渾河閘下設(shè)計河道地形分析

劉元勝

（遼寧省大伙房水庫輸水工程建設(shè)局 ,遼寧 沈陽 110006）

1 設(shè)計河底線擬定

經(jīng)套繪渾河H1～渾河閘段1982年、1990年、1995年汛后、2001年、2005年汛后和2010年汛后6年實測河道深泓縱斷以及渾河H39～H51范圍內(nèi)，多年河道實測橫斷面可以看出，渾河閘下H40以下河段，自1982年以來，現(xiàn)狀河底雖有沖有淤，但總體趨勢上變化不大，河道相對比較穩(wěn)定；H40以上到H51渾河閘河段，從1982年以來變化較大，尤其是從1995年大水之后，河底逐年下降，特別是在2001年、2005年河底變化劇烈。其中渾河閘下2005年汛后實測最深河底為18.84 m，比1982年的最深河底 30.56 m下切了 11.72 m，H44斷面2005年汛后實測最深河底為8.08 m，比1982年的最深河底23.38 m下切了15.3 m。究其原因：固然有1995年、2005年大水的沖刷影響，但這樣劇烈的河床變化主要還是采砂所致，而且渾河的砂場主要分布在H40斷面以上河段，H40以下砂場分布很少，砂場分布情況與河道沖淤位置相互印證，充分說明過度采砂是H40以上河段河床劇烈下切的主要原因。

設(shè)計條件下合理的河道地形，應(yīng)以河道現(xiàn)狀地形為基礎(chǔ)，充分考慮河道自然演變規(guī)律綜合確定。

渾河屬少沙河流，1956年大伙房水庫攔洪后，下游來沙主要為區(qū)間支流來沙。自然條件下，河床沖淤演變并不劇烈。其一般規(guī)律是大洪水年份下游河道在短時段內(nèi)產(chǎn)生較劇烈的集中沖刷，枯水年份逐漸回淤。反映了渾河河道在長時段內(nèi)其縱向演變具有平衡趨向性。由于在河道內(nèi)大規(guī)模采砂等人為干預(yù)，已在一定范圍內(nèi)和程度上破壞了這種平衡。上世紀(jì)八十年代以前下游河道總體來說是比較穩(wěn)定的。

1990年至1996年，其間發(fā)生了“95大洪水”，渾河閘以上河段發(fā)生了強烈沖刷。渾河閘下附近河段也發(fā)生了較大幅度沖刷。下游非采砂河段則表現(xiàn)為部分河段沖刷較弱，部分河段沖刷較強。分析認(rèn)為：渾河閘上、下游采砂段的沖刷是采砂和“95洪水”共同作用造成的結(jié)果，采砂的影響是巨大的?！?5洪水”則反映了在這場洪水過程中，撫順以下河道的普遍沖刷的自然規(guī)律。

1996年以后，渾河來水來沙為偏枯時段，渾河閘下仍發(fā)生劇烈下切。這與“95洪水”后渾河閘下游采砂規(guī)模和強度超常增長直接相關(guān)。其影響范圍不只局限在H45號斷面以上。渾河閘下河床下切的主要原因是閘下河道內(nèi)采砂。

此外，撫順、沈陽河段河床的嚴(yán)重下切和撫順、沈陽段修建了大量的攔河工程，使得渾河來沙量沿程被攔截，通過渾河閘下泄的低含沙量洪水，亦加劇了閘下河道的沖刷。

點繪渾河H30～H51段1982年、2005年河道實測深泓縱段、2001年、2005年枯水期實測河槽水邊線縱斷、以及1995年，2005年實測洪痕縱段可以看出，1982年實測河底線比較平順，而在河道集中采砂段（H40～H51），2005年實測河底則出現(xiàn)大幅度的下切。1995年實測洪痕線比降趨勢接近枯水年份的1982年實測河底縱段，與2005年洪痕線趨勢略有差別。究其原因，由于在1982—1995年期間下游河道采砂規(guī)模較小，下游河道以自然演變?yōu)橹?，人為干預(yù)較小，把一場洪水按河段可劃分為不同量級的恒定均勻流洪水，其水面比降將會與河底比降基本一致，因此1982年河底線與1995年洪痕趨勢接近。而2005年洪痕線由于渾河閘附近河道大規(guī)模采砂的影響，其水面比降與1982年河底趨勢有所不同。

實測枯水期水邊線能較客觀的反映現(xiàn)狀河道河底的地形條件，可以看出，2001年枯水期水邊線趨勢較陡，2005年枯水期水邊線趨勢明顯平緩，反映了自2001年以來采砂對閘下河道下切的嚴(yán)重影響。

在閘下（H40～H51）河道大規(guī)模采砂之前，1995年洪痕趨勢線能一定程度反映當(dāng)時河底趨勢，2005年洪痕趨勢線雖也能一定程度反映洪痕趨勢與現(xiàn)狀河底的關(guān)系，但由于受采砂影響，河道內(nèi)存在大量采砂深坑，使得洪峰進(jìn)入閘下河段出現(xiàn)一定程度的坦化，尤其在采砂集中河段，實測洪痕線趨勢與實際河底存在較大出入，不宜作為設(shè)計河底線。

經(jīng)綜合分析，H40～H51河段，2005年枯水期實測水邊線，基本為死水期間河道地形的真實體現(xiàn)，較為準(zhǔn)確的反映現(xiàn)狀河道地形基本特征，可認(rèn)為是2005年大水和河道采砂叫停之后的現(xiàn)狀平均河底線。分析下游H1～H39河段歷年平均河底，點繪1982年、1996年、2005年和2011年H39斷面以下河段平均河底線，可以看出歷年平均河底線保持了較一致的趨勢，其中H40以下2005年平均河底線同H40以上2005年枯水水邊線平順銜接，因此，規(guī)劃認(rèn)為采用2005年枯水期實測水邊線作為本次補充規(guī)劃的設(shè)計河底線是合適的。

這次補充規(guī)劃設(shè)計河底線的調(diào)整范圍為采砂比較集中的H40～H51河段，H40以下河段基本沒有采砂，河道變化較小，設(shè)計河底線仍與原《渾河初設(shè)》中的設(shè)計河底保持一致。按照新確定的設(shè)計河底線推算到渾河閘下H51斷面，H51斷面設(shè)計河底高程為21.35 m，比現(xiàn)狀渾河閘底板31.5 m高程低10.15 m。

2 設(shè)計河底穩(wěn)定性分析

2.1 河道橫向演變分析

沈陽河段自上世紀(jì)80年代中后期開始大規(guī)模采砂，不同時段重點采砂部位有所不同?！?5”洪水前，渾河采砂主要集中在渾河閘以上主城區(qū)河段，“95”洪水后該段采砂量趨于減少，部分河段已停止采砂。此后，渾河閘下河段采砂強度劇增，至2005年采砂范圍達(dá)28 km。2007年沈陽市政府頒布河道采砂管理辦法之后，閘下河段采砂基本停止。

套繪渾河閘～大埃金河段1970年、1988年、2007年河道平面地形可以看出，渾河自上世紀(jì)70年代至今的近40年間，雖經(jīng)歷了“1995、2005”大水以及閘下河道大規(guī)模采砂的影響，但河道平面變化仍然較小，現(xiàn)狀閘下三個連續(xù)彎道一直存在，彎頂發(fā)展也比較緩慢，局部河段河槽拓寬也是受人為采砂影響的結(jié)果。渾河閘下現(xiàn)狀河道雖然較為彎曲，但總的來說比較穩(wěn)定，沈陽開始大規(guī)模地河道采砂后，造成河道展寬和下切。

分析表明，渾河沈陽城區(qū)段自然條件下，河道橫向演變并不劇烈。河道采砂是造成河槽展寬和下切的主要原因，此外“95”洪水也對河槽展寬起了一定作用，隨著閘下河道采砂逐步被叫停，閘下河道將在長時期保持現(xiàn)有狀態(tài)。

2.2 河道縱向演變分析

H40以上到H51渾河閘河段，從1982年以來變化較大，尤其是從1995年大水之后，河底逐年下降，特別是在2001年、2005年河底變化劇烈。其中渾河閘下2005年汛后實測最深河底為18.84 m，比1982年的最深河底30.56 m，下切了11.72 m，H44斷面2005年汛后實測最深河底為8.08 m，比1982年的最深河底23.38 m下切了15.3 m。究其原因固然有1995年、2005年大水的沖刷影響，但這樣劇烈的河床變化主要還是采砂所致，而且渾河的砂場主要分布在H40斷面以上河段，H40以下砂場分布很少，同樣都經(jīng)歷了95年、2005年大洪水，而河床變化卻差別很大，這就是H40以下河床變化較小，H40以上河段河床劇烈下切的主要原因。

上述現(xiàn)象反映了沈陽河段河床下切是由采砂和大洪水共同作用的結(jié)果，并不能真實反映渾河沈陽段的自然演變規(guī)律。通過與其它河段的類比分析，可初步看出渾河河道在長時段內(nèi)其縱向演變具有平衡趨向性，即在連續(xù)枯水年段，河床逐漸淤積，遇大洪水則在短時段內(nèi)產(chǎn)生較劇烈的集中沖刷。人為干預(yù)可在一定范圍內(nèi)和程度上破壞這種平衡，其中河道采砂是造成主河槽下切展寬的最主要因素。

2.3 閘下河段沖淤預(yù)測

目前閘下段河道大規(guī)模采砂也已基本停止，受河道蓄水和前期河道過度下切影響，未來中小水年份該段河道將趨向淤積。

根據(jù)斷面套繪估算，大埃金至渾河閘河段設(shè)計采用的規(guī)劃河底與現(xiàn)狀河底之間可淤積泥沙2 731萬m3。統(tǒng)計沈陽站自大伙房建庫后45年實測懸移質(zhì)泥沙資料，多年平均輸沙量56.86萬t。去除大洪水年份1960和1995年（按不發(fā)生淤積考慮），沈陽站其余43年平均年輸沙量為44.46萬t，折合34.2萬m3。按沈陽站輸沙量全部淤積，估算這一空間約可淤積80年。如考慮渾河閘以上及撫順河段的淤積空間，則淤積年限會更長。因此工程設(shè)計采用的規(guī)劃河底線是安全的。

3 設(shè)計主槽寬度分析

雖然渾河閘下主槽寬度較1980、1990年展寬較大，但考慮到渾河少沙河流的特性，主河槽回淤可能性較小，因此，設(shè)計中可暫不考慮主河槽演變情況，以現(xiàn)狀主槽作為水力計算中采用的主槽。

4 結(jié)語

渾河閘下至大埃金段堤防設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)100年一遇，水力計算中采用的設(shè)計地形為最不利情況下的1980年以后淤積地形，實際情況下很難恢復(fù)成設(shè)計地形。因此計算中采用的地形是偏于安全的，不會造成堤防工程標(biāo)準(zhǔn)不足的情況發(fā)生。綜合分析，筆者認(rèn)為分析中選擇的渾河閘下設(shè)計地形是安全、合理的。