某河流局部河道治理方案淺析

吳海燕

(齊齊哈爾市水利科學研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

0 引 言

烏裕爾河是嫩江左岸一條較大的無尾河流，烏裕爾河全河道長576km，流域總面積23999km2，其中龍安橋以上流域面積12345km2。發源于小興安嶺西麓，由東向西流經北安市、克東、克山、依安、富裕、齊齊哈爾市郊區、林甸、杜爾伯特蒙古族自治縣等市縣。河流整體河槽沖淤擺動無規律，穩定性較差，每發生一場洪水，部分河道淤積，河道隨之改變。但大部分河段行洪斷面較寬，河道擺動對防洪安全的影響較小，僅局部河段由于河道改線和沖刷對防洪安全產生威脅。本次分析的河道工程位于烏裕爾河玉崗溝匯入口斷面以上，大橫斷面S4-W2之間，河段長約1km。

1 河勢穩定分析

1.1 河道演變分析

烏裕爾河干流流勢分析采用 1982 年、2010 年的 1/10000 地形圖和 2007-2018 年的谷歌影像圖對河道變化進行了對比分析。

從整體上看，烏裕爾河干流整體河槽沖淤擺動無規律，穩定性較差，每發生一場洪水，部分河道淤積，河道隨之改變。但大部分河段行洪斷面較寬，河道擺動對防洪安全的影響較小，僅局部河段由于河道改線和沖刷對防洪安全產生威脅。克東縣玉崗段河道主河槽多處向左岸偏移，沖刷堤防，對左岸的大片農田造成威脅。

本次采用 1985 年的 1/10000 地形圖、2014年的 1/50000 地形圖和 2011年-2020 年的谷歌影像圖對河道恢復段的河勢變化進行了對比分析。堤防改線段的下游豁口原是堤防外排干排水入烏裕爾河的入口。經調查，2004年左側岔河已將堤防沖開。堤防決口后左側岔河與堤后的排干相連通，經700m左右M型彎段又入原河道。

經過對左側岔河河道中心線的位置變化分析，有兩處河道變化較劇烈：第一處是過堤防上游豁口以下的70-330m范圍內；另一處是堤防下游豁口至入原河道的280m范圍內。其中第一處河勢變化對左岸來說直接影響岸邊的農田，且對右岸原有的堤防安全構成威脅，而且此段岔河還有繼續向左沖刷的趨勢[1]。

1.2 河道特性計算

1)河相系數：

河相系數計算公式：

ξ=B0.5/h

(1)

式中：B為平灘水位時的水面寬度，m；h為平均水深，m。

根據 2019年實測的河道橫斷面圖看，分析河段內平灘時的水面寬度為 40-60m，水深為 3-4m，河相系數 ζ 在 1.8-2.2 之間，屬于蜿蜒型河流。

河道恢復段不同年份河道變化情況圖，如圖1所示。

圖1 河道恢復段不同年份河道變化情況圖

2)縱向穩定性系數：

河床縱向穩定程度取決于水流對河床泥沙的作用力與河床泥沙抵抗力之間的對比關系，通過洛赫金公式分析河床的縱向變形：

k1=d/j

(2)

式中：d為河床床沙平均粒徑質 d50，mm；j為河段平均比降，‰。

根據地質資料分析，本河段河床床沙的平均粒徑為0.6-3mm左右，河道平均比降為0.29‰，k1值為2-10， 43%的河段為蜿蜒段，57%的河段為相對穩定段。

3)橫向穩定系數：

河床的橫向穩定與河岸穩定密切相關，河岸穩定的因素主要是河道主流的走向及河岸土抗沖能力。通過阿爾圖寧公式分析河床的橫向變形：

(2)

式中：Q為造床流量，m3/s；B為相對于造床流量的河寬，m；J 為相對于造床流量比降。

從實現創意角度來說，全畫幅傳感器也擁有一些優勢，比如，在使用相同視角的鏡頭以相同的光圈拍攝時，全畫幅傳感器擁有更淺的景深，也就是通常說的背景會更虛。不過，現在的APS-C系統往往配備了超大光圈鏡頭，這讓全畫幅相機的優勢只有在使用大光圈的定焦鏡頭時才會顯現出來。

本次計算采用平灘流量為179 m3/s，河寬40-60m 之間， 經計算jb 在1.14-1.71 之間，屬于蜿蜒型河段。

綜合以上分析，本河道恢復段左側岔河屬于縱向較穩定、橫向欠穩定的分汊型河道。

2 河道方案初擬

該段烏裕爾河堤防處的主槽中心線為克東縣與北安市的行政界線。本次河道恢復工程應選擇烏裕爾河主槽線路做為首選方案，但由于涉及到不同行政區劃管轄的的原因(北安市行政歸屬于黑河地區)，占地問題難以解決。研究在烏裕爾河主槽線與左側岔河之間選定了2條河道路線做方案比選，分別為彎曲型河段和順直型河段，即方案一和方案二。

方案一設計河道全長1371m，河道比降1/3435，以利用已有河道為主，部分以直段相連接，恢復原河道。此方案河道中部偏下游有一段曲率較大轉向偏右側的彎段，確定路線考慮的主要因素包括：①河長較長利于調整河道比降與左側岔河接近，也利于減緩流速；②盡量利用已有成形的河道，利于河勢穩定；③如利用左側已有河道則距離改線堤防及左側岔河均較近，河勢向左側發展則不利于工程安全[2]。

方案二設計河道全長1148m，河道比降1/2986，連接原河道主要彎段部分首、末端，河道以直線為主，部分利用原河道，進行河道整治。

圖2 河道恢復方案比選圖

表2 河道方案工程量及投資對比表

從表2可以看出：

1)工程占地方面兩方案河道長度相差233m，工程占地面積相差很小，均有長258m河段位于北安市境內。

2)在工程量和投資方面，方案一和方案二相比分別多出31%和22%，方案一較高。

3)從本河段河道行洪方面來看，兩個方案在平槽流量情況下，均可以正常過流，且通過護岸等工程措施可以保證行洪安全。

由于方案一有66%的河道均是利用烏裕河原有河道，通過對局部進行疏通、清淤使老河道恢復行洪功能，更符合河流流向及走勢，且老河道經過多年的運行，河勢較方案二直線方案更穩定、合理。

因此，本段河道治理方案選擇方案一，即恢復原河道方案比較科學合理。該方案的河流比降、河寬、流速等水力要素與左側岔河均接近，且平槽流量時與現左側岔河的行洪能力保持一致，整治河段仍為彎曲型河段。

3 結 語

隨著我國糧食安全地位的提升以及國家農業經濟的飛速發展，對于耕地保護的力度加大，在工程治理過程中現有的防洪工程治理思路及措施也要適應時代的發展。本次河道治理方案的分析也為本地區解決洪水對兩岸人民生產、生活產生的的影響，保證國家耕地保護政策的貫徹實施提供了很好的經驗借鑒。