沁河馬鋪畸形河勢整治分析與探討

李東陽 龐 瑞

（1.河南黃河勘測設(shè)計研究院，河南 鄭州 450003；2.黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，河南 鄭州 450003）

沁河是黃河下游的一條重要支流，素有“小黃河”之稱。目前沁河下游河道內(nèi)現(xiàn)有畸形河勢較多，這些畸形河勢對堤防安全構(gòu)成較大威脅，其中尤其以馬鋪畸形河勢威脅最大。

1 馬鋪畸形河勢形成及發(fā)展趨勢

馬鋪畸形河段上起左岸的蔣村險工下首，下至右岸的馬鋪險工下部，相應(yīng)堤防樁號為沁左28+500，下至沁右堤29+400，位于沁河大斷面CS13號和CS14之間，兩岸堤防之間堤距為900～1100m。見圖1。

圖1 馬鋪河段畸形河勢圖

1996年以前，馬鋪河段流路較為穩(wěn)定，主流在上游（左岸）留村險工的導流作用下，沿河道中路下泄，主流過沁河CS14斷面后偏轉(zhuǎn)向左岸的大小巖險工，并在CS14斷面下形成了一個較大的平緩彎道。

1996年7月，沁河下游五龍口水文站連續(xù)出現(xiàn)流量分別為1050m3/s、1280m3/s、695m3/s三次洪峰，三次洪水均漫灘，由于洪水持續(xù)時間較長，引發(fā)了河勢的改變，洪水在距蔣村險工10護岸前約200m處受張村老灘阻擋，轉(zhuǎn)向東南方向流去，主流南移。洪水過后，在右堤28+600～29+100處河段初步形成馬鋪畸形河灣。

1998年汛期，沁河發(fā)生兩次較大洪水，洪水在演進過程中，水流流向變?yōu)槲鞅毕驏|南方向，再轉(zhuǎn)向東北流向下游，該段河灣進一步擴大，形成斜河。

2003年，受華西秋雨影響，沁河發(fā)生超長秋汛，馬鋪河灣來溜逐漸演變呈橫河頂沖之勢，灘岸不斷坍塌，灣底直逼右岸堤防。

在以上畸形河勢不斷發(fā)展過程中，為保證堤防安全，在畸形河灣灣頂，即沁河右岸沁陽市馬鋪村北，被迫修建了馬鋪險工，相應(yīng)大堤樁號為沁右28+750～29+050，現(xiàn)有工程8座，其中垛7座、護岸1段。

盡管采取了工程措施，該段不利河勢并未改變，馬鋪河灣繼續(xù)向大堤方向發(fā)展，河道愈加彎曲，張村灣和馬鋪灣一起形成了曲率較大的倒“S”型畸形河勢。目前，該彎道長1872m，彎道狹徑處約650m，彎道彎曲系數(shù)約為2.88。從現(xiàn)狀河勢看，馬鋪畸形河段難以自然調(diào)整歸順，對堤防和防洪工程的威脅難以解除，一旦遭遇洪水，極有可能再次出現(xiàn)大的險情。

2 畸形河勢危害及整治的必要性

2.1 危及堤防安全

在近年來發(fā)生的幾次洪水過程中，馬鋪畸形河勢持續(xù)惡化，進一步危及平工段堤防?，F(xiàn)有馬鋪險工緊靠堤防的有1垛、2護、3垛、4-5垛共5座工程，僅能保護對應(yīng)堤防330m，7垛、8垛為低灘工程，一旦河勢上提，工程及上首的堤防將受洪水威脅。

2.2 極易造成被動搶險

馬鋪河段上自留村下至大小巖，兩岸雖有多處險工，但均屬于被動防御性工程，對控制主流能力很弱，河道處于自然擺動狀態(tài)，如不進行治理，在今后的一定時期內(nèi)，該段河勢將持續(xù)惡化，造成小水搶大險的被動局面。

2.3 地方經(jīng)濟發(fā)展與社會穩(wěn)定需要

近些年來，馬鋪畸形河勢對防汛所造成的不利影響，已成為沁河防汛的重點，鑒于馬鋪畸形河勢的危害，市、縣級政府部門多次與河務(wù)部門溝通，擬對馬鋪畸形河勢進行整治，爭取防汛搶險主動，早日消除不利河勢影響，確保地方經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定。

3 畸形河勢整治方案

對于馬鋪畸形河段，宜采取兩種整治措施:一種是裁灣整治方案，一種是險工上延防護方案，其中裁灣整治方案分大裁灣與小裁灣兩種，見圖2。

圖2 馬鋪河段畸形整治方案圖

3.1 裁灣整治方案

3.1.1 裁灣取直可行性分析

裁灣是彎道演變由漸變到突變的一種特殊形式，河道裁灣有自然裁灣和人工裁灣兩種形式。根據(jù)馬鋪畸形河段的河道形態(tài)、河水流勢及泥沙特性，該河段已具備人工裁灣的基本條件:（1）彎道發(fā)育成熟；（2）水沙條件有利；（3）地質(zhì)條件較好；（4）上下游河段存在裁灣取直的成功案例。

3.1.2 裁灣方案

（1）大裁灣方案

新河道入口選擇在張村彎道中部，長度為1300m，引河曲率半徑為2500m，新河道中線和上下游河道中線進出口角為15°，河灣長度為2058m，裁灣比為1.58。

原河道封堵:在新河道迎溜口以下150m處布設(shè)，長度約460m，待新河道過水后完全截堵水流。

主要工程量:開挖長度1300m，總開挖土方48.33萬m3，其中機械開挖土方15.92萬m3，泵於土方32.41萬m3。該方案工程投資估算740.31萬元。

（2）小裁灣方案

新河道入口位于張村彎道下部，新河道長度為650m，曲率半徑為1000m，新河道中線和上下游河道中線進出口角為30°，河灣長度為1872m，裁灣比為2.88。

原河道封堵:在新河道迎溜口以下150m處布設(shè)，長度約440m，待新河道過水后完全截堵水流。

該方案主要工程量:開挖長度650m，總開挖土方24.69萬m3，其中機械開挖土方8.48萬m3，泵於土方16.21萬m3。 該方案工程投資估算399.90萬元。

3.2 險工上延方案

該方案采用傳統(tǒng)的工程防護措施，對畸形河灣灣頂處平工段進行防護。

鑒于馬鋪畸形河勢不斷上提，上游塌灘加劇，結(jié)合馬鋪險工7、8垛修建的情況，以及目前的河勢狀況，工程措施為:在8垛上首新續(xù)建3個垛，分別為9、10、11垛，工程長度324m，同時對6～7垛和7～8垛間的護岸進行挖深并拋石裹護，工程長度為95m。從整體上形成一個凹入型的整治工程控制線，達到防御河勢進一步上提威脅右岸堤防的目的。

該方案新修3個垛，加固兩段護岸，總土方量13.76萬m3，石方2.04萬m3。工程投資估算511.99萬元。

4 方案選擇

對于險工上延方案，其總體思路仍然是水流沖刷到哪里，就在哪里修建工程，屬于被動防護方案，可以保護灘岸短期內(nèi)不致大規(guī)模坍塌但并不能對馬鋪現(xiàn)狀畸形河勢起到調(diào)整作用，工程建設(shè)后，仍然面臨著防汛搶險的壓力，一旦工程出險，由于距離堤防較近，防洪安全仍然存在著變數(shù)。

對于裁灣整治措施，一方面能夠徹底改變馬鋪現(xiàn)狀畸形河勢；另一方面馬鋪畸形河勢實施裁灣工程后，水流沿導流渠下泄，導流引渠出水口位置及流向選擇在與歷史老河槽流路相吻合的路線上，水流出導流渠后能夠順利平順進入主河槽，流路不發(fā)生紊亂，由于河道距離堤防相對較遠，極大降低了其對防汛的潛在威脅。

鑒于馬鋪畸形河段的河道形態(tài)、河水流勢及裁彎的可行性推薦采用裁彎方案。裁彎方案一路線長度為1300m，工程投資為687.37萬元，裁灣方案二路線開挖渠道長度為650m，工程投資為367.81萬元。兩個方案對比:方案一開挖路線長，投資大，裁灣比不合理，曲率半徑過大；方案二開挖路線短，投資節(jié)省，裁灣比和曲率半徑相對合理，在河環(huán)較窄處實施人工裁彎措施，不僅可以加速河道由彎趨直的轉(zhuǎn)化過程，還可以避免大規(guī)模裁彎后河勢的較大不確定性，綜合分析，小裁彎方案是較為理想的方案。

［1］焦作黃河河務(wù)局.沁河志[M].鄭州:黃河水利出版社,2009.

［2］河南黃河勘測設(shè)計研究院.沁河下游近期防洪工程建設(shè)可行性研究報告[R].2009.