洪汝河治理工程航道通航條件影響評價

原賀軍 孫曙光

【摘 要】 為優化洪汝河治理工程方案設計，介紹綜合性水利整治工程對航道通航條件影響的評價方法，并針對評價過程中的關鍵點提出應對措施，實現水資源綜合利用，給同類工程開展航道通航條件影響評價工作提供參考。

【關鍵詞】 洪汝河;河道治理;航道;通航條件;橫向流速

1 工程概況

洪汝河是淮河一級支流，是淮河北岸跨豫、皖兩省的骨干排水河道。根據國務院批準的《淮河流域防洪規劃》《淮河流域綜合規劃（2012―2030年）》，洪汝河治理工程為上述規劃的近期實施項目。洪汝河治理工程共涉及汝河、大洪河、洪河分洪道等3條河流，主要任務是：通過整治河道和加固堤防，提高洪汝河流域的防洪除澇能力，形成較完善的防洪除澇減災體系，使汝河宿鴨湖以下干流、大洪河及洪河分洪道防洪標準達到20年一遇，除澇標準達到5年一遇。

洪汝河治理工程主要建設項目有：

（1）河道疏浚工程。按5年一遇除澇標準擴挖河道，疏浚河道總長度為97.9 km，其中大洪河74.64 km，汝河23.26 km。

（2）護岸工程。河道險工處理35處，長11 452 m，其中：大洪河4處，長1 700 m;洪河分洪道13處，長5 012 m;汝河18處，長4 740 m。

（3）堤防工程。按20年一遇標準整治堤防，退建局部堤距較窄段堤防，對未達到設計標準的堤防進行加高加固。

（4）涵閘、泵站工程。新建、重建、加固、拆除各類建筑物共108座，其中排澇涵閘79座（大洪河15座、洪河分洪道26座、汝河38座），灌排泵站29座（大洪河灌排站2座、洪河分洪道排澇站17座、汝河排澇站10座）。

2 評價方法及過程

在洪汝河治理工程涉及的3條河流中，汝河航道規劃等級為Ⅴ級，洪河航道規劃等級為Ⅳ級。評價擬建河道疏浚工程97.9 km，擬建護岸工程22處，擬建堤防工程12處，重建和新建44座涵閘、12座泵站等涉航工程對航道通航條件的影響。

需重點評價設計流量較大且距航道較近的涵閘及對航道通航條件影響較大的新建護岸工程，并結合航運需求，對設計方案提出優化建議。對航道通航條件影響較小或對航道通航有利的工程，以及不在航道保護范圍內的其他工程，僅作簡要評價。

2.1 涵閘及泵站

設計流量大于50 m3/s且距航道較近的涵閘工程有汝河重建肖劉河閘、重建李樓閘，大洪河新建西湖港閘。重點評價這3座涵閘，并構建二維水流數學模型，計算橫向流速分布情況，分析涵閘運行對通航水流條件的影響。

對于其余涵閘及泵站，其橫向流速計算式為

式中： v為橫向流速，m/s;Q為設計除澇流量，m3/s;S為計算斷面過水面積，m2。

計算橫向流速時，斷面取設計航道中心線偏50 m處斷面，橫向流速取值采用涵閘、泵站的排澇流量與5年一遇水位情況下計算斷面過水面積的比值。參考《航道工程設計規范》中第4.2.5.2條“取水工程的進口和排水工程的出口處，航道橫向流速不宜超過0.3 m/s，回流流速不宜超過0.4 m/s”的規定，計算橫向流速時以不超過0.3 m/s作為分析要求。

根據計算分析，在除澇、灌溉期間，汝河、大洪河上重建和新建的涵閘及泵站工程一側的設計航道中心線偏50 m處斷面的橫向流速均小于0.3 m/s，滿足規范要求。

2.2 護 岸

根據新建護岸與航道的相對關系，將護岸工程分為兩類進行分析。

（1）汝河河塢新莊等16處護岸、大洪河西小灣等4處護岸平面范圍不占用航道，護岸工程斷面均位于設計航道斷面以外，對船舶通航無影響。

（2）汝河任莊等2處護岸與航道底寬范圍存在部分重疊，護岸平面范圍占用部分航道，但由于護岸處現狀河底高程均低于設計航道底高程，護岸工程斷面均位于設計航道斷面以外，對船舶通航無影響。

2.3 河道疏浚工程

汝河蛟停湖―西洋譚、曹埠―李大湖河道較為窄深，無法滿足5年一遇除澇標準。全線擴挖班臺以下大洪河，使大洪河除澇標準達5年一遇。

河道疏浚工程主要是對兩岸進行切灘，工程建成后河道加寬，過水斷面加大，能夠滿足5年一遇除澇標準。

汝河航道和洪河航道設計底寬40 m、水深2.5 m、邊坡1∶3 ～ 1∶4，在河道疏浚部分，設計航道中心線基本沿河道疏浚中心線布置，局部進行裁彎取直或者切灘;設計航道寬度范圍大部分在此次河道疏浚寬度范圍內。此次河道疏浚減少了未來航道整治的工程量，明顯改善了航道通航條件。

2.4 堤防退建及加固工程

堤防退建及加固工程均位于堤防背水側，最大退距20 ～ 140 m。退建堤防堤頂距設計航道底邊線80 ～ 230 m，距離航道較遠，對船舶通航無影響。

3 評價的關鍵點和相關措施

3.1 對航道進行初步規劃，梯級開發，保護航道資源

洪汝河治理工程共涉及航道164.64 km，其中：汝河航道（汝南夏屯―班臺）長約90 km，目前不通航;洪河航道74.64 km，季節性通航。位于該工程范圍內或與該工程聯系較為緊密的攔蓄工程有宿鴨湖水庫、蛟停湖滯洪區、河塢閘、班臺閘，以及擬建的鄭寨樞紐。

河塢閘上河底高程25.23 ～ 27.45 m，河塢閘上死水位29.0 m，而宿鴨湖水庫泄洪閘下河底高程36.94 ～ 39.99 m，河底高程落差較大。在宿鴨湖水庫不放水的情況下，汝河上中游河道內常年缺水，難以保障通航水流條件。

汝河航道雖納入《河南省內河航道與港口布局規劃（2014―2030年）》中，但未開展深入研究，均未對沿線通航水位、航道及樞紐布置等進行規劃。為保障通航水深，本研究對洪汝河航道全段進行了初步的規劃設計，經與水利部門、港航部門溝通，綜合選定在汝河中游蛟停湖滯洪區進洪閘下順直河段規劃航運樞紐。在不影響汝河行洪的前提下，通過與上游宿鴨湖水庫泄洪閘、下游河塢閘聯合調度，使得上中下游航道水位平順銜接，滿足未來船舶通航要求，有效保護了航道資源。

3.2 構建二維水流數學模型，對涵閘工程提出 設計優化建議

根據設計單位提供的李樓閘原設計方案（見圖1），經構建二維水流數學模型分析計算，該方案航道中心線左側50 m位置處橫向流速為0.544 ，大于0.3 m/s。

經與設計單位多次溝通后調整方案，最終確定李樓閘優化后的設計方案（見圖2）：閘門向大堤背水側后退約90 m，出水渠與河道水流流向交角從80凹跣〉？0埃頁鏊掠尾嗌杓莆廈嬤鸞ダ┐蟮睦瓤諦問劍緩降樂行南咦蟛？0 m位置處橫向流速為0.27 m/s，小于規范要求的0.3 m/s，不會造成不利的礙航水流，工程實施對航道條件基本無影響，滿足未來航運需求。

4 結 語

（1）洪汝河河道天然彎曲，邊灘高而陡、河槽窄而深，攔河建筑物未設通航設施，航道條件無法滿足船舶通航要求。在評價航道通航條件影響過程中，從滿足航運需求角度出發，建議治理工程優化部分河道疏浚斷面設計，在不減小行洪斷面和不增加土方量的情況下，增大航道水深。堤防退建等工程的實施，將明顯改善航道通航條件，實現水利工程兼顧航運，促進水利、水運協調發展。

（2）大型水利工程具有涉航建筑物數量大、種類多、涉及行業廣等特點，部分水利工程河道雖已規劃有航道技術等級，但尚未對前期航道進行設計研究。本研究根據涉航工程特點分類評價、各有側重，對僅有航道等級而無前期設計的航道進行同步規劃、初步設計，不僅對涉航工程作出可信的評價，也為未來航道復航開發預留了空間。本次航道通航條件影響評價研究工作對同類大型水利工程具有一定借鑒意義。