某河流局部河道治理方案浅析

吴海燕

(齐齐哈尔市水利科学研究院，黑龙江 齐齐哈尔 161006)

0 引 言

乌裕尔河是嫩江左岸一条较大的无尾河流，乌裕尔河全河道长576km，流域总面积23999km2，其中龙安桥以上流域面积12345km2。发源于小兴安岭西麓，由东向西流经北安市、克东、克山、依安、富裕、齐齐哈尔市郊区、林甸、杜尔伯特蒙古族自治县等市县。河流整体河槽冲淤摆动无规律，稳定性较差，每发生一场洪水，部分河道淤积，河道随之改变。但大部分河段行洪断面较宽，河道摆动对防洪安全的影响较小，仅局部河段由于河道改线和冲刷对防洪安全产生威胁。本次分析的河道工程位于乌裕尔河玉岗沟汇入口断面以上，大横断面S4-W2之间，河段长约1km。

1 河势稳定分析

1.1 河道演变分析

乌裕尔河干流流势分析采用 1982 年、2010 年的 1/10000 地形图和 2007-2018 年的谷歌影像图对河道变化进行了对比分析。

从整体上看，乌裕尔河干流整体河槽冲淤摆动无规律，稳定性较差，每发生一场洪水，部分河道淤积，河道随之改变。但大部分河段行洪断面较宽，河道摆动对防洪安全的影响较小，仅局部河段由于河道改线和冲刷对防洪安全产生威胁。克东县玉岗段河道主河槽多处向左岸偏移，冲刷堤防，对左岸的大片农田造成威胁。

本次采用 1985 年的 1/10000 地形图、2014年的 1/50000 地形图和 2011年-2020 年的谷歌影像图对河道恢复段的河势变化进行了对比分析。堤防改线段的下游豁口原是堤防外排干排水入乌裕尔河的入口。经调查，2004年左侧岔河已将堤防冲开。堤防决口后左侧岔河与堤后的排干相连通，经700m左右M型弯段又入原河道。

经过对左侧岔河河道中心线的位置变化分析，有两处河道变化较剧烈：第一处是过堤防上游豁口以下的70-330m范围内；另一处是堤防下游豁口至入原河道的280m范围内。其中第一处河势变化对左岸来说直接影响岸边的农田，且对右岸原有的堤防安全构成威胁，而且此段岔河还有继续向左冲刷的趋势[1]。

1.2 河道特性计算

1)河相系数：

河相系数计算公式：

ξ=B0.5/h

(1)

式中：B为平滩水位时的水面宽度，m；h为平均水深，m。

根据 2019年实测的河道横断面图看，分析河段内平滩时的水面宽度为 40-60m，水深为 3-4m，河相系数 ζ 在 1.8-2.2 之间，属于蜿蜒型河流。

河道恢复段不同年份河道变化情况图，如图1所示。

图1 河道恢复段不同年份河道变化情况图

2)纵向稳定性系数：

河床纵向稳定程度取决于水流对河床泥沙的作用力与河床泥沙抵抗力之间的对比关系，通过洛赫金公式分析河床的纵向变形：

k1=d/j

(2)

式中：d为河床床沙平均粒径质 d50，mm；j为河段平均比降，‰。

根据地质资料分析，本河段河床床沙的平均粒径为0.6-3mm左右，河道平均比降为0.29‰，k1值为2-10， 43%的河段为蜿蜒段，57%的河段为相对稳定段。

3)横向稳定系数：

河床的横向稳定与河岸稳定密切相关，河岸稳定的因素主要是河道主流的走向及河岸土抗冲能力。通过阿尔图宁公式分析河床的横向变形：

(2)

式中：Q为造床流量，m3/s；B为相对于造床流量的河宽，m；J 为相对于造床流量比降。

从实现创意角度来说，全画幅传感器也拥有一些优势，比如，在使用相同视角的镜头以相同的光圈拍摄时，全画幅传感器拥有更浅的景深，也就是通常说的背景会更虚。不过，现在的APS-C系统往往配备了超大光圈镜头，这让全画幅相机的优势只有在使用大光圈的定焦镜头时才会显现出来。

本次计算采用平滩流量为179 m3/s，河宽40-60m 之间， 经计算jb 在1.14-1.71 之间，属于蜿蜒型河段。

综合以上分析，本河道恢复段左侧岔河属于纵向较稳定、横向欠稳定的分汊型河道。

2 河道方案初拟

该段乌裕尔河堤防处的主槽中心线为克东县与北安市的行政界线。本次河道恢复工程应选择乌裕尔河主槽线路做为首选方案，但由于涉及到不同行政区划管辖的的原因(北安市行政归属于黑河地区)，占地问题难以解决。研究在乌裕尔河主槽线与左侧岔河之间选定了2条河道路线做方案比选，分别为弯曲型河段和顺直型河段，即方案一和方案二。

方案一设计河道全长1371m，河道比降1/3435，以利用已有河道为主，部分以直段相连接，恢复原河道。此方案河道中部偏下游有一段曲率较大转向偏右侧的弯段，确定路线考虑的主要因素包括：①河长较长利于调整河道比降与左侧岔河接近，也利于减缓流速；②尽量利用已有成形的河道，利于河势稳定；③如利用左侧已有河道则距离改线堤防及左侧岔河均较近，河势向左侧发展则不利于工程安全[2]。

方案二设计河道全长1148m，河道比降1/2986，连接原河道主要弯段部分首、末端，河道以直线为主，部分利用原河道，进行河道整治。

图2 河道恢复方案比选图

表2 河道方案工程量及投资对比表

从表2可以看出：

1)工程占地方面两方案河道长度相差233m，工程占地面积相差很小，均有长258m河段位于北安市境内。

2)在工程量和投资方面，方案一和方案二相比分别多出31%和22%，方案一较高。

3)从本河段河道行洪方面来看，两个方案在平槽流量情况下，均可以正常过流，且通过护岸等工程措施可以保证行洪安全。

由于方案一有66%的河道均是利用乌裕河原有河道，通过对局部进行疏通、清淤使老河道恢复行洪功能，更符合河流流向及走势，且老河道经过多年的运行，河势较方案二直线方案更稳定、合理。

因此，本段河道治理方案选择方案一，即恢复原河道方案比较科学合理。该方案的河流比降、河宽、流速等水力要素与左侧岔河均接近，且平槽流量时与现左侧岔河的行洪能力保持一致，整治河段仍为弯曲型河段。

3 结 语

随着我国粮食安全地位的提升以及国家农业经济的飞速发展，对于耕地保护的力度加大，在工程治理过程中现有的防洪工程治理思路及措施也要适应时代的发展。本次河道治理方案的分析也为本地区解决洪水对两岸人民生产、生活产生的的影响，保证国家耕地保护政策的贯彻实施提供了很好的经验借鉴。