汭河崇信电厂段河道河势变化及河床稳定性分析

苟瑾丽

（平凉市水利水电勘测设计院 甘肃平凉 744000）

1 概述

平凉市是鄂尔多斯盆地能源储量和开发利用的集中区之一，区位优势和综合资源优势十分明显，是甘肃省委省政府确立的 “中心带动、两翼齐飞、组团发展、整体推进”的区域发展战略打造的陇东能源化工基地的主要组成部分。为了加快西部大开发的步伐，振兴甘肃经济，拟在平凉市崇信县建设大型坑口电站。

崇信电厂推荐厂址为铜城厂址，该厂址位于崇信县西北10km 的汭河左岸滩地上。崇信电厂为燃煤直接空冷机组发电，规划容量4×600MW，是甘肃省重点建设项目之一，已列入甘肃省 “十一五”规划建设的重点项目之中。崇信电厂一期2×600 MW 发电工程可研报告已通过专家评审。厂址南邻汭河，北靠崇安公路，占地面积28.77hm2（431.55亩），地貌单元属汭河Ⅰ级阶地，地形平坦，地势开阔，自然坡度约5‰，在厂区南邻的汭河上下游河段均为原始地貌，未修建任何防洪设施，受洪水威胁的可能性大，无法满足电厂工程的防洪要求。

综合考虑该项目规划，根据《防洪标准》（GB50201－94），堤防工程按100a一遇洪水设计。工程区右岸影响范围内共分布有2个村庄，人口总数342人，耕地面积约43hm2，工程区右岸村庄及农田设防标准为10a一遇洪水。厂址呈西北高东南低，电厂主厂房基面高程为1170m，位于100a一遇洪水位以下，需修建堤防工程。遵循左右岸、上下游兼顾的原则，结合天然节点，同时在满足防洪要求的前提下，尽量考虑厂区用地要求，设计以左岸左营沟及马沟两个天然节点为控制点，按80m 最小堤距布置了堤防工程的走线，堤线全长3168m。

经实测，该段河道平均比降J为4.22‰。根据探坑揭露，堤线通过的地层岩性有全新统黄土状粉土和全新统砂、砾、碎石，全新统黄土状粉土分布于两岸治导线表层，厚1.0～1.5m，土体松散。全新统砂、砾、碎石位于黄土状粉土之下，厚度5.5～7.5m，中密状，平均粒径12.3mm。

2 河势变化分析

采用1／2000地形图和现场踏勘调查分析项目区河段，河道型态为：河床宽浅、滩槽高差小、河床比降陡、岸边抗冲能力差，水流不归一，河床多滩心，主流摆动大，弯曲多变等特征，故该河段为游荡型淤积河流。多年来，由于两岸治理工程少，洪水淘岸或冲岸造成河床宽浅，这都与游荡型河流淤积有关，从20世纪70年代河道地形图与现状比较，主河道流向已从北岸向南岸过渡。

3 河道冲淤分析

项目区河道受上游麻子湾顶托，河流由北向南在五马沟口处转向东北，形成一上游弯小、下游弯大的反 “S”河形，造成北岸淤南岸冲的河势。据本次河段实测水文大断面图与收集到的1975年河道断面图套绘分析，北岸淤积段长约45m，淤积面呈直角三角形，淤积平均高度1.0m，冲刷段（自左岸70m 起至右岸110m 处）长约40m，最大冲刷深度0.8m，平均冲刷深度0.45m，南岸坡角处有淤积，上部岸坡有冲刷坍塌，从断面冲淤平衡分析，该河段淤积面大于冲刷面，属淤积型河段，详见河道断面套绘分析图1。

图1 河道断面套绘分析

4 造床流量及稳定河宽

4.1 造床流量

造床流量是指在造床作用下多年流量过程的综合造床作用相等的某一流量。这种流量对塑造河床形态所起的作用最大，是一个比较大但又并非最大的洪水流量。目前，确定造床流量的方法多为经验方法，分析比较崇信电厂段河道造床流量相当于2年一遇洪峰流量。经水文分析计算治理段2年一遇洪峰流量为94m3／s。

4.2 稳定河宽

冲积河流通过自动调整作用，作为较长时期的平均情况，有可能处于相对平衡状态，这种平衡状态内含有几种定量关系。在此，河道稳定宽度确定通过阿尔图宁公式计算。

经分析，该游荡型河段A 取1.7，计算成果见下表1。

表1 造床流量及稳定河宽计算成果

5 河床稳定计算

在水流长期作用下形成的河床，其形态有一定的规律，大量资料表明，表征河床形态的水深、河宽、比降等，与来水来沙条件及河床地质条件之间，有一定函数关系，这种关系便称为河相关系。河相关系可采用横断面、纵断面及平面3种形式表示。

5.1 河道横断面河相关系及稳定分析

河道横断面河相关系式为：

式中：

ζ－－河相关系数；

B－－造床流量下的水面宽（m）；

H－－造床流量下的平均水深（m）。

经过对治理段河道上的12个断面进行分析计算，河相关系数ζ为17.8～25.6，所以该段河道为游荡型河道（弯曲型河道ζ约为2～4，较为顺直的过渡性河段约为8～12，游荡型河道ζ约为20～30）。

河道横向稳定系数按下式计算：

式中：

φb－－横向稳定系数；

Q－－造床流量，m3／s；

J－－纵比降；

B－－相当造床流量的平滩河宽，（m）。

经计算，治理段横向稳定系数φb为0.38，表明该防护区河段的横向稳定性较差。

5.2 河道纵断面河相关系及稳定分析

工程区内天然河床较宽、河槽高差较大、河床比降较小、岸边抗冲能力差，主流摆动大，弯顶位置多变等特征，汛期洪水对两岸冲刷淘蚀较严重，河岸不稳定，由此造成洪水漫滩现象，严重地威胁两岸人民群众的生命财产安全。

河道纵向稳定系数按下式计算：

式中：

φh2－－纵向稳定系数；

d－－床沙平均粒径，（mm）；

J－－纵比降，（‰）。

经计算，该治理段河道纵向稳定系数φh2为2.91，表明防护区河段的河床纵向较为稳定。

5.3 河道平面河相关系分析

河道平面河相关系也叫稳定河湾，主要反映河湾平面与河道特征之间的关系。经过对天然弯道的河湾形态特征值的系数计算，该防护区内的河道实际弯曲半径大于计算半径，河湾形态特征值系数在游荡型河道的规范区间内，表明项目区河道属于游荡型。

6 结语

根据以上计算分析，汭河崇信电厂段河道具有横向稳定较差，纵向稳定性较好，治理段河道型态为：河床宽浅、滩槽高差小、河床比降陡、岸边抗冲能力差，水流不归一，河床多滩心，主流摆动大，弯曲多变等特征，故该河段为游荡型淤积河流。

1 李昌华，金德春.河工模型试验［M］.北京：人民交通出版社，1981.

2 甘肃省崇信电厂工程洪水安全影响评价报告［R］.平凉市水利水电勘测设计院，2008.