沙河漯河至平頂山航運(yùn)工程西陳樞紐對河道行洪的影響分析

宋新宇

摘 要：沙河漯河至平頂山段航運(yùn)工程，起自規(guī)劃的河南省平頂山市葉縣港區(qū)，沿沙河自西向東，終點(diǎn)為漯河船閘，線路全長95.56km。沙河漯河至平頂山段航運(yùn)工程在沙河北汝河匯入口（岔河口）下游1.8km處布設(shè)西陳樞紐工程。本文針對西陳樞紐的建設(shè)對河道行洪、河勢演變等方面的影響進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：西陳樞紐;河道;行洪;影響;分析

中圖分類號：TV61? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）01-0055-02

1概述

沙潁河是淮河的最大支流，發(fā)源于河南省魯山縣，由河南省腹地自西向東橫跨豫皖兩省。沙潁河干流河道全長620km，全流域面積36651km2，其中河南省境內(nèi)長410km，流域面積32539km2。沙潁河是一條通航歷史悠久的天然航道，歷史上曾是著名的鴻溝水系和南北大運(yùn)河的重要組成部分，曾為中原地區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)、歷史文化、軍事發(fā)展和物質(zhì)交流發(fā)揮過重要作用。新中國成立后，沙潁河航運(yùn)得到長足發(fā)展，但是自上世紀(jì)五十年代末以來，由于在上下游先后建有昭平臺、白龜山水庫和馬灣、逍遙、黃橋、周口、沈丘、阜陽及潁上等地相繼興建了攔河節(jié)制閘，除阜陽閘配有100噸級簡易船閘外，其余均未配套建設(shè)過船設(shè)施，致使原來通航的沙潁河航道被截成幾段，沙潁河河南境內(nèi)幾乎全線斷航。

為了全面恢復(fù)沙潁河航運(yùn)，在河南、安徽兩省的共同努力和國務(wù)院的大力支持下，沙潁河復(fù)航工程1982年納入原交通部《淮河流域航運(yùn)規(guī)劃報(bào)告》，1987年納入《淮河流域航運(yùn)規(guī)劃要點(diǎn)報(bào)告》，1995年列入《全國內(nèi)河水運(yùn)主通道總體布局規(guī)劃》。沙河漯河至平頂山航運(yùn)工程被列入《河南省公路水路交通運(yùn)輸“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃航道等級四級。沙河漯河至平頂山段航運(yùn)工程，起自規(guī)劃的平頂山港葉縣港區(qū)，沿沙河自西向東，終點(diǎn)為漯河船閘，線路全長95.56km。沙河漯河至平頂山段航運(yùn)工程在沙河北汝河匯入口（岔河口）下游1.8km處布設(shè)西陳樞紐工程。

西陳樞紐工程主要建筑物為西陳節(jié)制閘和西陳船閘。西陳節(jié)制閘按沙河20年一遇洪水設(shè)計(jì)，50年一遇洪水校核，下泄流量均為3500m3/s。閘室總凈寬為120m，共分10孔，單孔凈寬12m，閘底板順?biāo)鞣较蜷L度為30.0m，底板高程60.0m。水閘采用兩孔一聯(lián)結(jié)構(gòu)，共設(shè)5聯(lián)。水閘邊墩厚度1.2m，中墩厚度1.4m，縫墩厚度2.4m，水閘總擋水寬度139.0m。西陳節(jié)制閘按2級建筑物設(shè)計(jì)，水閘閘室、閘身兩側(cè)岸墻等主要建筑物按2級建筑物設(shè)計(jì)，上、下游翼墻等次要建筑物按3級建筑物設(shè)計(jì)。

水工建筑物主要包括閘首、閘室、導(dǎo)航墻、靠船墩及護(hù)岸。主要建筑物級別劃分：上、下游閘首及閘室段為主要建筑物，水工建筑物級別為2級;導(dǎo)航墻、靠船墩、駁岸等為次要建筑物，水工建筑物級別為3級;臨時(shí)工程水工建筑物級別為4級。

2河道行洪影響分析

2.1水文成果的采用

根據(jù)《河南省沙潁河流域防洪規(guī)劃報(bào)告》，西陳樞紐所處河道設(shè)計(jì)流量為3500m3/s。

2.2河道設(shè)計(jì)洪水位推算

洪水水位采用天然河道推求水面線法推求，以馬灣作為起始控制斷面，起始水位68.85m，河道糙率主槽采用0.025，灘地采用0.03，推算得西陳樞紐所在斷面20年一遇天然洪水位為73.92m。

2.3施工期洪水計(jì)算

2.3.1汛期施工洪水

西陳樞紐需要跨年度施工，施工期汛期5年一遇洪水流量為2400m3/s，10年一遇洪水流量為3000m3/s。

2.3.2非汛期施工洪水

馬灣水文站與擬建西陳樞紐相距約27km，區(qū)間雖有季節(jié)性灰河匯入，但其流量很小，可忽略不計(jì)。西陳樞紐施工期設(shè)計(jì)洪水直接采用馬灣水文站水文系列進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)計(jì)算，非汛期10月～次年5月，5年一遇洪水流量647m3/s，10年一遇洪水流量1060m3/s，20年一遇洪水流量1500m3/s。

2.4樞紐泄洪閘過流能力復(fù)核

根據(jù)西陳樞紐設(shè)計(jì)成果，西陳節(jié)制閘采用開敞式平底閘方案，閘室總寬139m，共10孔，單孔凈寬12m，閘室底板為60.00m，水閘采用弧形鋼閘門。

樞紐過流能力計(jì)算采用《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2016）推薦的附錄A中高淹沒度泄水閘過流能力公式進(jìn)行復(fù)核。

經(jīng)計(jì)算：西陳樞紐泄水閘在20年一遇洪水水位下過流能力為3700m3/s，大于河道20年一遇洪水流量3500m3/s，樞紐泄水閘泄流能力滿足流量要求。

2.5樞紐工程施工期對洪水的影響分析

本工程擬采用土石結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)20年一遇，圍堰標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇。導(dǎo)流明渠斷面型式為復(fù)合式斷面，渠底寬30m、底高程為62.5～60.5m，導(dǎo)流明渠邊坡1：2.5，在66.5m和71.0m分別設(shè)置3m平臺，平臺后沿以1：2.5邊坡開挖至地面線。經(jīng)計(jì)算，導(dǎo)流明渠過流能力為1500m3/s、水位70.9m，滿足非汛期20年一遇洪水1500m3/s過流量的要求。第一年汛期由導(dǎo)流明渠和原河槽共同承擔(dān)防洪任務(wù);第二年汛期，由導(dǎo)流明渠和具備過流能力的節(jié)制閘共同承擔(dān)防洪任務(wù);第三年，防洪任務(wù)由節(jié)制閘承擔(dān);本工程施工期間汛期和非汛期均能滿足過流要求。

2.6壅水分析

西陳樞紐泄水閘布置于沙潁河主河槽內(nèi)，閘墩、邊墻占用行洪斷面，縮窄河道行洪斷面，兩岸及中間連接段也將占用行洪斷面。與此同時(shí)，樞紐的建設(shè)將原河道斷面改變成矩形，并開挖新的導(dǎo)航通道，又增加了部分行洪斷面，擴(kuò)大過流能力，引起工程前后河道水位的變化。

設(shè)計(jì)流量3500m3/s時(shí)閘上游水位74.15m，下游水位73.92m，壅水高度為0.23m。一般情況下，平原區(qū)水閘的過閘水位差可采用0.1～0.3m。節(jié)制閘汛期壅水高度為0.23m在0.1～0.3m范圍內(nèi)，數(shù)值合理。

3河勢影響分析

西陳樞紐的建設(shè)改變了原河道局部河勢，導(dǎo)致水流流勢、流態(tài)的改變。西陳樞紐節(jié)制閘工程上游進(jìn)口采用了護(hù)岸、鋪蓋等措施，下游設(shè)置了消能防沖設(shè)施并采取了固岸導(dǎo)洪措施，工程建設(shè)對河道沖刷的影響僅限于海漫末端以下部分區(qū)域。海漫末端沖刷深度按《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》中B.3.1河床沖刷公式進(jìn)行計(jì)算。

經(jīng)計(jì)算，上游護(hù)底首端沖刷深度為2.19m，大于上游護(hù)底首端齒墻深度1.2m，齒墻深度不夠;下游海漫末端沖刷深度6.76m，如按此設(shè)置防沖槽深度，既不經(jīng)濟(jì)，施工也困難。此情況下，一般取防沖深度1.5～2.0m，防沖槽底寬約1～2倍槽深。西陳樞紐節(jié)制閘下游海漫末端防沖槽深3m，底寬6m，符合技術(shù)要求。

西陳樞紐節(jié)制閘在非汛期蓄水，在汛期開閘泄洪。沙河非汛期輸沙量較小，并且上游建有白龜山和昭平臺兩座大型水庫，基本上攔截了上游來沙量，因此蓄水期淤積量較小;汛期行洪時(shí)雖然泥沙含量較大，但因行洪前期對河道沖刷，后期淤積，對河床的沖淤基本平衡。河道蓄水期間，由于河道岸坡長時(shí)間浸泡，可能會引起岸坡坍塌，進(jìn)而對堤防帶來安全隱患，但通過采取對蓄水河段進(jìn)行治理、加強(qiáng)河道監(jiān)測管理力度，可以將這種可能性降低到最小。

4小結(jié)

4.1施工期對河道行洪安全的影響分析

施工期通過填筑圍堰和開挖導(dǎo)流明渠過流進(jìn)行施工。節(jié)制閘施工時(shí)，利用節(jié)制閘上下游圍堰施工，灘地上導(dǎo)流明渠非汛期洪水泄流。經(jīng)過計(jì)算，導(dǎo)流明渠過流能力滿足要求，不影響節(jié)制閘的施工，節(jié)制閘施工不影響河道的泄洪。船閘施工時(shí)，導(dǎo)流任務(wù)由節(jié)制閘和導(dǎo)流明渠共同承擔(dān)。過流能力滿足要求，不影響河道泄洪。

4.2工程建成后對河道行洪安全的影響分析

樞紐工程在泄洪3500m3/s時(shí)上游水位壅高0.23m，壅水影響范圍約1380m，影響范圍內(nèi)左、右岸堤防堤頂高程分別為75.7m和75.2m，壅水后水位74.15m，兩岸堤防超高分別為1.55m和1.05m。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-2013），該河段防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，對應(yīng)堤防級別為4級，安全加高值應(yīng)為0.6m，波高0.42m和風(fēng)壅水面高0.002m，堤防超高為0.882m，兩岸堤防超高滿足規(guī)范要求，西陳樞紐的建設(shè)對河道行洪安全影響較小。

沙潁河航運(yùn)工程通過樞紐工程建設(shè)，梯級渠化，可使工程河段節(jié)制蓄水，綜合利用水資源，促進(jìn)水利、航運(yùn)發(fā)展，符合《中華人民共和國水法》有關(guān)規(guī)定;樞紐工程洪水設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)合適;樞紐工程的選址、平面布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本滿足河道防洪、河勢穩(wěn)定的要求。項(xiàng)目不存在影響河道正常行洪及河勢穩(wěn)定的制約性問題，局部問題經(jīng)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化或采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施后，可將不利影響降至允許的范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]《河南省沙潁河防洪預(yù)案》.河南省防汛抗旱指揮部辦公室. 2010（5）.