趙晉

（山西省水利水電科學(xué)研究院，山西太原030002）

1 臨汾汾河閘壩蓄水工程概況

山西省第一大河汾河流經(jīng)臨汾市內(nèi)河長(zhǎng)173.5 km，流域面積10 286 km2，汾河閘壩蓄水工程是臨汾市生態(tài)區(qū)建設(shè)的重要組成部分，該工程位于臨汾市城區(qū)西側(cè)的汾河干流上，北起馬務(wù)橋，南至平陽(yáng)橋，全長(zhǎng)約5 km，兩岸無(wú)支流匯入，河道縱坡為0.556‰左右，河床寬約400～500 m，洪水集中在汛期，平時(shí)水量很少。閘壩蓄水工程為四等工程，主要建筑物按4級(jí)設(shè)計(jì)，主要樞紐建筑物包括：修建人工復(fù)式河槽、排污暗涵，中隔墻、橡膠壩及附屬建筑物，本次治理工程采用分槽方案，即將主河槽分成兩部分，一部分為泄洪槽，可過(guò)300 m3/s以下的小洪水；另一部分為蓄水區(qū)，以供觀賞，當(dāng)來(lái)流超過(guò)泄洪槽的過(guò)流能力時(shí)，則洪水翻壩或塌壩過(guò)洪，泄洪槽與蓄水區(qū)之間設(shè)中隔墻。河道主河槽按10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，洪水流量1 500 m3/s，全河道過(guò)水能力按原標(biāo)準(zhǔn)50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，洪水流2 690 m3/s，主河槽兩側(cè)各布置一條排污暗涵，長(zhǎng)度均為5 000 m。在馬務(wù)橋上游（樁號(hào)0-150）、擬建的西關(guān)橋上游（樁號(hào)2+400）、平陽(yáng)橋下游（樁號(hào)4+700）設(shè)三道橡膠壩，形成兩座蓄水池。橡膠壩壩長(zhǎng)均為240 m，壩高2.5 m。每道壩的左側(cè)均設(shè)中控室及儲(chǔ)水池，以便壩袋充排水，水源采用打井取水方式。壩下設(shè)高噴防滲墻，三個(gè)壩址處防滲墻的總長(zhǎng)度為1 020 m。蓄水池補(bǔ)水主要利用污水處理廠處理后排出的水，經(jīng)加壓站送入。

本次試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿?#橡膠壩上游860 m，3#橡膠壩下游840 m，共計(jì)5 km，因試驗(yàn)場(chǎng)地較短，且模型比尺不宜過(guò)小，考慮馬務(wù)大橋至下游彎道段、治理段比較順直，沖淤變化比較均勻，故在不影響彎道及上游水流流態(tài)和沖淤變化的情況下，去掉1 900 m直段，在模型中治理段取3 100 m。模型布置見(jiàn)圖1。

圖1 模型布置圖

2 試驗(yàn)?zāi)康募皟?nèi)容

根據(jù)分槽治理方案的布置形式，通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)了解河段的沖淤變化，泄洪槽與蓄水區(qū)10年及50年一遇洪水情況，根據(jù)其結(jié)果，提出對(duì)上游進(jìn)口段、過(guò)橋墩段、彎道段、下游出口段等部位的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出建議，為工程防沖措施提供依據(jù)。

3 試驗(yàn)成果及分析

3.1 治理工程進(jìn)口段（0-171上游）

在Q=300 m3/s時(shí)，僅泄洪槽過(guò)水，在0-171斷面上游因過(guò)水?dāng)嗝娲?，槽寬約240 m，流速小，故在該段基本為淤積，只在進(jìn)口前有少量沖刷，Q=1 500 m3/s洪水橡膠壩塌落，治理段要全斷面過(guò)水，左側(cè)沖刷，中部以右淤積，當(dāng)出現(xiàn)50年一遇洪水（Q=2 690 m3/s）時(shí)，進(jìn)口沖刷比較嚴(yán)重，最大沖坑深度約為1.15 m，到0-198斷面沖刷逐漸減弱。

3.2 治理段（1#橡膠壩上游0-171至3#橡膠壩下游4+748）

3.2.1 施放Q=300 m3/s洪水后沖刷情況

通過(guò)施放洪水，測(cè)得該治理段各斷面的最大沖刷深度見(jiàn)表1。

表1 Q=300 m3/s沿程沖淤變化最大值（單位m）

由表1可知：Q=300 m3/s時(shí)，水流經(jīng)過(guò)1#橡膠壩后，在橡膠壩下游，因左右兩側(cè)均有鉛絲籠防護(hù)，故泄洪槽中部均產(chǎn)生沖刷，在馬務(wù)橋下游100 m（即0+100）沖刷較深，最大沖刷深度1.47 m，各橡膠壩下游30 m范圍內(nèi)沖刷嚴(yán)重，最大沖刷深度約為0.94 m。

3.2.2 施放10年一遇及50年一遇洪水后沖刷情況

10年一遇洪水（Q=1 500 m3/s）和50年一遇洪水（Q=2 690 m3/s）時(shí)，蓄水區(qū)與泄洪槽河床均產(chǎn)生沖刷，局部地區(qū)產(chǎn)生淤積，兩座橋左、右側(cè)均有淤積，彎道下游左岸沖刷，右岸淤積，在馬務(wù)橋下游100 m（0+100斷面）右側(cè)附近及各橡膠壩下游沖刷比較嚴(yán)重，詳細(xì)結(jié)果見(jiàn)表2，表3。

3.3 下游出口段

泄洪槽出口處，由于經(jīng)常過(guò)小洪水，靠近右岸河床下切形成一小槽，使整個(gè)下游左岸淤積，右岸沖刷。泄洪槽單獨(dú)過(guò)水Q=300 m3/s時(shí)，沖刷最深處在中隔墻末端附近，沖刷深度為3.43 m，最深點(diǎn)高程為417.37 m，當(dāng)Q=1 500 m3/s時(shí)，沖刷最深處在蓄水區(qū)末端，最深點(diǎn)高程418.15m，當(dāng)Q=2 690 m3/s時(shí)，沖刷最深點(diǎn)在5+000附近右側(cè)，最深點(diǎn)高程為418.59 m。

表2 Q=1 500 m3/s沿程沖淤變化最大值（單位m）

表3 Q=2 690 m3/s沿程沖淤變化最大值（單位m）

4 河道沖淤變化分析

因河道中水流受地形條件、水流條件及紊動(dòng)等各方面的影響，不同流量下河床均有一定的沖淤變化，而橡膠壩為固定河床建筑物，糙率小，無(wú)沖刷，起到一個(gè)寬頂堰的作用，水流經(jīng)過(guò)橡膠壩時(shí)，水面有一定降低、流速增大，使各橡膠壩后出現(xiàn)沖刷現(xiàn)象。橋上、下游斷面，由于斷面擴(kuò)寬，加之橋墩的影響，故在蓄水區(qū)左岸，泄洪槽右岸形成淤積，各橋墩周?chē)芩骼@流作用而產(chǎn)生不同程度的沖刷，在馬務(wù)橋橋墩后形成幾道沙脊，脊與脊之間形成一小沖槽，其最大沖深達(dá)2.85 m（Q=2 690 m3/s）、1.14 m（Q=1 500 m3/s）。在馬務(wù)橋后，由于水流過(guò)橋擴(kuò)散后至0+100又縮至原寬度，使該處流速突然變大，引起該斷面沖刷嚴(yán)重。彎道段由于水流受離心力作用，并且產(chǎn)生折沖水流，故引起左岸沖刷，右岸淤積。而3#橡膠壩下游，由于該處彎道段與3+400的彎道轉(zhuǎn)彎方向一致，使水流平順進(jìn)入下游彎道，該處水流受中隔墻的影響右岸形成一小沖槽，而左岸淤積。

Q=300 m3/s時(shí)，由于僅有泄洪槽過(guò)水，過(guò)水?dāng)嗝鎸挾葹?0 m左右，而1#橡膠壩上游、3#橡膠壩下游河道寬度為240 m，受水流繞流擴(kuò)散作用，中隔墻末端處流速突然增加，該處沖刷水深達(dá)3.43 m，故應(yīng)在該處增加防護(hù)措施。

5 結(jié)論及建議

從河道沖淤地形看，在橡膠壩、堤后和彎道凸岸以及中隔墻兩側(cè)都有一定沖刷，應(yīng)采用相應(yīng)厚度的鉛絲籠加以防沖，特別是中隔墻上、下游的頭部沖刷比較嚴(yán)重，應(yīng)采取必要的防護(hù)措施。

橋墩井柱周?chē)灿幸欢_刷，但井柱分散沖刷不甚大，故可暫不予以防沖處理，待以后發(fā)現(xiàn)沖刷嚴(yán)重時(shí)再做處理。