基于水文水力计算的分汊型河段堵汊工程防洪影响评价

2011-02-23潘保存

地下水 2011年6期

潘保存

(山东农业大学勘察设计研究院，山东泰安271018)

分汊型河段是冲积平原河流中常见的一种河型，在我国各流域内普遍的都存在这种河型(如珠江流域的北江、东江;黑龙江流域的黑龙江、松花江;长江流域的湘江、赣江、汉江等)。由于分汊型河段水流分成两股或多股，泥沙也随之分股输移，这样的水、沙状况往往是难于稳定的，容易引起汊道的变化，给国民经济各部门带来一些不利影响［1］。为使分汊型河段起到兴利避害的目的，水利工作者依据现行的规范规程对分汊型河段实施了堵汊工程。分汊型河段封堵支汊，可消除支汊河道对沿岸人民生命财产安全的威胁，另外可以整理出可耕土地，满足日益发展的工农业发展要求。然而，修建堵汊工程必将侵占河道行洪断面，壅高河道水位，改变水流局部流态，影响河道行洪安全。因此，为保障河道行洪及人民生命财产的安全，依据相关的法律、法规，对分汊型河道内修建的堵汊工程进行防洪影响评价是十分必要的。笔者针对分汊型河段堵汊工程的特点，结合国家现有规范［2］、条例，对堵汊工程的防洪影响评价的程序、内容、方法及相关问题等作进一步探讨，对今后类似项目的防洪影响评价有一定的借鉴意义。

1 前期工作

1.1 堵汊工程概述

简单介绍堵汊工程概况、工程等级、防洪标准;然后，简述工程的设计方案，主要包括堵汊工程总体平面布置图、设计纵、横断面图以及局部大样图、占用河道管理范围内土地及水利设施情况等;最后，进行施工组织设计，简要介绍施工方案、施工工序以及技术要点。

1.2 分汊型河道情况

收集堵汊工程所在河道的基本情况，简述工程位置的地形、地貌、气象、工程地质、水文地质;如不具备上述资料时尚应进行必要地勘察、测量工作;调查工程段上下游水利工程概况、调度运用方案;河道近期规划和远期规划，主要有防洪规划、河道治理规划、河道景观规划等;应简述工程段的具体规划要求，说明规划的近期实施情况。

2 河道演变分析

影响河床演变的因素是极其复杂且多样的，与该流域的地质、地貌、土壤及植被等都有密切联系。其主要影响作用通常有四项［4］:流量大小及其变化过程;流域来砂及其组成;河道比降;河床物质组成情况。河道演变是一个三维问题，因河流边界条件极其复杂多变，现阶段还不可能从理论上进行精确求解，一般只能借助于定性的描述和逻辑推理的方法进行分析研究。尽管分汊型河段河床演变的具体原因千差万别，但根本原因［5］归结为输沙不平衡，首先应该根据水下地形和计算水位，在汊道内选取相对有代表性的断面，计算过水面积A，平均水深h及分流点至汇流点二汊的长度L，计算出汊道的分流比，计算公式为［1］:

根据汊道内断面的平均含沙量S，计算出汊道的分沙比，计算公式为［1］

根据计算成果，结合调查情况分析河道的主、支河汊演变趋势，有条件的可以根据数学模型计算、物理模型试验手段进行分析。

2.1 河道演变趋势分析

根据现有河道汛期、非汛期水文资料，结合历年河道整治情况，分析堵汊河段内深泓、洲滩、汉道、岸线等平面变化、断面变化及河床冲淤特性等;总结该河段特点、规律对河道演变趋势作出定量、定性分析。

2.2 河道演变趋势分析

根据河道历史、近期演变情况，采用经验公式进行河流稳定性分析，结合工程段水利规划实施安排情况，对河道未来的演变趋势进行定性或定量分析(包括河道的平面变化、断面变化、河床冲淤变化等);类比同河道上下游或同流域已建类似工程，分析工程建设前后河道河势变化，对所属河道(顺直型、微弯型、鹅头型分汊型)类型自身的演变趋势进行分析。

3 防洪评价计算

3.1 水文计算

根据规划防洪标准，应分别计算堵汊河段设计洪水、施工期设计洪水。工程位置有经上级批复的防洪规划时，可直接取用其水文分析成果，或根据其成果进行内插取值;对防洪规划没有水文成果，或没有防洪规划的河道应进行有关水文分析计算。设计洪水的计算方法主要有地区经验公式法、实测流量计算法、暴雨资料计算法等［6］;河道上游有水库、蓄滞洪区等调蓄工程时，应考虑其调洪滞洪作用;最后对不同方法计算的设计洪水成果应进行合理性分析，确定不同频率的洪峰流量。

3.2 主、支河汊区分计算

根据现状河道过流断面尺寸计算河道分流比、分砂比，结合河道历史、近期演变情况，对河道的演变趋势进行定性分析，。

3.3 壅水计算

堵汊后河道束水，所以进行壅水分析计算;选用合适公式［7］，合理选取或计算有关参数进行计算，分析壅水高度和壅水影响范围。

3.4 主河汊防洪规划及水面线计算

3.4.1 主河汊河道防洪规划

为彻底达到堵汊效果，规划对主河汊进行清淤、筑堤，增加行洪断面，同时封堵支汊，使得规划后的主河汊满足二十年一遇洪水行洪要求。主河汊设计纵坡基本维持现状比降，挖高不填低，局部清淤疏通，横断面设计结合河道自身特点，同时达到既能安全行洪又能少占土地的目的，合理选择断面型式。根据河道规划纵、横断面，采用下断面洪峰流量成果，按照恒定均匀流公式［7］，推算洪水位、断面流速，选择起始断面位置应选河道平顺河段正常水深，如下游有闸、坝等控制性建筑物时应取堰上水头对应的水位推算。

3.4.2 支河汊河道防洪规划及冲刷计算

堵汊段所用筑堤土料为壤土，分层碾压后压实度不小于规范要求，上游一般结合当地材料选用护坡型式。堵汊工程穿河工程改变了河道原有河势，所以应计算一般冲刷、局部冲刷;冲刷一般采用经验公式［8］进行计算，应根据河床工程地质条件选用合适的公式及有关参数，计算冲刷线高程。

3.5 其它有关计算

因堵汊后改变原河道河流走势，水流形态及携砂能力均发生较大变化，所以应对主河汊堵汊段堤防进行的渗透稳定、抗滑稳定计算，如不满足应采取相应处理措施。

4 防洪影响评价

4.1 堵汊工程与有关规划、技术和管理要求的关系及影响分析

分析工程实施后与工程河段防洪规划、河道(口)整治规划等水利规划之间的相互关系，评价工程建设是否符合有关水利规划的总体要求与整治目标;评价其运行期和施工期的设防标准、结构型式及工程布置是否符合工程河段的现状、规划防洪标准及国家标准防洪标准;评价其是否符合国家水利行业的有关法律、法规、规章，是否符合地方水利主管部门制定的有关技术要求和管理规定;评价其所采用的防洪、排涝措施是否适当;分析工程建设对上述规划的实施是否产生不利的影响，是否会增加规划实施的难度。

4.2 工程建设对主汊河道泄洪影响分析

根据施工设计方案、工期安排、占用河道过水断面情况，结合壅水计算成果，分析工程施工对河道安全的影响范围和程度，评价工程施工对主河汊河道泄洪(排水)能力的影响。

4.3 工程建设对河势稳定影响分析

结合河道演变分析成果，类比类似工程，对工程是否影响河势稳定进行定性分析;分析工程建设后水流的总体流态和工程位置局部流态的变化趋势，结合计算冲刷线高程，评价基础埋深是否在冲刷线以下，并满足规范规定安全值。评价施工临时设施对河势稳定可能产生的影响。

4.4 工程建设对堤防、护岸和其它水利工程及设施的影响分析

根据主汊、支汊河道堤防渗透及抗滑稳定分析成果，评价工程实施后堤防是否安全;根据计算冲刷线高程，分析水流对堤脚或岸坡冲刷的影响，对已建护岸工程稳定的影响;根据渗透稳定、抗滑稳定、结构安全复核，评价对工程位置上下游现有防洪工程安全的影响，对达不到设计标准的桥梁、溢流坝提出解决方案;评价对临近水文观测断面和观测设施的运行影响及观测成果的影响。

4.5 工程施工期影响分析

施工组织应采取妥善处理施工方案，将影响降低到最低;施工临时占用防汛抢险道路或与防汛抢险道路交叉的建设项目，评价其是否影响防汛抢险车辆、物资及人员的正常通行，其临时防汛抢险通道是否满足净空大于4.50 m的要求，路面是否达到三级路面要求;根据施工平面布置、施工交通组织及工期安排情况，分析工程施工期对防汛抢险带来的其他影响，工程施工将产生一定的废水造成轻微水污染，评价制定的环境保护措施是否可以有效的消除不利影响。

4.6 洪水对工程的影响分析

评价堵汊工程位置是否选在河岸顺直、岸坡稳固、施工场地开阔、水流平缓的地带;评价工程运行期和施工期自身采用的防洪标准是否满足相关规范的规定［9］，是否满足防洪要求;在天然状态下，河流存在着自然演变冲刷，当人工改变河道现状时，将引起一般冲刷与局部冲刷，故应评价水流冲刷是否影响堤防工程安全。

4.7 其他影响分析

评价工程的各项工程措施，如干砌石、C25高密度混凝土预制块、格宾网石笼护坡等措施是否影响岸坡稳定、景观美化、市政设施安全、航道通行;分析工程施工期和运行期是否影响第三人的合法权益。

5 防治措施与投资估算

5.1 影响防治措施

(1)建议堵汊位置应选在河岸平顺、岸坡稳定、水流平顺、施工场地开阔的地带，应委托有水利设计资质的设计单位完善主河汊道治理工程设计，河道治理设计应进行清淤筑堤方案、拓宽河道筑堤方案、拓宽河道清淤筑堤方案等三种方案的比对分析确定;同时加强对弯道部位洪水顶冲点的护砌，确保行洪及堤防安全。

(2)工程设计防洪标准达不到工程工程设计规范规定标准时，应调整其设防标准满足规范要求;工程设计采用水文成果低于评价计算成果时，应采用评价计算成果复核工程设计成果是否满足安全要求;工程位置及上下游影响范围内河段应与工程建设同步实施，避免将来实施规划对工程安全运行不利;应分析对规划实施的其他影响采取相应补救措施。工程建设不满足水利行业的有关法律、法规、规章;不满足地方水利主管部门制定的有关技术要求和管理规定时应予以调整。

(3)主河汊不满足泄洪要求的跨河建筑物，建议采取相应的保护措施或者拆除重建;建议主河汊河道按规划断面整理竣工验收后，再对支汊河道进行土地整理，堵汊工程采用粘性土回填，应保证压实质量达到规范指标［9］;应按照设计防洪标准对河道两岸受影响的范围进行护砌，坡脚设置护脚，应采用规范推荐公式河床计算可能最大冲刷深，护砌工程宜与堵汊工程同步实施。

(4)为了不影响水利工程防洪和建设项目施工的安全，建议开工前建设单位完善施工组织设计报告，并经水利主管部门同意后方可施工。河道治理施工宜安排在非汛期，汛期施工宜编制切实可行的度汛方案，并报主管部门批准。

(5)施工过程缩小了河道行洪断面，故应采取开挖导流沟、新建临时挡水围堰等措施最大限度减小对施工过程的影响;对弃土区土地整平，弃料不应侵占河道断面、阻碍河道泄洪，表层植草皮，施工仓库、施工加工厂等用工棚遮盖，临时性堆土采用棚布遮盖，草苫、土埂压盖，施工生产、生活区进行地表疏松后覆土还耕。;生产污水建沉淀池、隔油池，集中清理，生活污水设化粪池;施工场地定期洒水，安装尾气排放净化设备，多尘材料采取覆盖措施;选用低噪声设备、工艺，合理安排施工时间、现场;固体垃圾统一收集清运，分类处理，卫生填埋;工程结束后，拆除施工区临建设施，做好迹地恢复。