黑河干流金塔鼎新段河道治理探究

2018-05-04仲伟

陕西水利 2018年2期

仲伟

（甘肃省金塔县水务局，甘肃酒泉 735300）

为了从根本上做好河道治理，必须从河道河势演变、河道流量和河床组成等形态特征进行分析，对未来河床发生的变化进行预测，制定相应的治理措施，确保河道治理工程长治久安。

1 工程概况

黑河干流金塔鼎新段地处黑河下游，从金塔县大墩门引水枢纽处穿越境鼎新灌区绿洲，全长98.1 km。该河道比降变缓，该河段平均比降0.5‰～1.0‰。滩槽高差为0.3～1.5 m，河宽500～1400 m之间，平均宽度约960 m，为宽浅型砂质河床。河道岔道众多，主流左右摆动，受沙漠入侵，河床内滩多叉多，流速缓慢，泄洪条件极差，河岸随地形自然形成，河堤低矮、质地松软。金塔县鼎新灌区居民区和农田以及水利工程设施、依黑河两岸分布，洪水冲刷对堤破坏较大，严重危及沿岸人民生命及财产安全。

2 鼎新段河道河势演变分析

2.1 历史演变分析

黑河干流自正义峡以下为下游，流经金塔鼎新绿洲，向北流注入居延海。治理段河道河宽500～1400 m，河床平均比降为0.5‰～1.0‰。河道水流分散，主流不稳，弯道较少，河岸、河床由砂砾石层及砂土层组成，结构松散，易受水流冲刷，形成现有河道，属典型平原游荡型河道。

2.2 河道造床流量分析

造床流量按平滩水位法或直接用年平均流量、日平均最大流量、10%～20%（较大河流）或50%（较小河流）频率的洪峰流量进行对比确定。由于本河段年平均流量较小、枯水期较长、洪枯水流量相差悬殊和无稳定中水期的特点，本次分析造床流量选用10年一遇洪水即50%频率的洪峰流量作为计算值，黑河鼎新段干流段造床流量为278 m3/s。

2.3 河相关系分析

河相关系通常以稳定河宽和断面河相关系数表示。

2.3.1 纵向稳定系数

河床在纵向稳定系数按下式计算：

式中：ζ为宽深比；B为相当造床流量的平均河宽（m）；h为河流平滩水深（m）。

研究表明，该河段河道宽深比在30.98～44.4（详见表1）之间，表明河床变化大，不太稳定。

综合而言，该段河道水流分散，主流不稳，弯道较少，河床不太稳定，属典型平原游荡型河道。

3 工程治理方案

3.1 治理总体原则

根据本河段河道的特性和沿岸分布水利工程设施、紧靠连片农田的特点，按照整治河堤、稳定河势、堵截支流、增强主干等治理原则，本着全面提高河道防洪能力的思路，参照中水、枯水及洪水整治流量，分析整治河宽，根椐实际需要，通过在堤岸修建堤防工程等措施进行整治。

3.2 治理工程规模

黑河干流鼎新段段河道治理工程防护对象为2个乡（镇）8个村庄（组），保护人口1.2万人，保护耕地1.9万亩。经查《防洪标准》（GB50201-94），防护区等级为乡村Ⅳ等，确定防洪标准为10年一遇，相应的洪峰流量Q=849 m3/s。依据《堤防工程设计规范》（GB50286－2013）的规定，堤防工程级别为5级。区域地震基本烈度为Ⅵ度，工程按6度不设防。

表1 治理河段河道纵、横向及综合稳定系数计算成果

3.3 治理河道宽度

治理宽度的确定，不仅要满足防洪的要求，同时考虑河道内水流平面摆动幅度等因素。本次利用多家计算稳定河宽的计算公式，计算稳定河宽。

3.3.1 阿尔杜宁公式

式中：B为河宽，（m）；Q为造床流量（在进行防洪稳定河宽计算时，造床流量取2年一遇洪峰流量，（m3/s）；J为河床平均比降，根据治理河段的实际纵坡平均取值；A为系数，与滩岸和河岸土质有关，表征河岸的稳定情况。其中游荡型河道，A＝1.7。

3.3.2 依据《水利动能计算手册》等统计分析河道和水库的河槽水力几何形态资料，进行分析得出：

式中：B为河宽，（m）；Q为造床流量（m3/s）；

在按照以上公式分析计算的基础上，结合河段的实际情况，综合分析确定治理河宽为1000～1300 m。

3.4 堤岸治理形式

根据鼎新段河道特性和两岸地下水补充造成影响以及生态环境需求等因素，该段河道治理采取为柔性衬砌，堤防护坡及基础均采用铅丝笼块石护砌型式。设计堤高2.5 m，护坡上游面坡比为1∶2，基础上游面坡比为1∶2.5，下游面坡比为1∶2。护坡厚度为0.6 m，基础埋深2.0 m，厚度为0.7 m，河底水平铺砌长度2.3 m。

4 治理效果

黑河干流金塔鼎新段河道治理历时五年分段治理，治理后的河岸工程采用铅丝笼为主的柔性护岸，减少了该河段黑河调水水量的无效消耗，增加了进入下游河道的水量，为下游的生态用水提供了保障，通透性较好，为流域自然生态环境的修复和遏制生态环境恶化趋势提供了水资源保障。项目实施后堤固河稳，形成良好的水流通道，提高了抗御洪水的能力，有效地减少了洪水灾害和水土流失，大大提高了河道调水效率，对保障黑河水量统一调度和分水目标的实现意义重大。整体工程实施的经济效益、社会效益、环境效益和生态效益都十分显著，对促进项目区社会经济的发展起到至关重要的作用。