浑河闸下设计河道地形分析

刘元胜

（辽宁省大伙房水库输水工程建设局 ,辽宁 沈阳 110006）

1 设计河底线拟定

经套绘浑河H1～浑河闸段1982年、1990年、1995年汛后、2001年、2005年汛后和2010年汛后6年实测河道深泓纵断以及浑河H39～H51范围内，多年河道实测横断面可以看出，浑河闸下H40以下河段，自1982年以来，现状河底虽有冲有淤，但总体趋势上变化不大，河道相对比较稳定；H40以上到H51浑河闸河段，从1982年以来变化较大，尤其是从1995年大水之后，河底逐年下降，特别是在2001年、2005年河底变化剧烈。其中浑河闸下2005年汛后实测最深河底为18.84 m，比1982年的最深河底 30.56 m下切了 11.72 m，H44断面2005年汛后实测最深河底为8.08 m，比1982年的最深河底23.38 m下切了15.3 m。究其原因：固然有1995年、2005年大水的冲刷影响，但这样剧烈的河床变化主要还是采砂所致，而且浑河的砂场主要分布在H40断面以上河段，H40以下砂场分布很少，砂场分布情况与河道冲淤位置相互印证，充分说明过度采砂是H40以上河段河床剧烈下切的主要原因。

设计条件下合理的河道地形，应以河道现状地形为基础，充分考虑河道自然演变规律综合确定。

浑河属少沙河流，1956年大伙房水库拦洪后，下游来沙主要为区间支流来沙。自然条件下，河床冲淤演变并不剧烈。其一般规律是大洪水年份下游河道在短时段内产生较剧烈的集中冲刷，枯水年份逐渐回淤。反映了浑河河道在长时段内其纵向演变具有平衡趋向性。由于在河道内大规模采砂等人为干预，已在一定范围内和程度上破坏了这种平衡。上世纪八十年代以前下游河道总体来说是比较稳定的。

1990年至1996年，其间发生了“95大洪水”，浑河闸以上河段发生了强烈冲刷。浑河闸下附近河段也发生了较大幅度冲刷。下游非采砂河段则表现为部分河段冲刷较弱，部分河段冲刷较强。分析认为：浑河闸上、下游采砂段的冲刷是采砂和“95洪水”共同作用造成的结果，采砂的影响是巨大的。“95洪水”则反映了在这场洪水过程中，抚顺以下河道的普遍冲刷的自然规律。

1996年以后，浑河来水来沙为偏枯时段，浑河闸下仍发生剧烈下切。这与“95洪水”后浑河闸下游采砂规模和强度超常增长直接相关。其影响范围不只局限在H45号断面以上。浑河闸下河床下切的主要原因是闸下河道内采砂。

此外，抚顺、沈阳河段河床的严重下切和抚顺、沈阳段修建了大量的拦河工程，使得浑河来沙量沿程被拦截，通过浑河闸下泄的低含沙量洪水，亦加剧了闸下河道的冲刷。

点绘浑河H30～H51段1982年、2005年河道实测深泓纵段、2001年、2005年枯水期实测河槽水边线纵断、以及1995年，2005年实测洪痕纵段可以看出，1982年实测河底线比较平顺，而在河道集中采砂段（H40～H51），2005年实测河底则出现大幅度的下切。1995年实测洪痕线比降趋势接近枯水年份的1982年实测河底纵段，与2005年洪痕线趋势略有差别。究其原因，由于在1982—1995年期间下游河道采砂规模较小，下游河道以自然演变为主，人为干预较小，把一场洪水按河段可划分为不同量级的恒定均匀流洪水，其水面比降将会与河底比降基本一致，因此1982年河底线与1995年洪痕趋势接近。而2005年洪痕线由于浑河闸附近河道大规模采砂的影响，其水面比降与1982年河底趋势有所不同。

实测枯水期水边线能较客观的反映现状河道河底的地形条件，可以看出，2001年枯水期水边线趋势较陡，2005年枯水期水边线趋势明显平缓，反映了自2001年以来采砂对闸下河道下切的严重影响。

在闸下（H40～H51）河道大规模采砂之前，1995年洪痕趋势线能一定程度反映当时河底趋势，2005年洪痕趋势线虽也能一定程度反映洪痕趋势与现状河底的关系，但由于受采砂影响，河道内存在大量采砂深坑，使得洪峰进入闸下河段出现一定程度的坦化，尤其在采砂集中河段，实测洪痕线趋势与实际河底存在较大出入，不宜作为设计河底线。

经综合分析，H40～H51河段，2005年枯水期实测水边线，基本为死水期间河道地形的真实体现，较为准确的反映现状河道地形基本特征，可认为是2005年大水和河道采砂叫停之后的现状平均河底线。分析下游H1～H39河段历年平均河底，点绘1982年、1996年、2005年和2011年H39断面以下河段平均河底线，可以看出历年平均河底线保持了较一致的趋势，其中H40以下2005年平均河底线同H40以上2005年枯水水边线平顺衔接，因此，规划认为采用2005年枯水期实测水边线作为本次补充规划的设计河底线是合适的。

这次补充规划设计河底线的调整范围为采砂比较集中的H40～H51河段，H40以下河段基本没有采砂，河道变化较小，设计河底线仍与原《浑河初设》中的设计河底保持一致。按照新确定的设计河底线推算到浑河闸下H51断面，H51断面设计河底高程为21.35 m，比现状浑河闸底板31.5 m高程低10.15 m。

2 设计河底稳定性分析

2.1 河道横向演变分析

沈阳河段自上世纪80年代中后期开始大规模采砂，不同时段重点采砂部位有所不同。“95”洪水前，浑河采砂主要集中在浑河闸以上主城区河段，“95”洪水后该段采砂量趋于减少，部分河段已停止采砂。此后，浑河闸下河段采砂强度剧增，至2005年采砂范围达28 km。2007年沈阳市政府颁布河道采砂管理办法之后，闸下河段采砂基本停止。

套绘浑河闸～大埃金河段1970年、1988年、2007年河道平面地形可以看出，浑河自上世纪70年代至今的近40年间，虽经历了“1995、2005”大水以及闸下河道大规模采砂的影响，但河道平面变化仍然较小，现状闸下三个连续弯道一直存在，弯顶发展也比较缓慢，局部河段河槽拓宽也是受人为采砂影响的结果。浑河闸下现状河道虽然较为弯曲，但总的来说比较稳定，沈阳开始大规模地河道采砂后，造成河道展宽和下切。

分析表明，浑河沈阳城区段自然条件下，河道横向演变并不剧烈。河道采砂是造成河槽展宽和下切的主要原因，此外“95”洪水也对河槽展宽起了一定作用，随着闸下河道采砂逐步被叫停，闸下河道将在长时期保持现有状态。

2.2 河道纵向演变分析

H40以上到H51浑河闸河段，从1982年以来变化较大，尤其是从1995年大水之后，河底逐年下降，特别是在2001年、2005年河底变化剧烈。其中浑河闸下2005年汛后实测最深河底为18.84 m，比1982年的最深河底30.56 m，下切了11.72 m，H44断面2005年汛后实测最深河底为8.08 m，比1982年的最深河底23.38 m下切了15.3 m。究其原因固然有1995年、2005年大水的冲刷影响，但这样剧烈的河床变化主要还是采砂所致，而且浑河的砂场主要分布在H40断面以上河段，H40以下砂场分布很少，同样都经历了95年、2005年大洪水，而河床变化却差别很大，这就是H40以下河床变化较小，H40以上河段河床剧烈下切的主要原因。

上述现象反映了沈阳河段河床下切是由采砂和大洪水共同作用的结果，并不能真实反映浑河沈阳段的自然演变规律。通过与其它河段的类比分析，可初步看出浑河河道在长时段内其纵向演变具有平衡趋向性，即在连续枯水年段，河床逐渐淤积，遇大洪水则在短时段内产生较剧烈的集中冲刷。人为干预可在一定范围内和程度上破坏这种平衡，其中河道采砂是造成主河槽下切展宽的最主要因素。

2.3 闸下河段冲淤预测

目前闸下段河道大规模采砂也已基本停止，受河道蓄水和前期河道过度下切影响，未来中小水年份该段河道将趋向淤积。

根据断面套绘估算，大埃金至浑河闸河段设计采用的规划河底与现状河底之间可淤积泥沙2 731万m3。统计沈阳站自大伙房建库后45年实测悬移质泥沙资料，多年平均输沙量56.86万t。去除大洪水年份1960和1995年（按不发生淤积考虑），沈阳站其余43年平均年输沙量为44.46万t，折合34.2万m3。按沈阳站输沙量全部淤积，估算这一空间约可淤积80年。如考虑浑河闸以上及抚顺河段的淤积空间，则淤积年限会更长。因此工程设计采用的规划河底线是安全的。

3 设计主槽宽度分析

虽然浑河闸下主槽宽度较1980、1990年展宽较大，但考虑到浑河少沙河流的特性，主河槽回淤可能性较小，因此，设计中可暂不考虑主河槽演变情况，以现状主槽作为水力计算中采用的主槽。

4 结语

浑河闸下至大埃金段堤防设计防洪标准100年一遇，水力计算中采用的设计地形为最不利情况下的1980年以后淤积地形，实际情况下很难恢复成设计地形。因此计算中采用的地形是偏于安全的，不会造成堤防工程标准不足的情况发生。综合分析，笔者认为分析中选择的浑河闸下设计地形是安全、合理的。