关于嘉陵江干流防洪治理工程的分析研究

陈晓歌

（水利部陕西省水利电力勘测设计研究院　陕西　西安　700001）



关于嘉陵江干流防洪治理工程的分析研究

陈晓歌

（水利部陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安700001）

摘要文章首先阐述了嘉陵江干流略阳、宁强段河道治理的必要性、工程现状及存在的问题。接着，介绍了设计洪水水面线的计算方法，并对计算结果进行方案比选及合理性分析。

关键词嘉陵江干流;治理;必要性;方法;分析

嘉陵江系长江上游的支流，发源于秦岭。嘉陵江源头存在东、西两源。东源起自陕西省凤县西北凉水泉沟，西源起自甘肃省天水平南川。嘉陵江全长1119km，流域面积159800 km2。陕西境内属嘉陵江上游区，总长154.2km，流域面积9893km2，其中宝鸡市2413km2，汉中市7480km2。

1　河道治理的必要性

略阳、宁强两县均分属嘉陵江和汉江两大流域，其中嘉陵江流域境内人口占略、宁两县乡镇总数的75%，耕地面积占总耕地面积的61%。可以看出，嘉陵江略、宁段的治理对两县国民经济的发展尤为重要。

历年来嘉陵江洪水灾害频繁，逢汛期，洪水时刻威胁着嘉陵江沿岸居民。据《略阳县志》记载，从1448年～1949年的500年间，共发生特大洪水24次，平均20年发生一次特大洪灾。清道光七年，一场罕见大水洗劫县城，毁于一旦，时驻陕西布政使的林则徐来略阳查勘，修复了城廓。截止目前，嘉陵江干流除了略阳县城近年来修建少量堤防，但还没有达到设防标准，其余段落基本没有治理，均为无堤段。

随着略阳、宁强段经济的快速发展，两岸人口、重要设施将越来越多，一旦发生洪水，即使采取积极的抢险、撤离等措施，也会造成停产、减产等损失。为从根本上解决防洪问题，确保两岸人民生命财产安全，保障社会经济健康、快速发展，修建防洪工程是十分必要的。

1.1是建立较完整防洪体系，提高防洪能力的需要

嘉陵江沿线的防护工程主要依靠群众集资投劳兴建，堤防标准低，质量差，未能形成有效的防洪体系，防洪能力薄弱，而嘉陵江（略阳、宁强段）又是我省暴雨洪水的高频高值区，频繁的洪涝灾害给两岸人民的生命财产造成很大损失。因此，必须沿江规划、建设较完整的防洪体系，从而提高略阳、宁强段两岸的防洪能力，为当地社会经济的发展提供保证。

1.2是略阳、宁强段农业经济发展、产业结构调整的需要

略阳、宁强段重点保护范围一是人口密集的城镇，一旦被淹，损失惨重；二是位于河道两岸的滩地及一、二级阶地上的农田。这部分农耕地是条件好的高产稳产田，它在粮食生产和农业经济比重中占有重要的地位。因此，保护这一部分农田不遭受洪水灾害，对解决当地群众的温饱、发展农业现代经济、调整产业结构来说都是十分重要的。

1.3是区域经济社会可持续发展的需要

随着社会经济的发展，略阳、宁强县经济快速发展，但防洪设施建设滞后，时刻影响着当地的发展。刚修好的路面、路基在一次洪水过后便被毁坏，镇政府、重要集镇经常遭淹，临河的工厂在洪水期间被迫停产。

2　防洪工程现状及存在问题

多年来，略阳、宁强两县因财力所致，从未进行过嘉陵江干流堤防工程的系统治理，除了略阳县城有少量堤防工程外，其它干流堤段仍处于自然原始状态，防洪能力也停留在不足5年一遇洪水标准内。表层人工堆积层厚度较大，抗冲能力较差，现状地面高程低，每遇小洪水都会造成不同程度的损失，使得耕地被淹，粮食产量受到影响；学校遭淹，学生停课；沿河工矿企业被迫停产，造成巨大的经济损失；道路被冲毁，集镇供水、变电站等公共设施也遭到不同程度的破坏。每遇汛期，防洪压力大，人心惶惶。

3　河段特性

嘉陵江在汉中境内河段属山溪性河流，两岸山势陡峻，干流河段植被较差，岸坡一般为40°左右。市境内河长154km，平均水面宽约150m～270m，平均比降为1.35‰。河道多呈“U”型，水流湍急，洪枯水位变幅大。沿江两岸阶地不发育，耕地较少。

嘉陵江干流上游因流经山区河谷，蜿蜒盘旋，其两岸多为较坚硬岩石，从而制约了河流横向发展，河弯发展亦比较缓慢。

从河流地貌上看，在西汉水河口以上河段因比降稍陡（约1.7‰），含沙量较少，河床以侵蚀为主，出现一些深潭及深河槽，但局部河段因受河道急弯影响，行洪不畅，形成河床淤积。西汉水汇入嘉陵江后，水流含沙量剧增，加之比降较缓，河床以淤积为主。但在汛期，当行洪流量Q＞3000m3/s时，淤积物多被冲至下游，河道长期以来冲淤基本平衡。唯略阳县城段卡口处2km内，因右岸修宝成铁路及左岸开山采石，大量石渣倾入河道，大洪水后，仍有大块石滞留于河道，使“U”型河床变为“V”型河床，从而加剧了县城防洪压力。

4　设计洪水水面线

4.1计算方法、公式

水面线计算采用能量守恒方程，按全断面计算水面线，其公式为：

式中：

Z1、Z2——上、下游断面水位（m）；

V1、V2——上、下游断面平均流速（m/s）；

α1、α2——动能修正系数；

g——重力加速度（m/s2）；

Q——河段平均流量（m3/s）；—断面间距（m）；

K—河段上、下游断面流量模数平均值，即

A——上、下游断面面积的平均值（m2）；

表1　水面线计算成果

表2　水面线成果

n——河段平均糙率；

ξ——局部水头损失系数。

按上式由下游向上游逐断面推算，可得出各断面的设计洪水位。

4.2河段糙率的确定

嘉陵江干流无直接观测的n值，本次采用“81·8”调查洪水位与相应的过水河道弥合反算，并参考秦岭山区相似河道断面资料，综合分析确定嘉陵江河道的糙率为0.035。

4.3水面线计算

在略阳县城处有三河口（嘉陵江、东渡河、八渡河）交汇，水流复杂，加之县城的重要性，防洪压力很大，在此对该段进行了较详细的分析论证。嘉陵江干流上其余治理河段不连续，本文不做论述。

4.3.1计算断面的选用

本次工程范围涉及到河道断面主要是嘉陵江右岸桩号58+289断面（略阳水文站附近）、嘉陵江右岸桩号58+771断面（嘉陵江与八渡河交汇附近）和八渡河1#断面（八渡河与东渡河交汇后）。

由于嘉陵江桩号58+289断面处河道较窄，壅水严重，从防洪安全等方面考虑，以该断面为县城段的起始断面进行水面线推求。30年一遇洪水水位本次采用嘉陵江略阳水文站实测的水位～流量关系曲线查得，嘉陵江30年一遇洪峰流量Q=7740m3/s，对应的水位为644.47m。

4.3.2水面线推求

根据河道糙率、局部阻力系数、控制断面水位～流量关系曲线和实测的横断面资料，首先计算各个断面的水力要素，再以嘉陵江桩号58+289断面作为推求水面线的控制断面，采用“逐段试算法”推求水面线。

（1）按30年一遇防洪标准，嘉陵江桩号58+289断面控制流域面积19206km2，洪峰流量Q3.33%=7740m3/s，嘉陵江桩号58+771断面以上控制流域面积（其中包括嘉陵江、八渡河与东渡河流域面积）19807km2，洪峰流量Q3.33%=7900m3/s，八渡河洪峰流量Q3.33%=1280m3/s，东渡河洪峰流量Q3.33%=490m3/s，八渡河1#断面以上控制流域面积601.3 km2，采用暴雨法推求得洪峰流量Q3.33%=1687m3/s。

（2）考虑到“一江两河”对略阳城区防洪工程的重要性，根据对洪水遭遇问题的分析，从洪水历时及实际洪水观测情况认为洪峰遭遇的可能性极小，为了验证各种不同遭遇组合下对洪水水面线的影响，计算中以实测的嘉陵江桩号58+289断面作为控制断面，分别按照以下4种洪水组合方案进行计算。

方案①不考虑“一江两河”的遭遇问题，嘉陵江与八渡河交汇后洪峰流量Q3.33%=7900m3/s，嘉陵江略阳水文站Q3.33%=7740m3/s，则八渡河与东渡河交汇后流量Q=7900.7740=160m3/s，此流量达不到2年一遇标准。

方案②是将八渡河与东渡河交汇后作为一个控制流域，采用暴雨法求得洪峰流量Q3.33%=1687m3/s，嘉陵江与八渡河交汇后洪峰流量Q3.33%=7900m3/s，嘉陵江略阳水文站流量Q3.33%=7740m3/s。

方案③也是将八渡河与东渡河交汇后作为一个控制流域，采用暴雨法求得洪峰流量Q3.33%=1687m3/s，嘉陵江略阳水文站流量Q3.33%=7740m3/s，则嘉陵江与八渡河交汇后洪峰流量取Q3.33%=1687+7740=9427m3/s。

方案④是将嘉陵江与八渡河交汇后的洪峰流量取三者之和，即Q3.33%= Q嘉3.33%+ Q八3.33%+Q东3.33%=7740+1280+490=9510 m3/s，八渡河与东渡河交汇后洪峰流量的Q3.33%= Q八3.33%+Q东3.33%=1280+490=1770m3/s。各种不同遭遇情况下的水面线成果见表1。

方案①比较切合实际，嘉陵江汇流历时远大于八渡河，同频率洪水遭遇的可能性甚小，东渡河、八渡河的汇流历时不同，所以两河的洪峰流量同频率的机会也是非常罕见的，而且从已发生的1964年、1981年、1984年及1990年大洪水实际情况看，洪峰过嘉陵江峡谷（卡口）段的先后次序是东渡河、八渡河、嘉陵江。故本次设计采用第一种方案。

采用第一种方案计算的水面线成果见表2。

4.4水面线计算成果合理性分析

为了验证本次推求水面线的合理性，进行了洪水痕迹调查，距今能够调查到的较大洪水为1981年8月18日的洪水。由于嘉陵江干流堤防工程较少，人口居住不集中，有些段落无法调查到洪水痕迹。

经过多次现场调查，在白雀寺镇调查到“81·8”洪痕。该场洪水在略阳水文站实测流量为8630m3/s，对应频率50年左右，根据各站频率曲线，经查8630m3/s流量在谈家庄站频率为120年，在新店子为20年一遇，可见对于同一场洪水自上而下对应频率逐渐减小，从而可以得出结论“81.8”洪水在白雀寺镇频率应该小于50年大于20年。该场洪水在略阳水文站实测水位为645.92m，在白雀寺镇没有81.8洪水实测流量，按面积比拟法推求流量为8989 m3/s，查水位流量关系曲线水位为623.64m，调查水位为623.36m。本次计算20年一遇洪水流量7092 m3/s，计算水位为621.91m。30年一遇洪水流量8027m3/s，水位为622.77m。计算和调查的水位比较接近，说明本次推求水面线时确定的糙率、比降较合适。水面线成果是合理的。

5　结论

笔者浅谈了嘉陵江干流（略阳、宁强段）设计洪水水面线的计算方法，并对计算结果进行方案比选及合理性分析。由于受自然地形条件、社会发展现状的制约，嘉陵江及其支流上没有修建水库蓄水工程，因而不能有效的拦蓄洪水，削减洪峰流量，一遇洪水常造成大的洪水灾害。早期修建的一些防洪工程主要是堤防工程和护岸工程，标准低，且以城镇段、交通干线段为主。所以，嘉陵江（略阳、宁强段）防洪安全隐患极其突出，对其进行治理是十分必要的。

防洪工程是重要的基础设施，是生态环境建设的重要组成部分。通过对嘉陵江干流防洪治理工程的实施，提高了保护区抵御洪水的能力，将减轻洪水对河道沿岸造成的灾害。它在保障略阳、宁强县社会稳定、经济稳步增长、改善人民群众生活、提高人民的生存质量方面发挥着重要的作用。陕西水利

参考文献：

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[3]黄继艳.河道治理规划设计方法及若干措施[J].黑龙江水利科技，2014（11）：71.73

（责任编辑：阙嘉雯）

中图分类号：TV882.2

文献标识码：B