□倪菲菲 □趙秀鳳

(1 河南黃河勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院；2 河南水利與環(huán)境職業(yè)學(xué)院)

1 沁河下游河道疏浚流量分析

1.1 五龍口+山路平流量變化分析

由五龍口+山路平1954-2012年間的6 個(gè)不同時(shí)段的汛期各級(jí)流量出現(xiàn)的幾率及水沙特征可以看出，日平均流量>100m3/s流量出現(xiàn)的幾率，自20世紀(jì)70年代以后開(kāi)始減少，由20世紀(jì)50年代的37.60%，減少到2000-2012年的6.0%。來(lái)水量明顯減少，由20世紀(jì)50年代的11.50 億m3，減少到2000-2012年的1.50 億m3。沙量由20世紀(jì)50年代的780 萬(wàn)t，減少到2000-2012年的34 萬(wàn)t。2000年以后，>500m3/s 流量年均僅0.20d，僅為0.10%。

1.2 武陟站流量分析

沁河武陟站有實(shí)測(cè)記錄以來(lái)1950-2000年間，最大洪峰流量4130m3/s，3000m3/s 以上洪水兩次，分別為1954年和1982年，1000m3/s 以上洪水14 次，600m3/s 以上洪水25 次，占統(tǒng)計(jì)年限的48%，600m3/s 以下的枯水時(shí)間達(dá)52%。1982年大洪水過(guò)后至2000年18a 間超過(guò)600m3/s 洪水僅5 次。2000年以后，沁河下游枯水現(xiàn)象越趨嚴(yán)重，徑流量衰減明顯。統(tǒng)計(jì)整理武陟站2001-2012年流量資料，見(jiàn)圖1。由圖可見(jiàn)，近10a 來(lái)，武陟站未出現(xiàn)1000m3/s 以上的洪水，超過(guò)600m3/s 洪水也僅2 次，全年大部分時(shí)間流量都在100m3/s 以下。沁河下游年內(nèi)來(lái)水量基本都集中在汛期，其他時(shí)間徑流量很小。

根據(jù)武陟站多年水位流量資料，點(diǎn)繪水位流量關(guān)系曲線。根據(jù)武陟水文站所在河道大斷面套匯圖讀出該位置平灘水位為104.50m，依據(jù)水位流量關(guān)系曲線，查找該平灘水位對(duì)應(yīng)的流量為592m3/s，即武陟斷面平灘流量為592m3/s。

圖1 2001-2012年武陟站來(lái)水統(tǒng)計(jì)圖

綜上所述，從不同時(shí)段的來(lái)水來(lái)沙量分析表明，沁河下游水沙呈逐年代遞減的趨勢(shì)考慮河道近年來(lái)多是枯水系列，河床有萎縮的趨勢(shì)，故沁河下游河道疏浚治理流量取600m3/s 是合適的。

2 河道疏浚寬度分析

2.1 公式計(jì)算

利用水流連續(xù)方程和曼寧公式得出設(shè)計(jì)河寬：

根據(jù)以上五龍口至石荊橋河段河道參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)成果，式中：

K—河相關(guān)系，丹河口以上6.90，丹河口以下8.28；Q—設(shè)計(jì)流量，取600m3/s；n—主槽糙率，丹河口以上取2.60×10-2，丹河口以下取2.10×10-2；J—設(shè)計(jì)流量下河床比降，丹河口以上取0.601‰，丹河口以下河段取0.398‰。

根據(jù)計(jì)算，當(dāng)設(shè)計(jì)流量取600m3/s 時(shí)，河口以上設(shè)計(jì)河寬為196m，丹河口以下設(shè)計(jì)河寬為215m。

2.2 主流擺動(dòng)幅度分析

分析1985～2012年五龍口至石荊橋河段內(nèi)27 個(gè)河道大斷面主流擺動(dòng)強(qiáng)度。見(jiàn)表1。表明，1985年以來(lái)C.S.1～C.S.27 斷面間河道年擺幅在54～1008m 之間，平均年度最大擺幅為376m，自上游至下游，河道擺幅逐漸增大。

表1 主流線擺動(dòng)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)表

2.3 疏浚寬度分析

設(shè)計(jì)流量600m3/s 條件下，丹河口以上河段相應(yīng)設(shè)計(jì)河寬為196m，丹河口以上河段河道主流平均擺動(dòng)幅度較小，多小于理論計(jì)算河寬，因此，丹河口以上河段河道疏浚寬度采用計(jì)算值，取200m 較為合適。丹河口以下河段設(shè)計(jì)河寬計(jì)算值為225m，但其河道主流平均擺動(dòng)幅度較大，這與該河段畸形河灣較多，河勢(shì)散亂造成的，考慮到河道疏浚后主流歸順，畸形河勢(shì)將得到改善，丹河口以下河段河道疏浚寬度取300m。

3 疏浚范圍劃定

根據(jù)各河段河道疏浚寬度，參照沁河下游現(xiàn)有河勢(shì)流路，繪制沁河下游河道疏浚的平面控制線。平面控制線的主要繪制原則是：①基本沿用現(xiàn)有河槽，充分結(jié)合現(xiàn)有河勢(shì)流路；②畸形河灣處，規(guī)劃彎道布局合理、曲率半徑和中心角適中，進(jìn)行疏浚治理。

由疏浚控制線與現(xiàn)狀河道水邊線圍成的主河道以外的區(qū)域即為疏浚區(qū)域。根據(jù)疏浚控制線，將沁河下游疏?？刂凭€范圍內(nèi)主河道以外的區(qū)域劃分為45 個(gè)疏浚區(qū)域，其中，沁陽(yáng)河務(wù)局22個(gè)，博愛(ài)河務(wù)局7 個(gè)，溫縣河務(wù)局4 個(gè)，武陟第一河務(wù)局6 個(gè)，武陟第二河務(wù)局6 個(gè)。

4 疏浚理想河槽設(shè)計(jì)

4.1 理想河槽設(shè)計(jì)水深

疏浚流量600m3/s 條件下，分別計(jì)算丹河口以上河段及丹河口以下河段相應(yīng)疏浚寬度的斷面平均水深值。丹河口以上河段，河床比降為0.60‰，糙率為2.60×10-2，計(jì)算理想河槽平均水深為2.02m；丹河口以下河段，河床比降為0.398‰，糙率為2.10×10-2，計(jì)算理想河槽平均水深為1.57m。

將設(shè)計(jì)斷面概化為規(guī)劃流路下的理想河槽，理想河槽主要參數(shù)如圖2所示。

根據(jù)等面積原則求出丹河口以上河段理想疏浚河槽最大水深hmax=4.04m，丹河口以下河段理想疏浚河槽最大水深hmax=3.14m。

圖2 理想河槽示意圖

4.2 理想河槽設(shè)計(jì)洪水位

天然河道水面線計(jì)算的一般公式為[1]：

式中：z—斷面水位，m；υ—斷面平均流速，m/s；g—重力加速度，m/s2；α—?jiǎng)幽苄Ｕ禂?shù)，反應(yīng)斷面流速分布的均勻程度，本次計(jì)算取為1；Q—斷面流量，m3/s；Δl—斷面間距，m；K—糙率與比降的綜合系數(shù)；ζ—河段平均的局部水頭損失系數(shù)，與河道斷面變化情況有關(guān)，在順直和收縮河段可取值為0，本次計(jì)算取為0。

下標(biāo)1 和2 分別表示上游斷面和下游斷面。

根據(jù)設(shè)計(jì)流量、糙率、河道比降以及大斷面資料，采用河道水面線計(jì)算公式，計(jì)算沁河下游河道設(shè)計(jì)流量600m3/m 下各大斷面對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)洪水位，計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表2 現(xiàn)狀河道600m3/s 下的設(shè)計(jì)洪水位計(jì)算成果表

5 疏?？偭糠治?/h2>

將理想河槽與現(xiàn)狀河道大斷面疊加即可得出疏浚斷面。根據(jù)各疏浚范圍，計(jì)算各疏浚區(qū)域的疏浚量。計(jì)算得沁河下游河道疏?？偭繛?981.58 萬(wàn)m3。其中，沁陽(yáng)河務(wù)局2610.13 萬(wàn)m3，博愛(ài)河務(wù)局887.30 萬(wàn)m3，溫縣河務(wù)局246.71 萬(wàn)m3，武陟第一河務(wù)局1277.62 萬(wàn)m3，武陟第二河務(wù)局959.80 萬(wàn)m3。

6 結(jié)語(yǔ)

一方面，沁河下游河道治理必須重視行洪影響問(wèn)題，沁河河道內(nèi)應(yīng)始終堅(jiān)持不宜大規(guī)模建設(shè)永久性工程的這一原則，然而，對(duì)于今后沁河下游畸形河勢(shì)治理，不能一味地被動(dòng)防守，應(yīng)采取疏浚措施逐步對(duì)其調(diào)整，從而逐漸消除畸形河勢(shì)。另一方面，長(zhǎng)期無(wú)序的開(kāi)采在某些河段的河床留下了幾米甚至十多米的深坑，致使河勢(shì)改變，采砂破壞的河床形態(tài)急需恢復(fù)。因此，及時(shí)開(kāi)展沁河下游河道疏浚，規(guī)范化河道管理對(duì)于改善河勢(shì)、保障防洪安全、指導(dǎo)水工程建設(shè)和涉水涉河項(xiàng)目管理、促進(jìn)沿河經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有積極的意義。