淺析懷洪新河工程存在的運(yùn)行缺陷、原因及對(duì)策

一、懷洪新河簡(jiǎn)介

懷洪新河自渦河下游左岸何巷起，沿符懷新河、澥河洼、香澗湖，經(jīng)分汊河道新澮河、香沱引河，在十字崗與新開沱河匯合后，過漴潼河至楊庵附近，沿皖蘇省界向東經(jīng)峰山切嶺引河，接窯河、老淮河、雙溝引河入洪澤湖溧河洼。河道全長(zhǎng)121km，其中安徽省境內(nèi)約95km。懷洪新河是淮北平原一條人工分洪河道，是淮河中游的一項(xiàng)戰(zhàn)略性防洪工程，主要任務(wù)是分泄淮河干流洪水，擴(kuò)大漴潼河水系1.2萬(wàn)km2排水出路，并兼有灌溉、航運(yùn)等綜合利用效益。該工程于1991年淮河流域洪水后開工建設(shè)，至1996年河道全線貫通，1999年水利建筑基本建成并發(fā)揮效益。

二、存在的運(yùn)行缺陷

1.崩塌河岸險(xiǎn)情

懷洪新河自建成以來(lái)，經(jīng)過多年的運(yùn)行，特別是經(jīng)歷了2003年、2007年分洪，何巷閘最大分洪流量分別為1670m3/s和1130m3/s，由于分洪流量大，符懷新河段土質(zhì)較差，抗沖能力弱，灘地后退嚴(yán)重，局部灘地下陷，目前，符懷新河河岸平均崩塌4m，最大達(dá)6m，部分河道灘地寬度已不足30m，嚴(yán)重威脅堤防安全。符懷新河段共有10處河岸出現(xiàn)嚴(yán)重崩塌，共長(zhǎng)19.63km（表1）。

2.北店橋阻水

北店橋建于1978年，位于五河縣縣城北側(cè)的104 國(guó)道上，橫跨懷洪新河下游的新澮河下段，上距西壩口閘1.95km、下距十字崗1.84km。北店橋共9 跨，單孔跨徑30m，橋梁總長(zhǎng)度273.18m，橋梁為鋼筋混凝土簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)。

目前，北店橋上游河寬約440m，下游河寬約370m，而北店橋橋址處河寬僅有270m，橋梁阻水嚴(yán)重，影響到懷洪新河防洪排澇效益的充分發(fā)揮。根據(jù)懷洪新河工程有關(guān)設(shè)計(jì)洪水成果，新澮河段3年一遇除澇流量為1030m3/s，十字崗除澇水位為15.12m，西壩口閘下水位15.17m，相應(yīng)橋下水位15.14m；5年一遇排澇流量為1450m3/s，十字崗除澇水位為15.12m，西壩口閘下水位15.18m，相應(yīng)橋下水位15.15m；設(shè)計(jì)分洪條件下排洪流量2550m3/s，十字崗洪水位為17.76m，西壩口閘下水位17.89m，相應(yīng)橋下水位17.82m。

三、原因分析

1.河岸崩塌原因分析

懷洪新河由新開挖的河道和原有天然河道與洼地組成，地處淮北平原，地勢(shì)平坦，河流的侵蝕作用以側(cè)蝕作用為主。在天然河道段河道彎曲，河水進(jìn)入彎道河段后，水流受慣性離心力的影響，其主流線逐漸向凹岸偏移，至河彎頂部，主流線已緊靠凹岸，彎頂?shù)陌及妒芰魉姆磸?fù)強(qiáng)烈沖蝕后，底部被淘空并發(fā)生崩塌而后退。部分河段土質(zhì)為抗沖能力差的砂性土，在水流的沖刷作用下坍塌較嚴(yán)重。經(jīng)過2003年、2007年分洪后，部分河岸出現(xiàn)大面積坍塌，影響堤防防洪安全。

崩岸是在水流沖刷下臨水岸坡土體發(fā)生崩塌的險(xiǎn)情。當(dāng)?shù)掏鉄o(wú)灘或?yàn)┑貥O窄的情況下，岸坡崩塌將會(huì)危及堤防的安全。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)查看，結(jié)合崩岸的發(fā)生形式，形成崩岸的原因主要是：

①懷洪新河符懷新河段左、右岸邊坡水上部分多數(shù)較陡，一般為1∶1.0～1∶2.0，局部陡于1∶1.0，在此狀態(tài)下，較易產(chǎn)生坍塌或崩塌；另外懷洪新河水面較寬，汛期河水位較高，吹程長(zhǎng)，風(fēng)大浪急，能量大，直接對(duì)岸坡形成破壞，再加上物理風(fēng)化和氣候作用，易導(dǎo)致土體碎裂解體和邊坡失穩(wěn)。

②岸坡地基天然結(jié)構(gòu)差，部分溝口岸坡為淤泥質(zhì)土、輕粉質(zhì)壤土，其強(qiáng)度低，土質(zhì)較松散，抗沖性能差，較易產(chǎn)生塌岸現(xiàn)象。

2.北店橋阻水原因分析

為進(jìn)一步分析北店橋?qū)Υ嬖诜篮榕艥车挠绊?，本文采用兩種不同方法進(jìn)行分析。

①按《橋涵水文計(jì)算》辦法計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)狀河道實(shí)測(cè)斷面及現(xiàn)狀橋的結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行壅水高度和泄流能力影響分析。按《橋涵水文計(jì)算》公式：

式中：

△Z—橋前最大壅水高度，m；

η—系數(shù)，與水流進(jìn)入橋孔前的阻力有關(guān)，根據(jù)《橋涵水文計(jì)算》，η 采用0.1；

表1 懷洪新河河道崩岸險(xiǎn)情表

表2 現(xiàn)狀北店橋過橋落差計(jì)算表

各種工況下，橋址處橋前壅水情況見表2。

②按水閘水力學(xué)方法計(jì)算

該處斷面可近似簡(jiǎn)化為水閘堰流模型斷面。由于上下游水頭差小，堰流處于高淹沒度狀態(tài)，橋前壅水高度可近似按照高淹沒度過流公式進(jìn)行反推。高淹沒度過閘流量按下式計(jì)算：

式中：

Q—過閘設(shè)計(jì)流量，m3/s；

B—閘孔總凈寬，寬度=過流面積/河底處水頭，m；

H0—計(jì)入行近流速的堰上水頭，H0=hs+△Z，m；

hs—由堰頂算起的下游水深，m；

μ—淹沒堰流的綜合流量系數(shù)。

由表2可知，經(jīng)采用不同方法計(jì)算，河道通過3年一遇排澇流量1030m3/s時(shí)，橋址處橋前壅水高度為0.04～0.08m，西壩口閘下水位比規(guī)劃水位抬高0.03～0.07m；通過5年一遇排澇流量1450m3/s時(shí)，橋址處橋前壅水高度為0.08～0.15m，西壩口閘下水位比規(guī)劃水位抬高0.06～0.13m；通過設(shè)計(jì)分洪流量2550m3/s時(shí)，橋址處橋前壅水高度為0.09～0.16m，西壩口閘下水位比規(guī)劃水位抬高0.06～0.14m。

四、對(duì)策措施

1.河岸崩塌對(duì)策措施

為確保懷洪新河堤防防洪安全，保證符懷新河段河床穩(wěn)定，懷洪新河已經(jīng)有計(jì)劃地采取以下三項(xiàng)工程措施。第一是對(duì)該河段10處已崩塌河岸進(jìn)行護(hù)岸處理，該項(xiàng)措施已經(jīng)列入懷洪新河水系洼地治理工程中，預(yù)計(jì)2020年完成；第二是工程維修養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)有計(jì)劃地安排實(shí)施該段的河岸防護(hù)工程，以阻止崩塌河岸擴(kuò)大趨勢(shì)；第三是加強(qiáng)對(duì)河岸測(cè)繪分析，尤其汛前汛后及分洪前后的測(cè)繪，為河岸河勢(shì)變化提供日積月累的數(shù)據(jù)支撐。

2.北店橋阻水對(duì)策措施

北店橋阻水致使新澮河水位均不能滿足防洪排澇設(shè)計(jì)要求。為使新澮河達(dá)到設(shè)計(jì)過流能力，結(jié)合橋址處河道現(xiàn)狀，須采用向左岸擴(kuò)孔以擴(kuò)大過流斷面的工程措施，這項(xiàng)工程措施已經(jīng)列入懷洪新河水系洼地治理工程中。工程措施暫未付諸實(shí)施的階段，懷洪新河管理局通過采取合理調(diào)度西壩口閘及新開沱河閘，加強(qiáng)與下游管理單位溝通聯(lián)系，結(jié)合天氣情況提前適當(dāng)預(yù)泄?jié)r潼河水量等措施，減少新開沱河閘、天井湖引河閘下泄水及漴潼河水對(duì)北店橋下泄水的雍水影響，盡可能降低北店橋阻水對(duì)防洪排澇的影響。

五、結(jié)語(yǔ)

懷洪新河工程是淮河中游防洪骨干工程之一，完全建成后已發(fā)揮近20年的作用，特別是經(jīng)歷2003年、2007年兩次大洪水考驗(yàn)，充分發(fā)揮了分洪和排澇效益。同時(shí)也暴露了一些還需優(yōu)化的問題，有的問題已經(jīng)優(yōu)化，如九灣水位壅高問題已經(jīng)過香澗湖灘槽處理工程解決；有的問題有待優(yōu)化，例如符懷新河段河岸崩塌及北店橋阻水問題。懷洪新河洼地治理工程實(shí)施后，工程運(yùn)行中存在的問題有望得到根本解決，懷洪新河工程將淮河分洪效益和蚌埠、宿州兩市的排澇及灌溉效益充分地發(fā)揮■