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浅析怀洪新河工程存在的运行缺陷、原因及对策

2020-09-22

治淮 2020年8期
关键词:分洪新河河道

一、怀洪新河简介

怀洪新河自涡河下游左岸何巷起,沿符怀新河、澥河洼、香涧湖,经分汊河道新浍河、香沱引河,在十字岗与新开沱河汇合后,过漴潼河至杨庵附近,沿皖苏省界向东经峰山切岭引河,接窑河、老淮河、双沟引河入洪泽湖溧河洼。河道全长121km,其中安徽省境内约95km。怀洪新河是淮北平原一条人工分洪河道,是淮河中游的一项战略性防洪工程,主要任务是分泄淮河干流洪水,扩大漴潼河水系1.2万km2排水出路,并兼有灌溉、航运等综合利用效益。该工程于1991年淮河流域洪水后开工建设,至1996年河道全线贯通,1999年水利建筑基本建成并发挥效益。

二、存在的运行缺陷

1.崩塌河岸险情

怀洪新河自建成以来,经过多年的运行,特别是经历了2003年、2007年分洪,何巷闸最大分洪流量分别为1670m3/s和1130m3/s,由于分洪流量大,符怀新河段土质较差,抗冲能力弱,滩地后退严重,局部滩地下陷,目前,符怀新河河岸平均崩塌4m,最大达6m,部分河道滩地宽度已不足30m,严重威胁堤防安全。符怀新河段共有10处河岸出现严重崩塌,共长19.63km(表1)。

2.北店桥阻水

北店桥建于1978年,位于五河县县城北侧的104 国道上,横跨怀洪新河下游的新浍河下段,上距西坝口闸1.95km、下距十字岗1.84km。北店桥共9 跨,单孔跨径30m,桥梁总长度273.18m,桥梁为钢筋混凝土简支结构。

目前,北店桥上游河宽约440m,下游河宽约370m,而北店桥桥址处河宽仅有270m,桥梁阻水严重,影响到怀洪新河防洪排涝效益的充分发挥。根据怀洪新河工程有关设计洪水成果,新浍河段3年一遇除涝流量为1030m3/s,十字岗除涝水位为15.12m,西坝口闸下水位15.17m,相应桥下水位15.14m;5年一遇排涝流量为1450m3/s,十字岗除涝水位为15.12m,西坝口闸下水位15.18m,相应桥下水位15.15m;设计分洪条件下排洪流量2550m3/s,十字岗洪水位为17.76m,西坝口闸下水位17.89m,相应桥下水位17.82m。

三、原因分析

1.河岸崩塌原因分析

怀洪新河由新开挖的河道和原有天然河道与洼地组成,地处淮北平原,地势平坦,河流的侵蚀作用以侧蚀作用为主。在天然河道段河道弯曲,河水进入弯道河段后,水流受惯性离心力的影响,其主流线逐渐向凹岸偏移,至河弯顶部,主流线已紧靠凹岸,弯顶的凹岸受流水的反复强烈冲蚀后,底部被淘空并发生崩塌而后退。部分河段土质为抗冲能力差的砂性土,在水流的冲刷作用下坍塌较严重。经过2003年、2007年分洪后,部分河岸出现大面积坍塌,影响堤防防洪安全。

崩岸是在水流冲刷下临水岸坡土体发生崩塌的险情。当堤外无滩或滩地极窄的情况下,岸坡崩塌将会危及堤防的安全。

经过现场查看,结合崩岸的发生形式,形成崩岸的原因主要是:

①怀洪新河符怀新河段左、右岸边坡水上部分多数较陡,一般为1∶1.0~1∶2.0,局部陡于1∶1.0,在此状态下,较易产生坍塌或崩塌;另外怀洪新河水面较宽,汛期河水位较高,吹程长,风大浪急,能量大,直接对岸坡形成破坏,再加上物理风化和气候作用,易导致土体碎裂解体和边坡失稳。

②岸坡地基天然结构差,部分沟口岸坡为淤泥质土、轻粉质壤土,其强度低,土质较松散,抗冲性能差,较易产生塌岸现象。

2.北店桥阻水原因分析

为进一步分析北店桥对存在防洪排涝的影响,本文采用两种不同方法进行分析。

①按《桥涵水文计算》办法计算

根据现状河道实测断面及现状桥的结构布置进行壅水高度和泄流能力影响分析。按《桥涵水文计算》公式:

式中:

△Z—桥前最大壅水高度,m;

η—系数,与水流进入桥孔前的阻力有关,根据《桥涵水文计算》,η 采用0.1;

表1 怀洪新河河道崩岸险情表

表2 现状北店桥过桥落差计算表

各种工况下,桥址处桥前壅水情况见表2。

②按水闸水力学方法计算

该处断面可近似简化为水闸堰流模型断面。由于上下游水头差小,堰流处于高淹没度状态,桥前壅水高度可近似按照高淹没度过流公式进行反推。高淹没度过闸流量按下式计算:

式中:

Q—过闸设计流量,m3/s;

B—闸孔总净宽,宽度=过流面积/河底处水头,m;

H0—计入行近流速的堰上水头,H0=hs+△Z,m;

hs—由堰顶算起的下游水深,m;

μ—淹没堰流的综合流量系数。

由表2可知,经采用不同方法计算,河道通过3年一遇排涝流量1030m3/s时,桥址处桥前壅水高度为0.04~0.08m,西坝口闸下水位比规划水位抬高0.03~0.07m;通过5年一遇排涝流量1450m3/s时,桥址处桥前壅水高度为0.08~0.15m,西坝口闸下水位比规划水位抬高0.06~0.13m;通过设计分洪流量2550m3/s时,桥址处桥前壅水高度为0.09~0.16m,西坝口闸下水位比规划水位抬高0.06~0.14m。

四、对策措施

1.河岸崩塌对策措施

为确保怀洪新河堤防防洪安全,保证符怀新河段河床稳定,怀洪新河已经有计划地采取以下三项工程措施。第一是对该河段10处已崩塌河岸进行护岸处理,该项措施已经列入怀洪新河水系洼地治理工程中,预计2020年完成;第二是工程维修养护经费有计划地安排实施该段的河岸防护工程,以阻止崩塌河岸扩大趋势;第三是加强对河岸测绘分析,尤其汛前汛后及分洪前后的测绘,为河岸河势变化提供日积月累的数据支撑。

2.北店桥阻水对策措施

北店桥阻水致使新浍河水位均不能满足防洪排涝设计要求。为使新浍河达到设计过流能力,结合桥址处河道现状,须采用向左岸扩孔以扩大过流断面的工程措施,这项工程措施已经列入怀洪新河水系洼地治理工程中。工程措施暂未付诸实施的阶段,怀洪新河管理局通过采取合理调度西坝口闸及新开沱河闸,加强与下游管理单位沟通联系,结合天气情况提前适当预泄漴潼河水量等措施,减少新开沱河闸、天井湖引河闸下泄水及漴潼河水对北店桥下泄水的雍水影响,尽可能降低北店桥阻水对防洪排涝的影响。

五、结语

怀洪新河工程是淮河中游防洪骨干工程之一,完全建成后已发挥近20年的作用,特别是经历2003年、2007年两次大洪水考验,充分发挥了分洪和排涝效益。同时也暴露了一些还需优化的问题,有的问题已经优化,如九湾水位壅高问题已经过香涧湖滩槽处理工程解决;有的问题有待优化,例如符怀新河段河岸崩塌及北店桥阻水问题。怀洪新河洼地治理工程实施后,工程运行中存在的问题有望得到根本解决,怀洪新河工程将淮河分洪效益和蚌埠、宿州两市的排涝及灌溉效益充分地发挥■

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