱저우강은 자연하천으로 개구폭이 85~130m이다. 현재 본 프로젝트 처리 구간에는 대규모 수자원 보호 프로젝트가 없다. 지난 수십년간 21세기에 사업지역 하류 양측에 구축된 소수의 모르타르 성토를 제외하고는 현재 사업지역에는 지역 주민들이 자발적으로 건설한 건식 성토만이 남아있다. 낮고, 안정성이 좋지 않으며, 노후화되어 대부분 파손되었습니다. 프로젝트 관리 내용에는 하천 준설, 물방울 건설, 제방 댐 및 생태 제방 보호, 하천 제방 녹화, 습지 엔지니어링 등이 포함됩니다. 관리목표는 본 사업에서 관리하는 하천을 홍수조절기준에 적합하게 만들고, 수질을 개선하며, 공학적 관리를 통해 주변환경을 아름답게 만드는 것입니다.

3. 계산 조건

3.1. 설계 홍수 흐름은 원칙적으로 이 프로젝트 관리에서는 설계된 하천의 중심선을 변경하지 않습니다. 기존 하천 수로의 중심선과 일치합니다. 기존 하천 수로에는 기본적으로 변경되지 않은 개구부가 있습니다. 과거 홍수 데이터를 기반으로 빈도분석법을 사용하여 포로노 수문 관측소의 설계 홍수를 계산하였고, 수문유추법을 사용하여 본 프로젝트의 설계 최대 유량을 계산했습니다. 다양한 반품 기간이 얻어졌습니다(표 1). 본 사업이 위치한 하천 구간의 설계 기준은 10년에 한 번 발생하는 홍수가 제방을 넘치지 않게 하고, 설계 정상 수위는 5년에 한 번 발생하도록 하는 것입니다.

3.2 하천조도 값의 선택 하천조도는 하천의 저항을 반영하는 종합계수이며[2], 하천의 에너지 손실을 측정하는 특성값이기도 하다. 하천 수로 거칠기는 물 흐름과 하천 수로 사이의 상호 작용의 산물입니다. 하천 수로 거칠기에 영향을 미치는 요소에는 하천 수로와 물 흐름 측면이 모두 포함됩니다. 예를 들어, 강 수로의 반분해 및 분해되지 않은 쓰레기는 직접적으로 강 수로의 거칠기를 증가시키고 유출 속도를 감소시킬 수 있습니다[5]. 강둑에 있는 식물의 모양, 성장, 밀도, 높이 및 높이뿐만 아니라 유속 및 수심과 같은 흐름 요인[6]도 모두 강 수로의 거칠기에 영향을 줄 수 있습니다.

자연하천의 거칠기는 일반적으로 측정된 수위와 유량자료를 바탕으로 유추하거나, 측정된 수면선이나 홍수조사 물의 흔적을 바탕으로 거칠기를 추론할 수 있다[2]. 본 프로젝트의 수로에는 물의 흐름이 일정하며, 강바닥은 주로 고운 모래와 자갈로 구성되어 있으며, 강 바닥에는 드문드문 있는 수생식물이 있으며, 해변은 모래와 바위로 이루어져 있습니다. 부분적으로는 자갈과 바위로 구성되어 있으며, 일부 부분에는 드문드문 자라는 잡초와 관목이 있습니다. 물은 이 식물을 통해 낮은 속도로 흐릅니다. 종합적으로 고려한 결과 하천 수로의 조도 값은 0.0225로 선정되었으며, 해변과 하천 수로의 조도 값은 0.05로 선정되었다. 추력 수위 결정은 HEC-를 이용하여 계산하였다. 미 육군 공병대의 RAS 하천 분석 시스템 계산 프로그램. 분할된 상수 비선형에 따라 100m마다 단면을 갖는 균일한 흐름을 추론하여 수면선을 계산합니다. 시작 수위는 프로젝트 종료 지점 번호 K4 200에서 하류 1~2km의 정상 수위를 채택합니다. 하천 수로의 종단 경사비는 1.99‰로 떨어졌습니다. 3.4 수면선 계산 이 HEC-RAS 하천 분석 시스템 계산 프로그램은 수면선을 계산하기 위해 분할된 합산을 사용합니다. 여기서 z1은 상류 부분의 수위 고도입니다. 하류 구간의 고도, m; hj는 공정에 따른 수두 손실, m은 국부 수두 손실, m은 상류 구간의 평균 유속, v2는 평균 유량입니다. 하류 부분의 속도, m/s, g는 9.8, m3/s, a1과 a2는 모두 운동 에너지 보정 계수입니다. 국소수두손실의 계산식은 다음과 같다. ζ는 국소수두손실계수를 나타내며, 기타 기호의 의미는 위와 같다.

4. 결과 분석

4.1. HEC-RAS 하천수위 계산 결과(표 2 및 표 3 참조)에 따르면, 처리 전 하천의 수위는 다음과 같다. 수위는 10년에 한 번이며, 홍수의 유속은 1.47~7.07m/s이고, 하천의 20년 홍수 유속은 약 2.88m이며, 평균 수심은 약 3.27m입니다. 처리 후(설계값, 이하 동일), 하천의 10년 홍수 유속은 1.62~6.87m/s이고, 평균 수심은 약 3.18m이다. 1.87~8.01m/s, 평균 수심은 약 3.67m입니다. 처리 후에는 해당 기준에 따른 하천의 수위가 낮아졌고, 하천의 수심은 처리 전보다 커졌는데, 그 이유는 하천을 준설한 후 하천바닥의 높이가 낮아졌기 때문일 수 있다. 또한, Figure 1과 Table 2, 3에 따르면 처리 후 10년 복귀기준 하의 유속은 처리 전과 더 일치함을 알 수 있다(처리 전 평균 유속은 4.55±1.40 m/s, 처리 후는 4.65±1.28 m/s), 최대 유속은 6.87 m/s로 처리 전 7.07 m/s보다 작습니다. 그림 1 10년에 한 번, 20년에 한 번 하천 처리 전후의 평균 유속 비교

4.2 하천 처리 전과 후의 수위 시뮬레이션 수위 변화를 시뮬레이션하기 위해 HEC-RAS 소프트웨어가 사용되었습니다. 하천 관리 계획을 제공할 수 있는 하천 처리 전후 하천 관리 수립 및 후속 결정에 대한 참조 기반을 제공합니다. 그림 2-4는 처리 전 하천 바닥의 종방향 경사가 변함에 따라 수심이 높은 곳에서 낮은 곳으로 변동하고 수면선이 불균일하게 변화하며 유속이 급격히 변하는 것을 보여줍니다. 처리 전과 비교하여 처리 후 수면선이 부드러워지고 수심의 변화도 원활하게 됩니다. 20년 홍수 조건에서 처리 전 평균 수심은 3.30m, 처리 후 평균 수심은 3.67m로 처리 후 최대 수심(5.57m)은 최대 수심보다 0.39m 작게 나타났다. 치료 전(5.96m). 표 2 Xingzhou River Road 난잉 구간 처리 전 흘수선 결과 검토

표 3 Xingzhou River Road 난잉 구간 설계 처리 후 흘수선 결과(설계값)

4.3 다양한 수위 조건에 따른 하천 수초의 구성은 HEC-RAS 하천 수위선을 통해 계산되며, 이는 하천 관리 과정에서 다양한 수위 조건 하의 수초 조합에 대한 설계 참조를 제공할 수 있습니다. 수심이 다르면 식물 군집 구성이 달라집니다.

예를 들어, 수양버들(Salix babylonica), 산복숭아(Amygdalus davidiana), 물양파(Scirpus validus) 등이 정상 수위 이상에서 발견되어 연꽃(Nelumbo nucifera)과 붓꽃(Iris tectorum)을 형성합니다. )는 수심 0.3~0.9m의 지역에서 흔히 발견됩니다. ), Nymphoides peltatum, Phragmites australis 및 기타 얕은 수역에서 출현하는 부유 잎 및 수중 식물 군집, Potamogeton independentus, Hydrilla verticillata, Duckweed(Lemna major), Nymphaeum 및 심해 지역의 기타 수중 식물 및 부유 식물 군집 [7]. 다양한 수심 조건에서 다양한 형태의 수생 식물은 수생 식물과 자연 사이의 장기적인 적응의 결과입니다. 수심에 대한 출현 식물의 적응성은 일반적으로 식물의 높이와 관련이 있습니다. 갈대, Cyperus alternifolius 등과 같이 키가 큰 식물은 수심에 적응하는 능력이 더 강합니다. 연구에 따르면 출현하는 식물의 뿌리줄기가 더 깊게 잠길수록 수심 스트레스가 커지고 수생 식물 뿌리줄기의 성장 속도가 느려지는 것으로 나타났습니다[9]. Lythrum salicaria 삽목은 0~10cm의 얕은 수심에서 자라는 데 적합하며, 최적 수심은 10cm이며, 수심 구배 40cm에서는 분명히 성장이 억제됩니다. 살리카리아 절단은 성장에 적합하지 않습니다. 묘목이나 묘목 모두 생존할 수 없습니다. 실험을 통해 Zizania caduciflora와 Typha orientalis의 성장을 위한 최적 수심은 30cm, 수양파의 최적 성장 수심은 0cm, Acorus calamus는 수심 0~30cm에 적합하다는 것을 발견한 사람들도 있습니다. . 성장[9]. 따라서 다양한 조건에서 HEC-RAS로부터 도출된 하천 수로 결과를 바탕으로 하천 관리 과정에서 정상 수위보다 낮은 수심 지역에 다양한 수생 식물 군집을 구성하는 것이 좋습니다. 강둑에는 내수성 관목과 일부 수생식물을 적절하게 식재할 수 있습니다.

5. 결론 및 제안

처리 전에는 Xingzhou River Road의 Nanying 구간이 심각했고 강 준설 작업이 진행되는 대부분의 구간에서 홍수가 발생했습니다. 제방댐과 생태둑 보호 조치를 구축하는 동시에 습지 복원, 강둑 녹화 등 프로젝트를 진행하면 하천 생태 관리에서 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. HEC-RAS 소프트웨어를 사용하여 수면선을 계산한 결과, 처리 전 하천 바닥의 종방향 경사가 변함에 따라 수심이 오르락내리락하고 수면선이 불안정하게 변하며 유속이 급격하게 변하는 것으로 나타났습니다. 처리 전, 처리 후 수면 라인이 더욱 평평해지고 수심의 변화도 원활해집니다. 하천 생태관리를 위해 하천준설, 생태둑 보호 등의 조치를 취한 후, 10년에 한 번 발생하는 홍수를 조건으로 하천 양측의 홍수 위협을 예방하거나 완화할 수 있습니다. 하천 관리 과정에서 수변 식물의 선택 및 구성을 위해 다양한 조건에서 HEC-RAS가 도출한 하천 수로 결과를 참조하여 하천 아래의 다양한 수심 지역에 다양한 수생 식물 군집을 심는 것이 좋습니다. 수심이 30cm 미만인 지역에 식재하며, 범람원 수심이 30~90cm인 지역에 창포, 갈대, 물냉이 등을 심는다. 강변에는 물양파, 필로덴드론, 인삼(Ligustrum lucidum) 등 물과 습기에 강한 관목과 일부 수륙양용식물을 알맞게 식재하고 있으며, 수양버들 등 수변에 흔히 자라는 나무들도 산발적으로 식재하고 있다. .

위의 소개를 통해 모든 분들이 Xingzhou River Road의 Nanying 구간 처리 프로젝트에서 HEC-RAS 소프트웨어의 응용 분석에 대해 어느 정도 이해했다고 믿습니다. 더 많은 관련 정보를 보려면 Zhongda Consulting에 로그인해 주셔서 감사합니다.

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