分叉型河流分流方案研究比選

王利軍， 王麗娟

(1.安徽省水利水電勘測設(shè)計院，安徽 合肥 230088；2.安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 231603)

大沙河流域河流洪水均為山區(qū)性洪水，而河道圩口堤防多為砂堤砂基，又未能按設(shè)計標(biāo)準達標(biāo)，極易潰堤成災(zāi)。據(jù)記載，自1319年至1949年600余年中，流域內(nèi)發(fā)生較大洪災(zāi)有72年。建國以來的大水年如1954、1969、1980、1983、1991、1995、1996、1999、2016年均給當(dāng)?shù)卦斐杀容^嚴重的洪水災(zāi)害。2016年汛期，大沙河流域發(fā)生超歷史洪水，中下游桐城市，銅陵市樅陽縣沿線圩口全部潰破，洪澇災(zāi)害損失慘重。

由于近幾年柏年河河道無序采砂，采砂量較大，在分叉位置尖刀咀以下柏年河采砂比較嚴重，河道下切嚴重，底高程降低明顯，造成柏年河水位下降明顯。同時造成上游來水主要通過柏年河下泄，人形河已不過流，人形河僅有下游區(qū)間徑流，河道發(fā)生較為劇烈的演變，汛期人形河逐漸喪失分洪能力，河道水生態(tài)被嚴重破壞，同時導(dǎo)致柏年河分洪壓力增大，下游堤防常有險情出現(xiàn)。為進一步治理大沙河水患，確保河道正常行洪，本次研究結(jié)合河道現(xiàn)狀河勢以及未來河道河勢演變情況，科學(xué)合理分析河道特征參數(shù)，通過實測水位和流量資料對現(xiàn)狀河道糙率進行擬合試算，結(jié)合河道比降，河道斷面等有關(guān)資料對河道水位進行推算，并對擬定的分流比方案進行試算，最終選定合適的疏浚方案與分流比方案。

1 方案論證

大沙河主干柏年河上段近些年不斷采砂，再加上水流沖刷，柏年河河床不斷下降，人形河進口段河床淤積，導(dǎo)致柏年河河床平均低于人形河河床3.5m左右，柏年河尖刀咀處河底高程35.5m，人形河尖刀咀處河底高程39m左右。在分叉河段處河床高程相差3.5m，現(xiàn)狀人形河一般洪水年份基本不分流，20年1遇洪水分流比也僅有6%左右。人形河分流主要目的是①降低柏年河洪水位，減輕柏年河防洪壓力，發(fā)揮人形河原有的分洪功能；②滿足人形河生態(tài)用水需求，現(xiàn)狀人形河進口段，河流的生態(tài)環(huán)境遭到破壞，人形河分流后，河流的生態(tài)環(huán)境將逐步得到改善；③滿足下游沿河灌溉用水需求。

(1)假設(shè)方案。本次結(jié)合人形河與柏年河現(xiàn)狀過流能力以及河道現(xiàn)狀，在合理分析基礎(chǔ)上提出的方案如下：①疏浚方案。方案1底寬30m；方案2底寬50m；方案3底寬70m。②分流比方案。方案1為1∶9；方案2為2∶8；方案3為3∶7。

(2)試算過程。本次水位推算采用河道水力分析模型-HEC-RAS是針對一維恒定/非恒定流的水力模型，可用于明渠河道流動分析。本次結(jié)合大沙河治理中河道整治過程中河道壅水高度、流速變化因素，對河流防洪水位進一步分析。①起推水位。按照菜子湖20年1遇水位14.88m；②上游區(qū)間來水設(shè)計流量：本次采用20年1遇設(shè)計流量2130m3/s；③糙率:本次結(jié)合河道情況，糙率取為0.025。通過試算底寬30m，分流比1∶9；底寬50m，分流比2：8，疏浚70m，分流3∶7，3種組合能保證在尖刀咀位置兩河水位保持一致，水位成果如表1所列。

表1 疏浚與分流比方案組合成果統(tǒng)計表

(3)推薦方案。結(jié)合工程實際，與河道堤防堤腳距離在80m，為確保堤防安全，本次底寬按照70m疏浚后，距離堤腳位置較近，對堤防穩(wěn)定性造成影響，鑒于1∶9分流方案該方案分流效果不明顯，為保證疏浚段行洪能力和堤防安全，本次選用底寬疏浚50m，分流比2∶8作為本次研究推薦方案。

2 結(jié) 論

通過對不同方案對河流水位進行試算，選用底寬疏浚50m，分流比2∶8方案作為本次河道防洪治理工程推薦方案。

本次分流比方案建立在數(shù)值分析的基礎(chǔ)上，是在理論基礎(chǔ)上進行研究分析，還需下一步工作中結(jié)合模型試驗對分流比確定進行模擬。

人形河河道疏浚后，分流比按照2∶8進行分流，隨著河道河勢演變，河道如何通過相應(yīng)的工程措施維持人形河與柏年河2∶8分流比方案，還需進一步研究。