河道疏浚在黃河寧夏段治理中的研究探討

楊 濤

(寧夏回族自治區(qū)防汛抗旱指揮部辦公室，750001，銀川)

黃河自寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)市南長(zhǎng)灘翠柳溝入境至石嘴山市頭道坎麻黃溝出境，全長(zhǎng)397 km，由峽谷段、庫(kù)區(qū)段和平原段三部分組成。隨著黃河來水的逐年減少和向山東、天津調(diào)水等因素，根據(jù)水利部黃河水利委員會(huì)調(diào)水計(jì)劃，寧夏引黃灌區(qū)引水量將大幅度壓減。部分河段受河勢(shì)變化的影響，引水口脫流嚴(yán)重，造成沙坡頭灌區(qū)無壩引水渠口和惠農(nóng)縣沿河泵站發(fā)生取水困難。為減輕灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損失，需對(duì)沿河取水口進(jìn)水渠道進(jìn)行疏浚，以改善取水口進(jìn)水條件，將損失減到最低。

根據(jù)黃河寧夏段河道治理規(guī)劃，河道治理以河道防洪為主要目標(biāo)，主要包括堤防工程建設(shè)和河道整治工程體系建設(shè)兩部分。其中，河道整治工程建設(shè)是控導(dǎo)中水流路，歸順中水河槽，遏制河道主流擺動(dòng)，穩(wěn)定沿河灘岸，保灘護(hù)堤，與堤防工程相結(jié)合，為河段防洪安全提供基本保證。

一、河道疏浚技術(shù)要求

1.河道疏浚原則

①以河道防洪為核心，以整治歸順河道主流為重點(diǎn)，通過疏浚整治，促進(jìn)中水河槽的形成發(fā)展，加快整治工程建設(shè)進(jìn)程，完善河段防護(hù)工程體系。

②疏浚整治范圍嚴(yán)格控制在規(guī)劃治導(dǎo)線以內(nèi)。

③與河道整治工程建設(shè)相結(jié)合，統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施，確保疏浚整治效果。

④科學(xué)統(tǒng)籌河道防洪與河道資源開發(fā)利用關(guān)系。

2.河段選取

合理選擇疏浚河段，是充分發(fā)揮清淤作用，取得良好疏浚效果的關(guān)鍵之一。由于黃河特殊的水沙條件，水流含沙量較大，河道淤積快速形成發(fā)展，如果疏浚河段選擇不合理，會(huì)很快出現(xiàn)“回淤”現(xiàn)象，達(dá)不到疏浚效果。為了合理控制投資和規(guī)模，疏浚要與河道整治工程引起的主河槽的變化趨勢(shì)相適應(yīng)，應(yīng)注意與上下游斷面的銜接，與河段整體縱坡相協(xié)調(diào)；要注重利用中小水主流的自然沖刷，因此，挖河疏浚位置須根據(jù)不同河段的河道特性、沖淤特點(diǎn)和水流泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行選擇，使有限的挖沙量能夠取得較好的減淤、理順河勢(shì)河道的效果。

根據(jù)河型河性分析，寧夏河段沙坡頭壩下至仁存渡為分汊河型，仁存渡至頭道墩河段為過渡性河型，頭道墩至石嘴山河段為游蕩性河型。

沙坡頭壩下至仁存渡河段中新弓灣至中衛(wèi)黃河公路大橋、中保鐵路橋至太中銀鐵路橋采用微彎治理方案，按照“以壩護(hù)彎，以彎導(dǎo)流”的原則修建整治工程，控導(dǎo)河勢(shì)。選擇此段河段治導(dǎo)線以內(nèi)比較穩(wěn)定的心灘進(jìn)行疏浚，擴(kuò)大主槽過流能力，可較快地達(dá)到控導(dǎo)河勢(shì)的目的。

仁存渡至頭道墩河段為砂質(zhì)河床，抗沖能力弱，在工程靠流后，借助水流的沖刷作用即可較快地調(diào)整河勢(shì)，改變水流流向，歸順流路。下河沿至仁存渡河段為卵石河床，抗沖能力強(qiáng)，水流調(diào)整河勢(shì)的速度慢，單純依靠控導(dǎo)工程調(diào)整水流，自然沖刷河床，短期內(nèi)很難達(dá)到控制河勢(shì)的目的，甚至有些河段河灘穩(wěn)定，水流沖刷困難，中途改變水流流向，達(dá)不到控制河勢(shì)的目的，因此，疏浚河段主要選擇下河沿至仁存渡河段。

游蕩性河道由于主流線變化不定，沖淤變化十分強(qiáng)烈，枯萎后泥沙淤積分布在數(shù)公里的嫩灘上。對(duì)于這樣的河道，一是挖槽不容易穩(wěn)定，二是即使挖槽不回淤，如果與河道主流線不相一致，也起不到增大行洪能力的作用。因此，在此河段不宜采用較大規(guī)模的疏浚。

3.挖槽定線原則

①挖槽方向應(yīng)與主流的方向一致。

②挖槽進(jìn)口段應(yīng)適當(dāng)拓寬加深，使之與上深槽平順連接，以利吸引水流，挖槽出口段應(yīng)與下深槽平順連接，使出口水流通暢。

③挖槽斷面宜窄深，在施工后橫斷面流量重新分配時(shí)，能得到較大的單寬流量和流速，相應(yīng)的輸沙能力也較大，有利于挖槽的穩(wěn)定。

④在挖槽定線時(shí)，還應(yīng)考慮挖泥船的施工條件，應(yīng)避免在挖泥船無法展布的淺區(qū)。

4.時(shí)機(jī)確定

選擇疏浚時(shí)機(jī)要綜合考慮，既要考慮施工安全，滿足施工機(jī)械的操作要求，還要考慮疏浚河段的水沙條件，防止疏浚后來水含沙量過大造成回淤。泥沙輸移距離和沉降時(shí)間沿水流方向隨著流量增大而增大，在天然河道條件下，流量大，泥沙沉降時(shí)間長(zhǎng)，輸移距離遠(yuǎn)，有利于把泥沙輸送到下游；反之，則不利于泥沙的輸移。但是當(dāng)流量過大時(shí)，流速較高，疏浚作業(yè)安全不宜保證。一般來說，疏浚時(shí)機(jī)應(yīng)選擇第一場(chǎng)大洪水前，可利用洪水沖刷河槽，拓展河寬。同時(shí)考慮到清淤船通航需要保持河道水深在1 m以上，根據(jù)寧夏河段統(tǒng)計(jì)不同年份來水流量分析，4—6月下河沿至青銅峽庫(kù)區(qū)平均流量約1000 m3/s，青銅峽至仁存渡平均流量約800 m3/s，河道平均水深約1.4～2.0 m，可滿足設(shè)計(jì)要求，因此，疏浚選擇每年的4—6月進(jìn)行。

二、寧夏河道疏浚取得的成效

①中寧縣黃羊?yàn)晨貙?dǎo)工程，為將主流導(dǎo)向下游泉眼山泵站，在河心灘開挖引河，疏浚河道，引河長(zhǎng)358.8m(引河軸線長(zhǎng)320m，引河開口段至出口段長(zhǎng)380m)。疏浚固海泵站前上游河道，長(zhǎng)294.6m；疏浚下游河道，長(zhǎng)150m。

②黃羊?yàn)骋邮菍⒈便馑魍ㄟ^河道中間汊河，引入南汊，以解決泵站引水困難的問題，同時(shí)調(diào)整該河段河勢(shì)。引河進(jìn)口設(shè)置成喇叭口形，上游測(cè)圓弧半徑為668.5 m，圓心角34°12′，下游測(cè)圓弧半徑為 40 m，圓心角 66°35′，引河長(zhǎng) 358.8 m，比降 1/800，引河底寬按河道來水400 m3/s為設(shè)計(jì)條件。該汊河過流240 m3/s，鎖壩修筑后，考慮水位壅高，引河按寬頂堰過流，鎖壩不漫頂確定為進(jìn)口弧段寬297.3 m，長(zhǎng)233.5 m，直線段及出口寬50 m，長(zhǎng)125.3 m。引河進(jìn)口底高程1187.57 m，出口段設(shè)20 m長(zhǎng)的反坡(比降 1/50)與原汊河相接，底高程由 1187.15m調(diào)整為1187.55m。引河開挖邊坡均為 1∶2。

③泉眼山泵站前河道疏浚引河開挖，是將河道中間汊河水流引向泉眼山泵站，解決泵站引水困難的問題。引河進(jìn)口設(shè)置成喇叭口形，上游測(cè)圓弧半徑為 93.8m，圓心角 47°52′，下游測(cè)圓弧半徑為50.4m， 圓心角72°06′， 引河長(zhǎng)294.6m，比降1/1000，引河底進(jìn)口弧段寬108 m，長(zhǎng)34.4 m，直線段及出口寬40 m，長(zhǎng)260.2 m。引河進(jìn)口底高程1185.0 m，出口段與原汊河相接，底高程為1184.71m，引河開挖邊坡為1∶2。

④七星渠進(jìn)水閘原設(shè)計(jì)引水流量為 78 m3/s(黃河來水在 500 m3/s時(shí))，設(shè)計(jì)水位1213.4 m，在灌溉枯水期(4—6月)保證率75%時(shí)黃河流量為440 m3/s，黃河水位 1212.9 m，引水流量為50 m3/s。黃河來水為300 m3/s左右，渠道引水困難。為最大限度的引水，滿足灌區(qū)用水需求，需將進(jìn)水閘前院羚羊夾渠廢閘遺留物清理干凈，并將閘后渠道清淤，降低閘后水位，以增加進(jìn)水閘引水流量。閘后清淤段長(zhǎng)度3.74 km(至劉灣陡坡段)，清淤底寬14 m，平均清淤深0.5～1.0 m。

⑤躍進(jìn)渠引水渠清淤長(zhǎng)度160 m，底寬50 m，平均清淤深度1.5 m。2003年春灌期間河道水位較低，引水渠進(jìn)水困難，為保證渠道引水，在引水渠下游汊河修建潛壩一道，以壅高水位，滿足渠道引水要求。

⑥惠農(nóng)縣星火泵站是在原惠農(nóng)農(nóng)場(chǎng)泵站的基礎(chǔ)上改擴(kuò)建而成，由于原泵站引水流量較小(0.6 m3/s)，改擴(kuò)建后泵站設(shè)計(jì)引水流量4.8 m3/s(加大流量6 m3/s)，現(xiàn)有引水渠淤積嚴(yán)重，且斷面不能滿足泵站引水要求，需對(duì)引水渠清淤。根據(jù)泵站所在位置，結(jié)合實(shí)測(cè)地形圖，在泵站上游新開挖引水渠1850 m，接現(xiàn)有汊河，并對(duì)其進(jìn)行清淤，長(zhǎng)924.14 m。引水渠進(jìn)口采用喇叭口形，上右側(cè)圓弧半徑70 m，圓心角31.8°，下游圓弧半徑10 m，圓心角102.9°，引河進(jìn)口寬 39.5 m，接渠道段底寬6.0m，平均寬度10.1m。泵站進(jìn)水閘(2+024.57 m)后引河底寬5 m，引河邊坡1∶2.5，平均挖深3m左右。

三、黃河寧夏段疏浚整治發(fā)展方向

按照寧夏河段治理總體規(guī)劃，區(qū)段河道整治重點(diǎn)是下河沿至青銅峽庫(kù)區(qū)、青銅峽大壩至石嘴山黃河大橋平原河道部分，整治河段總長(zhǎng)267 km。根據(jù)寧夏河段水沙特點(diǎn)和河道演變規(guī)律，確定青銅峽以上河段整治流量為 2500 m3/s，以下為 2200 m3/s；整治河寬為衛(wèi)寧段300 m，青銅峽至仁存渡400 m，仁存渡至頭道墩500 m，頭道墩以下600 m。從總體規(guī)劃要求，河道疏浚整治必須以此為依據(jù)實(shí)施。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)狀規(guī)劃主河槽范圍共有邊灘、心灘55處，累計(jì)長(zhǎng)度79.3 km。根據(jù)河道規(guī)劃流路，該范圍灘地應(yīng)逐步通過流勢(shì)調(diào)整，轉(zhuǎn)變成為河道正常過流斷面，也即是疏浚整治的重點(diǎn)。根據(jù)河段斷面形態(tài)特點(diǎn)，結(jié)合區(qū)段航運(yùn)發(fā)展規(guī)劃要求，各段疏浚深度確定為水面以下2 m。針對(duì)不同河段水流、床質(zhì)條件，仁存渡以上砂卵石河段疏浚寬度按300 m考慮，與規(guī)劃中水河槽寬度一致；仁存渡以下粉砂質(zhì)河段疏浚寬度為400 m，其余部分結(jié)合整治工程建設(shè)逐步形成。

[1]寧夏水利科學(xué)研究所，寧夏黃河整治工程指揮部辦公室.黃河寧夏段河道治理技術(shù)應(yīng)用集成與研究[R].2011.

[2]水利部黃河水利委員會(huì)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黃河寧蒙河段1996年至2000年防洪工程建設(shè)可行性研究報(bào)告[R].1996.

[3]寧夏水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司.黃河寧蒙河段近期防洪工程可行性研究報(bào)告[R].2010.

[4]寧夏水利新志編纂委員會(huì).寧夏水利新志[M].銀川：寧夏人民出版社，2004.