洙趙新河濟(jì)寧段泥沙淤積成因及治理措施研究

孟俊青

（濟(jì)寧市任城區(qū)水務(wù)局，山東 濟(jì)寧272100）

1 洙趙新河概況

洙趙新河是1965年人工開挖的一條大型河道，位于南陽湖以西，北臨梁濟(jì)運(yùn)河，南與萬福河、東魚河流域接壤，是魯西南跨菏澤、濟(jì)寧兩市大型防洪排澇的骨干河道。干流起源于菏澤市東明縣宋寨村，自西向東流經(jīng)菏澤市的東明、牡丹區(qū)、鄆城、巨野和濟(jì)寧市的嘉祥、任城區(qū)六個(gè)縣（區(qū)），于濟(jì)寧市任城區(qū)的劉官屯村東入南陽湖，全長(zhǎng)145.05 km（其中菏澤市境內(nèi)106.55 km、濟(jì)寧市境內(nèi)38.5 km），流域面積4206 km2（其中菏澤市境內(nèi)4119 km2、濟(jì)寧市境內(nèi)87 km2）。洙趙新河流域保護(hù)面積3047 km2，保護(hù)人口約339萬人，耕地面積400.6萬畝，保護(hù)區(qū)內(nèi)主要有菏澤市城區(qū)、牡丹區(qū)、巨野縣。

2 河流現(xiàn)狀

洙趙新河是人工開挖的一條大型河道，為湖西地區(qū)骨干河道，至今經(jīng)過多次治理，流域初步形成了防洪、除澇、灌溉、供水等綜合利用體系，減災(zāi)興利能力得到一定的提高。2014年治理工程實(shí)施后，洙趙新河濟(jì)寧段（湖口～濟(jì)菏市界，0+000～38+518）防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到50年一遇，但未進(jìn)行清淤開挖，根據(jù)對(duì)近期河道治理和2019年“利奇馬”臺(tái)風(fēng)過后現(xiàn)狀調(diào)研查勘，洙趙新河濟(jì)寧段（湖口～濟(jì)菏市界；0+000～38+518）河槽淤積嚴(yán)重，河道行洪能力下降，達(dá)不到設(shè)計(jì)除澇標(biāo)準(zhǔn)。洙趙新河濟(jì)寧段沿線泵站、橋梁等為治理建筑物破損老化嚴(yán)重，堤頂防汛管理道路尚不完善，對(duì)洙趙新河水資源利用，運(yùn)行管理、防洪搶險(xiǎn)造成了很大困難。

3 河流泥沙淤積分析

3.1 淤積原因

洙趙新河河道淤積的原因主要有3個(gè)方面，一是引黃河流所挾帶的泥沙造成；二是河道兩側(cè)為農(nóng)田，夏季雨季來臨時(shí)，水土流失加劇，泥沙隨著水流進(jìn)入河流造成；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。

3.2 干流典型斷面的淤積分析

依據(jù)2019年實(shí)測(cè)干流斷面及1993年治理后的斷面，分別選取代表河道上、中、下游斷面對(duì)比河槽底高程的變化，定量定性分析干流的淤積情況。

3.2.1 選取典型斷面

鑒于洙趙新河干流較長(zhǎng)，本次分別選取實(shí)測(cè)（2019年9月）的洙趙新河（濟(jì)寧段）干流上、中、下游段共3個(gè)斷面與1993年竣工斷面（位置基本相對(duì)應(yīng)）進(jìn)行比較。選取典型斷面的樁號(hào)分別為0+990（對(duì)應(yīng)竣工樁號(hào)1+000）、9+770（10+000）、25+680（25+500）。

3.2.2 河道泥沙沖淤量計(jì)算

根據(jù)以上選取的典型斷面，通過26年間河槽底高程的變化，計(jì)算典型斷面的泥沙沖淤量；以此分析洙趙新河全河段泥沙沖淤量。典型斷面河槽底高程比較見表1，泥沙沖淤量計(jì)算見表2。

表1 典型斷面河槽底高程變化表

表2 典型斷面泥沙淤積量計(jì)算表

3.2.3 干流淤積變化分析

從表1～表2計(jì)算看出：代表斷面樁號(hào)9+770～25+680段河槽均發(fā)生了淤積，26年間平均淤積深度為0.01 m～0.22 m?？傆俜e量為60萬m3；年平均淤積量為2.3萬m3。根據(jù)監(jiān)測(cè)站統(tǒng)計(jì)資料及本次典型斷面泥沙淤積量統(tǒng)計(jì)分析，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；同時(shí)，隨著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，洙趙新河泥沙淤積量較之前逐漸減少［1-2］。

4 河道疏挖

本次洙趙新河（濟(jì)寧段）河道治理范圍為：入湖口～濟(jì)菏邊界（0+000～38+518）河段按5年一遇的設(shè)計(jì)除澇標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行疏挖。洙趙新河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。

4.1 疏挖方案

為使疏挖方案經(jīng)濟(jì)、合理、可行，分別在原設(shè)計(jì)河底高程的基礎(chǔ)上，選定對(duì)河槽挖深、原規(guī)劃及挖寬3個(gè)方案［3-4］。

（1）方案一：挖深方案

在原設(shè)計(jì)河底高程的基礎(chǔ)上加深開挖1.0 m～2.0 m，盡可能減少河口開挖寬度，使河道開挖后形成窄深河槽；并考慮河道上下游的銜接、河底比降和對(duì)攔河建筑物的影響確定開挖河底高程。方案一見圖1。

圖1 方案一：挖深方案

（2）方案二：原規(guī)劃方案（《山東省淮河流域防洪規(guī)劃》（山東省水利廳，1999年7月），以下簡(jiǎn)稱《防洪規(guī)劃》）

根據(jù)1999年規(guī)劃，局部河段在現(xiàn)狀河底的基礎(chǔ)上下挖0.5 m～1.0 m。方案二見圖2。

圖2 方案二：原規(guī)劃方案

（3）方案三：挖寬方案

按現(xiàn)狀河底高程對(duì)河道進(jìn)行擴(kuò)挖。方案三見圖3。

圖3 方案三：底寬加寬方案

4.1.1 參數(shù)

1）除澇水位采用湖口起始水位35.11 m；

2）除澇流量：0+000～38+518段5年一遇除澇設(shè)計(jì)流量為905 m3/s；

3）河道糙率及邊坡：n主槽＝0.0225，n灘地=0.04；疏挖邊坡為1∶2.5；

4）河底比降：結(jié)合現(xiàn)狀地面高程及河道運(yùn)行情況確定。治理段0+000～14+280段平底，14+280～24+038段河底比降為1/4800，24+038～38+518段河底比降為1/18000。

4.1.2 設(shè)計(jì)底寬計(jì)算

根據(jù)《治澇標(biāo)準(zhǔn)》（SL 723-2016）8.3.3條，并結(jié)合排澇區(qū)域的地形、地勢(shì)條件，根據(jù)洙趙新河干流5年一遇除澇流量，以5年一遇除澇水位低于排澇區(qū)地面高程以下0.3 m～0.5 m為控制，采用天然河道水面線計(jì)算方法，試算河道不同方案設(shè)計(jì)底寬，受河道灘地表面流人工濕地影響，樁號(hào)2+840～14+280段設(shè)計(jì)河底寬度控制在174 m，結(jié)果見表3～表5。

4.1.3 不同開挖方案的對(duì)比分析

各方案工程量、投資及優(yōu)缺點(diǎn)比較見表6。

表3 方案一設(shè)計(jì)底寬計(jì)算表

表4 方案二設(shè)計(jì)底寬計(jì)算表

表5 方案三設(shè)計(jì)底寬計(jì)算表

表6 方案一、二、三工程量及投資比較表

4.1.4 疏挖方案的選定

通過表6比較可知，方案一占地較少，易于工程的實(shí)施，同時(shí)，經(jīng)計(jì)算方案一河槽下挖深度為1.0 m～2.0 m，對(duì)跨河建筑物存在一定影響，但影響范圍有限，具有可控性。綜合上述分析，從減少工程投資、盡量少占耕地及可行性的角度出發(fā)，本次洙趙新河濟(jì)寧段治理開挖方案選用方案一。

4.2 疏挖施工

本工程湖口王樓閘以下段施工段現(xiàn)狀河底高程31.07 m，湖區(qū)多年正常蓄水位33.99 m，水深大于2.5 m，挖泥量為10.27萬m3。附近排泥場(chǎng)設(shè)置非常困難，所以采用水上抓斗式挖掘機(jī)施工。其它施工段為干式疏挖，主要采用1 m3挖掘機(jī)配8 t自卸汽車的方式。以河道中心線為分界線，分別向左、右岸開挖，開挖的土方除填筑堤防外，其余均運(yùn)至兩岸堤后堆存。開挖較淺的河段，一次開挖至設(shè)計(jì)斷面；局部開挖較深的，分層開挖至設(shè)計(jì)斷面。疏挖中泓線沿老河槽中泓線布置，順直河段中泓線垂直于現(xiàn)狀河道斷面中心，以保證河道挖深、挖寬后順直、規(guī)則，使河道泄流平順，流暢；對(duì)局部彎道段沿中泓線向?yàn)┑剌^寬一側(cè)布置，使河道疏挖后能保持河道的沖淤平衡。河道疏挖沿中泓線向兩側(cè)疏挖后，疏挖土方棄于大堤背水側(cè)。

5 結(jié)論

在對(duì)洙趙新河干流濟(jì)寧段泥沙淤積現(xiàn)狀調(diào)查及成因分析的基礎(chǔ)上，通過對(duì)比河道疏挖備選的挖深方案、底寬原規(guī)劃方案及加寬方案三種方案的工程造價(jià)及優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇了挖深方案。在工程施工中，湖口王樓閘以下段施工段采用水上抓斗式挖掘機(jī)施工。其它施工段為干式疏挖，以河道中心線為分界線，分別向左、右岸開挖。疏挖中泓線沿老河槽中泓線布置，順直河段中泓線垂直于現(xiàn)狀河道斷面中心，對(duì)局部彎道段沿中泓線向?yàn)┑剌^寬一側(cè)布置，疏挖土方棄于大堤背水側(cè)。通過擴(kuò)挖河槽，提高河道的除澇標(biāo)準(zhǔn)，保證洪水安全下泄，保護(hù)洙趙新河防護(hù)區(qū)內(nèi)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。