分叉型河流分流方案研究比选

王利军， 王丽娟

(1.安徽省水利水电勘测设计院，安徽 合肥 230088；2.安徽水利水电职业技术学院，安徽 合肥 231603)

大沙河流域河流洪水均为山区性洪水，而河道圩口堤防多为砂堤砂基，又未能按设计标准达标，极易溃堤成灾。据记载，自1319年至1949年600余年中，流域内发生较大洪灾有72年。建国以来的大水年如1954、1969、1980、1983、1991、1995、1996、1999、2016年均给当地造成比较严重的洪水灾害。2016年汛期，大沙河流域发生超历史洪水，中下游桐城市，铜陵市枞阳县沿线圩口全部溃破，洪涝灾害损失惨重。

由于近几年柏年河河道无序采砂，采砂量较大，在分叉位置尖刀咀以下柏年河采砂比较严重，河道下切严重，底高程降低明显，造成柏年河水位下降明显。同时造成上游来水主要通过柏年河下泄，人形河已不过流，人形河仅有下游区间径流，河道发生较为剧烈的演变，汛期人形河逐渐丧失分洪能力，河道水生态被严重破坏，同时导致柏年河分洪压力增大，下游堤防常有险情出现。为进一步治理大沙河水患，确保河道正常行洪，本次研究结合河道现状河势以及未来河道河势演变情况，科学合理分析河道特征参数，通过实测水位和流量资料对现状河道糙率进行拟合试算，结合河道比降，河道断面等有关资料对河道水位进行推算，并对拟定的分流比方案进行试算，最终选定合适的疏浚方案与分流比方案。

1 方案论证

大沙河主干柏年河上段近些年不断采砂，再加上水流冲刷，柏年河河床不断下降，人形河进口段河床淤积，导致柏年河河床平均低于人形河河床3.5m左右，柏年河尖刀咀处河底高程35.5m，人形河尖刀咀处河底高程39m左右。在分叉河段处河床高程相差3.5m，现状人形河一般洪水年份基本不分流，20年1遇洪水分流比也仅有6%左右。人形河分流主要目的是①降低柏年河洪水位，减轻柏年河防洪压力，发挥人形河原有的分洪功能；②满足人形河生态用水需求，现状人形河进口段，河流的生态环境遭到破坏，人形河分流后，河流的生态环境将逐步得到改善；③满足下游沿河灌溉用水需求。

(1)假设方案。本次结合人形河与柏年河现状过流能力以及河道现状，在合理分析基础上提出的方案如下：①疏浚方案。方案1底宽30m；方案2底宽50m；方案3底宽70m。②分流比方案。方案1为1∶9；方案2为2∶8；方案3为3∶7。

(2)试算过程。本次水位推算采用河道水力分析模型-HEC-RAS是针对一维恒定/非恒定流的水力模型，可用于明渠河道流动分析。本次结合大沙河治理中河道整治过程中河道壅水高度、流速变化因素，对河流防洪水位进一步分析。①起推水位。按照菜子湖20年1遇水位14.88m；②上游区间来水设计流量：本次采用20年1遇设计流量2130m3/s；③糙率:本次结合河道情况，糙率取为0.025。通过试算底宽30m，分流比1∶9；底宽50m，分流比2：8，疏浚70m，分流3∶7，3种组合能保证在尖刀咀位置两河水位保持一致，水位成果如表1所列。

表1 疏浚与分流比方案组合成果统计表

(3)推荐方案。结合工程实际，与河道堤防堤脚距离在80m，为确保堤防安全，本次底宽按照70m疏浚后，距离堤脚位置较近，对堤防稳定性造成影响，鉴于1∶9分流方案该方案分流效果不明显，为保证疏浚段行洪能力和堤防安全，本次选用底宽疏浚50m，分流比2∶8作为本次研究推荐方案。

2 结 论

通过对不同方案对河流水位进行试算，选用底宽疏浚50m，分流比2∶8方案作为本次河道防洪治理工程推荐方案。

本次分流比方案建立在数值分析的基础上，是在理论基础上进行研究分析，还需下一步工作中结合模型试验对分流比确定进行模拟。

人形河河道疏浚后，分流比按照2∶8进行分流，随着河道河势演变，河道如何通过相应的工程措施维持人形河与柏年河2∶8分流比方案，还需进一步研究。