黑河干流金塔鼎新段河道治理探究

仲 偉

（甘肅省金塔縣水務局，甘肅 酒泉 735300）

為了從根本上做好河道治理，必須從河道河勢演變、河道流量和河床組成等形態特征進行分析，對未來河床發生的變化進行預測，制定相應的治理措施，確保河道治理工程長治久安。

1 工程概況

黑河干流金塔鼎新段地處黑河下游，從金塔縣大墩門引水樞紐處穿越境鼎新灌區綠洲，全長98.1 km。該河道比降變緩，該河段平均比降0.5‰～1.0‰。灘槽高差為0.3～1.5 m，河寬500～1400 m之間，平均寬度約960 m，為寬淺型砂質河床。河道岔道眾多，主流左右擺動，受沙漠入侵，河床內灘多叉多，流速緩慢，泄洪條件極差，河岸隨地形自然形成，河堤低矮、質地松軟。金塔縣鼎新灌區居民區和農田以及水利工程設施、依黑河兩岸分布，洪水沖刷對堤破壞較大，嚴重危及沿岸人民生命及財產安全。

2 鼎新段河道河勢演變分析

2.1 歷史演變分析

黑河干流自正義峽以下為下游，流經金塔鼎新綠洲，向北流注入居延海。治理段河道河寬500～1400 m，河床平均比降為0.5‰～1.0‰。河道水流分散，主流不穩，彎道較少，河岸、河床由砂礫石層及砂土層組成，結構松散，易受水流沖刷，形成現有河道，屬典型平原游蕩型河道。

2.2 河道造床流量分析

造床流量按平灘水位法或直接用年平均流量、日平均最大流量、10%～20%（較大河流）或50%（較小河流）頻率的洪峰流量進行對比確定。由于本河段年平均流量較小、枯水期較長、洪枯水流量相差懸殊和無穩定中水期的特點，本次分析造床流量選用10年一遇洪水即50%頻率的洪峰流量作為計算值，黑河鼎新段干流段造床流量為278 m3/s。

2.3 河相關系分析

河相關系通常以穩定河寬和斷面河相關系數表示。

2.3.1 縱向穩定系數

河床在縱向穩定系數按下式計算：

式中：ζ為寬深比；B為相當造床流量的平均河寬（m）；h為河流平灘水深（m）。

研究表明，該河段河道寬深比在30.98～44.4（詳見表1）之間，表明河床變化大，不太穩定。

綜合而言，該段河道水流分散，主流不穩，彎道較少，河床不太穩定，屬典型平原游蕩型河道。

3 工程治理方案

3.1 治理總體原則

根據本河段河道的特性和沿岸分布水利工程設施、緊靠連片農田的特點，按照整治河堤、穩定河勢、堵截支流、增強主干等治理原則，本著全面提高河道防洪能力的思路，參照中水、枯水及洪水整治流量，分析整治河寬，根椐實際需要，通過在堤岸修建堤防工程等措施進行整治。

3.2 治理工程規模

黑河干流鼎新段段河道治理工程防護對象為2個鄉（鎮）8個村莊（組），保護人口1.2萬人，保護耕地1.9萬畝。經查《防洪標準》（GB50201-94），防護區等級為鄉村Ⅳ等，確定防洪標準為10年一遇，相應的洪峰流量Q=849 m3/s。依據《堤防工程設計規范》（GB50286－2013）的規定，堤防工程級別為5級。區域地震基本烈度為Ⅵ度，工程按6度不設防。

表1 治理河段河道縱、橫向及綜合穩定系數計算成果

3.3 治理河道寬度

治理寬度的確定，不僅要滿足防洪的要求，同時考慮河道內水流平面擺動幅度等因素。本次利用多家計算穩定河寬的計算公式，計算穩定河寬。

3.3.1 阿爾杜寧公式

式中：B為河寬，（m）；Q為造床流量（在進行防洪穩定河寬計算時，造床流量取2年一遇洪峰流量，（m3/s）；J為河床平均比降，根據治理河段的實際縱坡平均取值；A為系數，與灘岸和河岸土質有關，表征河岸的穩定情況。其中游蕩型河道，A＝1.7。

3.3.2 依據《水利動能計算手冊》等統計分析河道和水庫的河槽水力幾何形態資料，進行分析得出：

式中：B為河寬，（m）；Q為造床流量（m3/s）；

在按照以上公式分析計算的基礎上，結合河段的實際情況，綜合分析確定治理河寬為1000～1300 m。

3.4 堤岸治理形式

根據鼎新段河道特性和兩岸地下水補充造成影響以及生態環境需求等因素，該段河道治理采取為柔性襯砌，堤防護坡及基礎均采用鉛絲籠塊石護砌型式。設計堤高2.5 m，護坡上游面坡比為1∶2，基礎上游面坡比為1∶2.5，下游面坡比為1∶2。護坡厚度為0.6 m，基礎埋深2.0 m，厚度為0.7 m，河底水平鋪砌長度2.3 m。

4 治理效果

黑河干流金塔鼎新段河道治理歷時五年分段治理，治理后的河岸工程采用鉛絲籠為主的柔性護岸，減少了該河段黑河調水水量的無效消耗，增加了進入下游河道的水量，為下游的生態用水提供了保障，通透性較好，為流域自然生態環境的修復和遏制生態環境惡化趨勢提供了水資源保障。項目實施后堤固河穩，形成良好的水流通道，提高了抗御洪水的能力，有效地減少了洪水災害和水土流失，大大提高了河道調水效率，對保障黑河水量統一調度和分水目標的實現意義重大。整體工程實施的經濟效益、社會效益、環境效益和生態效益都十分顯著，對促進項目區社會經濟的發展起到至關重要的作用。

5 結語

通過對黑河干流金塔鼎新段河道河勢演變分析，科學確定了河道治理的寬度和深度以及技術指標，采取鉛絲籠塊石防護的形式，通過多年的運行，河道護岸工程經受住了洪水破壞，工程保護作用得到充分發揮，治理效果明顯。

[1]中華人民共和國水利部.堤防工程設計規范（GB50286－2013）.中國計劃出版社，2014年1月1日．

[2]啟華，李文家.水利水電動能設計規范（DCT5015-19）.黃河水利出版社涂，2002.06.