某河道疏挖治理工程方案比選分析

韓 婧

(長(zhǎng)治市潞城區(qū)水利局，山西 長(zhǎng)治 047500)

1 工程概況

某河道干流全長(zhǎng)145.05 km，流域面積4206 km2[1]。河道于1965年經(jīng)人工開挖而成，在1972年和1993年期間分別進(jìn)行擴(kuò)大治理、恢復(fù)治理，并在河道運(yùn)行期間對(duì)沿河20條一級(jí)支流按干流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行回水段治理。河道于1993年治理至今，經(jīng)過近20年的運(yùn)行，干流在樁號(hào)40+000～81+676河段內(nèi)淤積較為嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計(jì)，河道干流段泥沙淤積平均深度1.84 m，最大泥沙淤積深度達(dá)3.78 m。一方面河段內(nèi)泥沙淤積直接導(dǎo)致河道防洪和排澇不滿足要求，洪水漫灘導(dǎo)致兩岸農(nóng)作物，居民住宅以及工廠受災(zāi)嚴(yán)重，另一方面，泥沙淤積直接影響了灌溉用水以及工業(yè)用水水質(zhì)，影響河道正常效益地發(fā)揮[2]。因此對(duì)河道進(jìn)行河道疏挖清淤治理是解決以上問題的關(guān)鍵，本文通過泥沙淤積分析和疏挖清淤方案選擇，以期解決河道淤積問題，保證河道防洪、灌溉和供水問題。

2 干流河段泥沙淤積分析

2.1 干流淤積原因及現(xiàn)狀

本河道干流河道淤積的原因主要有4個(gè)方面[3]，一是引黃所挾帶的泥沙，二是流域內(nèi)面上水土流失，河道所在流域內(nèi)水土流失嚴(yán)重、河岸及河道兩岸邊坡坍塌，使泥沙直接進(jìn)入河道形成河道淤積；三是1993年干流及支流清淤后一定年份內(nèi)其河底及河坡均不穩(wěn)定，河道自身產(chǎn)生的淤積；四是該河段內(nèi)由于跨河生產(chǎn)橋多，均在橋址處形成了缺口，河岸人為挖土、傾倒垃圾現(xiàn)象普遍，使兩岸泥沙土、建筑垃圾和生活垃圾等進(jìn)入河中。近年來，隨著引黃條件大大改善，及黃河小浪底工程調(diào)水調(diào)沙的成功運(yùn)行，使得引黃入河泥沙逐年減少；尤其2000年以來當(dāng)?shù)馗鞣绞降恼{(diào)整及水土保持設(shè)施的改善，河道淤積得到有效控制，淤積量逐漸減少。

2.2 實(shí)測(cè)輸沙量分析

河道自1993年治理后，實(shí)測(cè)代表站魏樓、梁山站20世紀(jì)90年代、2000年以來多年平均實(shí)測(cè)輸沙量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 魏樓、梁山閘站90年代、2007年多年平均實(shí)測(cè)輸沙量 統(tǒng)計(jì)表 單位:萬t

根據(jù)表1可知，河道的輸沙量同徑流量一樣，年際變化較大，且輸沙量呈明顯遞減趨勢(shì)。河道1993年按原標(biāo)準(zhǔn)疏挖后，1990年～2000年，魏樓站、梁山站多年平均輸沙量分別為40.2萬t、12.8萬t，2000年～2016年分別減至14.6萬t、4.2萬t。由表1數(shù)據(jù)分析，河道淤積量逐漸減少，其淤積得到有效控制，未來對(duì)河道淤積將影響很小。

2.3 干流代表斷面的淤積分析

依據(jù)2016年實(shí)測(cè)干流斷面及1993年治理竣工后的斷面，分別選取代表河道上、中、下游斷面，通過對(duì)比河槽底高程的變化，定量定性分析干流的淤積情況。

①選取代表斷面

鑒于河道干流較長(zhǎng)，本次分別選取實(shí)測(cè)的河道干流上、中、下游段共6個(gè)斷面與1993年竣工斷面(樁號(hào)基本相對(duì)應(yīng))進(jìn)行比較，代表斷面的樁號(hào)分別為0+990(1+000)、9+770(10+000)、25+680(25+500)、46+070(46+000)、62+980(63+000)、87+020(87+000)。

②1994年～2016年河道泥沙沖淤量計(jì)算

根據(jù)以上選取的代表斷面，通過22年間河槽底高程的變化，計(jì)算代表斷面的泥沙沖淤量，以此分析河道全河段泥沙沖淤量。代表斷面河槽底高程比較和泥沙沖淤量計(jì)算分別見表2～表3。

表2 代表斷面河槽底高程變化表

表3 代表斷面泥沙淤積量計(jì)算表

從表3計(jì)算看出：代表斷面樁號(hào)9+770～87+020段河槽均發(fā)生了淤積，16年間平均淤積深度為0.01 m～0.64 m，平均每年淤積深度為0.021 m。22年來總淤積量為295萬m3，年平均淤積量為13.4萬m3。

結(jié)合實(shí)測(cè)代表站魏樓閘、梁山閘站(1990年～2000年)含沙量統(tǒng)計(jì)及本次代表斷面泥沙淤積量統(tǒng)計(jì)分析，說明河道平均淤積量主要來自20世紀(jì)90年代，特別是1993年河道按原規(guī)模清淤后，地表水土流失是造成河道淤積的主要原因，隨著時(shí)間的推移，采取合理的水土保持措施，河道的淤積會(huì)逐漸減小。

3 河道治理方案比選

根據(jù)工程規(guī)模中確定的某河道治理范圍為：濟(jì)菏邊界～徐河口(38+518～81+676)河段按5年一遇的設(shè)計(jì)除澇標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行疏挖。為使疏挖方案經(jīng)濟(jì)、合理、可行，采用不同疏挖方案比選確定。疏挖方案比選原則應(yīng)以疏挖中心線盡可能沿老河槽進(jìn)行，以減少工程量、占地、拆遷和滿足防洪除澇為原則。

3.1 不同疏挖方案選擇

河道在1972年(一期治理)和1993年(二期治理)分別進(jìn)行了治理，本次分別在一期河道治理設(shè)計(jì)河底高程的基礎(chǔ)上，對(duì)河槽挖深、挖寬選擇3個(gè)方案進(jìn)行比選，比選如下：

(1)挖深方案一

在原一期河道治理設(shè)計(jì)河底高程的基礎(chǔ)上加深疏挖0.5 m～1.0 m，部分河段最大疏挖深度達(dá)1.5 m，疏挖時(shí)應(yīng)盡量減少河口疏挖寬度，以確保河道疏挖后形成窄深河槽，并考慮疏挖河段與上下游的銜接、河底比降和對(duì)攔河建筑物的影響確定疏挖河底高程。即：在樁號(hào)38+518～65+424(濟(jì)菏邊界～趙樓閘下)河段河底高程，較一期河道治理設(shè)計(jì)河底高程下降1.0 m(其中有2.3 km河底高程下降1.5 m)，在樁號(hào)65+424～81+676(趙樓閘上～徐河口)河段河底高程，較一期河道治理設(shè)計(jì)河底高程下降0.5 m。

(2)深挖方案二

局部河段在一期河道治理設(shè)計(jì)河底的基礎(chǔ)上下挖0.5 m，其它河段按一期河道治理河底高程疏挖。即：在樁號(hào)38+518～39+749(濟(jì)菏邊界～于樓閘下)河段河底高程，較一期河道治理設(shè)計(jì)河底高程下降0.50 m；在樁號(hào)39+749～81+676(于樓閘上～徐河口)同一期河道治理設(shè)計(jì)河底高程。

(3)深挖方案三

加寬河底寬度，疏挖方案按一期河道治理設(shè)計(jì)河底高程對(duì)河道進(jìn)行疏挖。

三種深挖方案的設(shè)計(jì)參數(shù)見表4。

表4 三種深挖方案的設(shè)計(jì)參數(shù)表

(4)設(shè)計(jì)底寬計(jì)算

根據(jù)河道干流5 a一遇除澇流量，以5 a一遇除澇水位為控制，根據(jù)以上參數(shù)，采用明渠均勻流公式，試算河道不同方案設(shè)計(jì)底寬，計(jì)算結(jié)果見表5。

3.2 不同疏挖方案的比選

據(jù)表5可知，方案三在樁號(hào)38+518～39+749(濟(jì)菏邊界～于樓閘下)段設(shè)計(jì)河底寬為228.0 m～220.0 m，與方案一、方案二在該河段的設(shè)計(jì)底寬182.0 m～175.0 m相比，明顯增加底寬45.0 m左右，其余各段方案三也較方案一、二設(shè)計(jì)底寬較寬，設(shè)計(jì)底寬增加相應(yīng)增加河口永久占地、疏挖工程量及工程投資，方案三的工程量及投資較方案一、二大很多，不甚經(jīng)濟(jì)，故舍去。方案一、二工程量(投資)及優(yōu)缺點(diǎn)比較見表6。

表5 三種方案設(shè)計(jì)底寬計(jì)算表

表6 方案一、二工程量(投資)及優(yōu)缺點(diǎn)比較表

通過比較，方案一比方案二更加經(jīng)濟(jì)，投資方案一比方案二可減少1.44億元；同時(shí)方案一占地較少，征地費(fèi)用少且易于工程的開展實(shí)施；從1994年～2016年期間洙趙新河的淤積統(tǒng)計(jì)資料成果來看，長(zhǎng)約77 km的河道內(nèi)多年平均淤積量為13.4萬m3，淤積量相對(duì)較小，后期隨著流域水土保持措施的進(jìn)一步完善，按照方案一疏挖后，河槽發(fā)生嚴(yán)重淤積的可能性很小，因此本次河道疏挖選定方案一。

4 結(jié)論及建議

該河道是一條人工開挖的大型防洪排澇、灌溉及沿河工業(yè)供水河道，河道淤積嚴(yán)重影響了河道的防洪及供水功能，治理好該河是水利技術(shù)人員的需要解決的重點(diǎn)難題，本文通過對(duì)該河道清淤治理方案的比選研究，結(jié)果可為流域內(nèi)骨干河道的治理提供參考。工程于2019年竣工，目前河道水質(zhì)清澈，改善了河道的防洪及灌溉、工業(yè)用水等供水條件。