某河道疏挖治理工程方案比选分析

韩 婧

(长治市潞城区水利局，山西 长治 047500)

1 工程概况

某河道干流全长145.05 km，流域面积4206 km2[1]。河道于1965年经人工开挖而成，在1972年和1993年期间分别进行扩大治理、恢复治理，并在河道运行期间对沿河20条一级支流按干流设计标准进行回水段治理。河道于1993年治理至今，经过近20年的运行，干流在桩号40+000～81+676河段内淤积较为严重，据统计，河道干流段泥沙淤积平均深度1.84 m，最大泥沙淤积深度达3.78 m。一方面河段内泥沙淤积直接导致河道防洪和排涝不满足要求，洪水漫滩导致两岸农作物，居民住宅以及工厂受灾严重，另一方面，泥沙淤积直接影响了灌溉用水以及工业用水水质，影响河道正常效益地发挥[2]。因此对河道进行河道疏挖清淤治理是解决以上问题的关键，本文通过泥沙淤积分析和疏挖清淤方案选择，以期解决河道淤积问题，保证河道防洪、灌溉和供水问题。

2 干流河段泥沙淤积分析

2.1 干流淤积原因及现状

本河道干流河道淤积的原因主要有4个方面[3]，一是引黄所挟带的泥沙，二是流域内面上水土流失，河道所在流域内水土流失严重、河岸及河道两岸边坡坍塌，使泥沙直接进入河道形成河道淤积；三是1993年干流及支流清淤后一定年份内其河底及河坡均不稳定，河道自身产生的淤积；四是该河段内由于跨河生产桥多，均在桥址处形成了缺口，河岸人为挖土、倾倒垃圾现象普遍，使两岸泥沙土、建筑垃圾和生活垃圾等进入河中。近年来，随着引黄条件大大改善，及黄河小浪底工程调水调沙的成功运行，使得引黄入河泥沙逐年减少；尤其2000年以来当地耕作方式的调整及水土保持设施的改善，河道淤积得到有效控制，淤积量逐渐减少。

2.2 实测输沙量分析

河道自1993年治理后，实测代表站魏楼、梁山站20世纪90年代、2000年以来多年平均实测输沙量的统计结果见表1。

表1 魏楼、梁山闸站90年代、2007年多年平均实测输沙量 统计表 单位:万t

根据表1可知，河道的输沙量同径流量一样，年际变化较大，且输沙量呈明显递减趋势。河道1993年按原标准疏挖后，1990年～2000年，魏楼站、梁山站多年平均输沙量分别为40.2万t、12.8万t，2000年～2016年分别减至14.6万t、4.2万t。由表1数据分析，河道淤积量逐渐减少，其淤积得到有效控制，未来对河道淤积将影响很小。

2.3 干流代表断面的淤积分析

依据2016年实测干流断面及1993年治理竣工后的断面，分别选取代表河道上、中、下游断面，通过对比河槽底高程的变化，定量定性分析干流的淤积情况。

①选取代表断面

鉴于河道干流较长，本次分别选取实测的河道干流上、中、下游段共6个断面与1993年竣工断面(桩号基本相对应)进行比较，代表断面的桩号分别为0+990(1+000)、9+770(10+000)、25+680(25+500)、46+070(46+000)、62+980(63+000)、87+020(87+000)。

②1994年～2016年河道泥沙冲淤量计算

根据以上选取的代表断面，通过22年间河槽底高程的变化，计算代表断面的泥沙冲淤量，以此分析河道全河段泥沙冲淤量。代表断面河槽底高程比较和泥沙冲淤量计算分别见表2～表3。

表2 代表断面河槽底高程变化表

表3 代表断面泥沙淤积量计算表

从表3计算看出：代表断面桩号9+770～87+020段河槽均发生了淤积，16年间平均淤积深度为0.01 m～0.64 m，平均每年淤积深度为0.021 m。22年来总淤积量为295万m3，年平均淤积量为13.4万m3。

结合实测代表站魏楼闸、梁山闸站(1990年～2000年)含沙量统计及本次代表断面泥沙淤积量统计分析，说明河道平均淤积量主要来自20世纪90年代，特别是1993年河道按原规模清淤后，地表水土流失是造成河道淤积的主要原因，随着时间的推移，采取合理的水土保持措施，河道的淤积会逐渐减小。

3 河道治理方案比选

根据工程规模中确定的某河道治理范围为：济菏边界～徐河口(38+518～81+676)河段按5年一遇的设计除涝标准进行疏挖。为使疏挖方案经济、合理、可行，采用不同疏挖方案比选确定。疏挖方案比选原则应以疏挖中心线尽可能沿老河槽进行，以减少工程量、占地、拆迁和满足防洪除涝为原则。

3.1 不同疏挖方案选择

河道在1972年(一期治理)和1993年(二期治理)分别进行了治理，本次分别在一期河道治理设计河底高程的基础上，对河槽挖深、挖宽选择3个方案进行比选，比选如下：

(1)挖深方案一

在原一期河道治理设计河底高程的基础上加深疏挖0.5 m～1.0 m，部分河段最大疏挖深度达1.5 m，疏挖时应尽量减少河口疏挖宽度，以确保河道疏挖后形成窄深河槽，并考虑疏挖河段与上下游的衔接、河底比降和对拦河建筑物的影响确定疏挖河底高程。即：在桩号38+518～65+424(济菏边界～赵楼闸下)河段河底高程，较一期河道治理设计河底高程下降1.0 m(其中有2.3 km河底高程下降1.5 m)，在桩号65+424～81+676(赵楼闸上～徐河口)河段河底高程，较一期河道治理设计河底高程下降0.5 m。

(2)深挖方案二

局部河段在一期河道治理设计河底的基础上下挖0.5 m，其它河段按一期河道治理河底高程疏挖。即：在桩号38+518～39+749(济菏边界～于楼闸下)河段河底高程，较一期河道治理设计河底高程下降0.50 m；在桩号39+749～81+676(于楼闸上～徐河口)同一期河道治理设计河底高程。

(3)深挖方案三

加宽河底宽度，疏挖方案按一期河道治理设计河底高程对河道进行疏挖。

三种深挖方案的设计参数见表4。

表4 三种深挖方案的设计参数表

(4)设计底宽计算

根据河道干流5 a一遇除涝流量，以5 a一遇除涝水位为控制，根据以上参数，采用明渠均匀流公式，试算河道不同方案设计底宽，计算结果见表5。

3.2 不同疏挖方案的比选

据表5可知，方案三在桩号38+518～39+749(济菏边界～于楼闸下)段设计河底宽为228.0 m～220.0 m，与方案一、方案二在该河段的设计底宽182.0 m～175.0 m相比，明显增加底宽45.0 m左右，其余各段方案三也较方案一、二设计底宽较宽，设计底宽增加相应增加河口永久占地、疏挖工程量及工程投资，方案三的工程量及投资较方案一、二大很多，不甚经济，故舍去。方案一、二工程量(投资)及优缺点比较见表6。

表5 三种方案设计底宽计算表

表6 方案一、二工程量(投资)及优缺点比较表

通过比较，方案一比方案二更加经济，投资方案一比方案二可减少1.44亿元；同时方案一占地较少，征地费用少且易于工程的开展实施；从1994年～2016年期间洙赵新河的淤积统计资料成果来看，长约77 km的河道内多年平均淤积量为13.4万m3，淤积量相对较小，后期随着流域水土保持措施的进一步完善，按照方案一疏挖后，河槽发生严重淤积的可能性很小，因此本次河道疏挖选定方案一。

4 结论及建议

该河道是一条人工开挖的大型防洪排涝、灌溉及沿河工业供水河道，河道淤积严重影响了河道的防洪及供水功能，治理好该河是水利技术人员的需要解决的重点难题，本文通过对该河道清淤治理方案的比选研究，结果可为流域内骨干河道的治理提供参考。工程于2019年竣工，目前河道水质清澈，改善了河道的防洪及灌溉、工业用水等供水条件。