洙趙新河濟寧段泥沙淤積成因及治理措施研究

孟俊青

（濟寧市任城區水務局，山東 濟寧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，北臨梁濟運河，南與萬福河、東魚河流域接壤，是魯西南跨菏澤、濟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，自西向東流經菏澤市的東明、牡丹區、鄆城、巨野和濟寧市的嘉祥、任城區六個縣（區），于濟寧市任城區的劉官屯村東入南陽湖，全長145.05 km（其中菏澤市境內106.55 km、濟寧市境內38.5 km），流域面積4206 km2（其中菏澤市境內4119 km2、濟寧市境內87 km2）。洙趙新河流域保護面積3047 km2，保護人口約339萬人，耕地面積400.6萬畝，保護區內主要有菏澤市城區、牡丹區、巨野縣。

2 河流現狀

洙趙新河是人工開挖的一條大型河道，為湖西地區骨干河道，至今經過多次治理，流域初步形成了防洪、除澇、灌溉、供水等綜合利用體系，減災興利能力得到一定的提高。2014年治理工程實施后，洙趙新河濟寧段（湖口～濟菏市界，0+000～38+518）防洪標準達到50年一遇，但未進行清淤開挖，根據對近期河道治理和2019年“利奇馬”臺風過后現狀調研查勘，洙趙新河濟寧段（湖口～濟菏市界；0+000～38+518）河槽淤積嚴重，河道行洪能力下降，達不到設計除澇標準。洙趙新河濟寧段沿線泵站、橋梁等為治理建筑物破損老化嚴重，堤頂防汛管理道路尚不完善，對洙趙新河水資源利用，運行管理、防洪搶險造成了很大困難。

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個方面，一是引黃河流所挾帶的泥沙造成；二是河道兩側為農田，夏季雨季來臨時，水土流失加劇，泥沙隨著水流進入河流造成；三是1993年干流及支流清淤后一定年份內其河底及河坡均不穩定，河道自身產生的淤積。

3.2 干流典型斷面的淤積分析

依據2019年實測干流斷面及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，本次分別選取實測（2019年9月）的洙趙新河（濟寧段）干流上、中、下游段共3個斷面與1993年竣工斷面（位置基本相對應）進行比較。選取典型斷面的樁號分別為0+990（對應竣工樁號1+000）、9+770（10+000）、25+680（25+500）。

3.2.2 河道泥沙沖淤量計算

根據以上選取的典型斷面，通過26年間河槽底高程的變化，計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算表

3.2.3 干流淤積變化分析

從表1～表2計算看出：代表斷面樁號9+770～25+680段河槽均發生了淤積，26年間平均淤積深度為0.01 m～0.22 m。總淤積量為60萬m3；年平均淤積量為2.3萬m3。根據監測站統計資料及本次典型斷面泥沙淤積量統計分析，近年來，隨著引黃條件大大改善，及黃河小浪底工程調水調沙的成功運行，使得引黃入河泥沙逐年減少；同時，隨著2000年以來當地耕作方式的調整及水土保持設施的改善，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（濟寧段）河道治理范圍為：入湖口～濟菏邊界（0+000～38+518）河段按5年一遇的設計除澇標準進行疏挖。洙趙新河疏挖中心線盡可能沿老河槽進行，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

為使疏挖方案經濟、合理、可行，分別在原設計河底高程的基礎上，選定對河槽挖深、原規劃及挖寬3個方案［3-4］。

（1）方案一：挖深方案

在原設計河底高程的基礎上加深開挖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：原規劃方案（《山東省淮河流域防洪規劃》（山東省水利廳，1999年7月），以下簡稱《防洪規劃》）

根據1999年規劃，局部河段在現狀河底的基礎上下挖0.5 m～1.0 m。方案二見圖2。

圖2 方案二：原規劃方案

（3）方案三：挖寬方案

按現狀河底高程對河道進行擴挖。方案三見圖3。

圖3 方案三：底寬加寬方案

4.1.1 參數

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年一遇除澇設計流量為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：結合現狀地面高程及河道運行情況確定。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 設計底寬計算

根據《治澇標準》（SL 723-2016）8.3.3條，并結合排澇區域的地形、地勢條件，根據洙趙新河干流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算方法，試算河道不同方案設計底寬，受河道灘地表面流人工濕地影響，樁號2+840～14+280段設計河底寬度控制在174 m，結果見表3～表5。

4.1.3 不同開挖方案的對比分析

各方案工程量、投資及優缺點比較見表6。

表3 方案一設計底寬計算表

表4 方案二設計底寬計算表

表5 方案三設計底寬計算表

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，易于工程的實施，同時，經計算方案一河槽下挖深度為1.0 m～2.0 m，對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，本次洙趙新河濟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狀河底高程31.07 m，湖區多年正常蓄水位33.99 m，水深大于2.5 m，挖泥量為10.27萬m3。附近排泥場設置非常困難，所以采用水上抓斗式挖掘機施工。其它施工段為干式疏挖，主要采用1 m3挖掘機配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，其余均運至兩岸堤后堆存。開挖較淺的河段，一次開挖至設計斷面；局部開挖較深的，分層開挖至設計斷面。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狀河道斷面中心，以保證河道挖深、挖寬后順直、規則，使河道泄流平順，流暢；對局部彎道段沿中泓線向灘地較寬一側布置，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疏挖后，疏挖土方棄于大堤背水側。

5 結論

在對洙趙新河干流濟寧段泥沙淤積現狀調查及成因分析的基礎上，通過對比河道疏挖備選的挖深方案、底寬原規劃方案及加寬方案三種方案的工程造價及優缺點，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狀河道斷面中心，對局部彎道段沿中泓線向灘地較寬一側布置，疏挖土方棄于大堤背水側。通過擴挖河槽，提高河道的除澇標準，保證洪水安全下泄，保護洙趙新河防護區內人民生命財產安全。