引汉济渭输配水工程涉河防洪评价研究

李宏伟，宋晓峰，王 飞，刘 刚

(1.陕西省引汉济渭工程建设有限公司，陕西 西安 710010；2.黄河水利委员会黄河上中游管理局，陕西 西安 710021)

洪涝灾害频繁历来是中华民族的心腹大患，防洪安全事关人类生存、经济发展、社会进步，我国在大力发展防洪工程措施的基础上，施行了一系列涉水法律法规政策，进一步完善了防洪减灾体系[1]。随着社会、经济的快速发展，河流岸线开发利用速度加快，大量涉河项目的兴建势必对河流河势稳定和防洪安全带来影响[2- 4]。涉河建设项目主要是指在河道管理范围内修建的跨河、穿河、渡口、取水等非水工程设施。不同类型的建筑物，对河道和行洪的影响程度和影响形式也各不相同，在进行防洪评价时，应针对河道特点，考虑各类建筑物影响情况，采取侧重点不同的方式进行防洪评价[5- 6]。

陕西省引汉济渭工程是从陕南汉江流域调水至关中渭河流域的省内大型调水工程，主要任务是向关中渭河沿岸的重要城市、县城、工业园区供水，逐步退还挤占的农业与生态用水，促进区域经济社会可持续发展和生态环境改善。引汉济渭二期工程是连接水源与用水户的桥梁和纽带，是引汉济渭工程发挥效益的必要条件，与引汉济渭主体工程具有同等重要地位。目前，国内关于不同涉河项目防洪评价，及各种评价方法和指标的研究颇多[7- 9]，而针对不同河道防洪评价的研究却很少[10]。本文以引汉济渭二期工程为例，针对不同河道演变及管理现状，在总结大量涉河项目防洪评价的基础上，评价过河建筑物对拟建、在建和已成工程，以及对穿越河段河势、行洪、防汛抢险等方面的影响，提出了相应的防治措施和建议。

1 不同河道特征

引汉济渭二期输配水工程中涉及河道主要包括滈河、潏河、浐河、灞河和黑河。各河道特征分述如下，过河建筑物特性见表1。

1.1 潏河、滈河

潏河为沣河右岸一级支流，发源于秦岭北麓终南山甘花溪，呈南北走向。潏河倒虹所在河段河道比降较陡，河段主槽轻微向左岸摆动，水流对左岸有轻微侧蚀，凹岸有崩退现象，河势相对稳定。河床主要为砂卵石，汛期水流较急，河道冲刷严重。滈河是潏河左岸的一级支流，发源于西安市长安区石砭峪。在滈河倒虹处，河床质为沙卵石，主流摆幅小，平面较稳定，河道两岸建有堤防，河道顺直。

1.2 浐河、灞河

灞河发源于蓝田县南九道沟，上游洪水陡涨陡落，水流湍急，中下游河道为平原弯曲型河道，河床为宽浅式断面。灞河桥倒断面河漫滩由砂卵石，局部河床基岩裸露河床宽浅，两岸修有堤防。浐河是灞河的最大一级支流，流程短，纵坡变化明显。峪口以上坡度陡，水流冲刷切割显著，基岩出露，均为砾石河段。多年来渡槽断面处河段平面变化不大，河道基本顺直，河床略有淤积。河道冲淤变化的规律为涨水冲刷、落水淤积，大断面总的趋势有冲有淤，形态没有大的变化，河道基本处于相对冲淤平衡状态。

1.3 黑河

黑河发源于秦岭北麓太白山二爷海，黑河峪口以上为山区段，黑河峪口以下至入渭口为平原段，比降为5/1000，比降上陡下缓。黑河两岸建有规整的堤防，边滩发育，滩槽高差约5～10m。平原段河谷开阔，比降变缓，常有大量推移质中的砂、石呈扇形堆积河床，冲淤变化频繁。在黑河倒虹处，主槽摆动相对明显，但均在堤防内，平面趋于稳定。黑河水库下游建有很多座潜坝，能有效调整水面比降及限制河底冲刷，因此黑河倒虹所在河段河床相对稳定，冲刷很小。

表1 引汉济渭二期工程过河建筑物特性统计表

2 水文计算

2.1 计算方法选取

滈河、潏河均为沣河支流，沣河流域20世纪

30年代起设有秦渡镇、潏河高桥、大峪三个水文站，三站均有较长系列的水文资料。滈河、潏河流域无实测水文资料，参证站选择沣河秦渡镇站。工程断面设计洪水拟采用推理公式法、地区经验公式、水文比拟法等多种方法分析计算，综合比较、合理选定，见表2。三种方法中，经验公式法计算结果最小，其他两种方法计算结果差异不大，结合以往分析成果及流域洪水特性并考虑安全起见，采用推理公式法。

灞河桥倒断面位于马渡王站下游3km，其洪水计算以马渡王站为参证采用水文比拟法进行计算。黑河流域在金盆水库建成前仅有黑峪口1个水文站，水库建成后设立了陈河水文站。当有水文站资料时其洪水计算采用水文比拟法进行计算。

2.2 过河建筑物设计洪水位计算参数选取

在本文中利用谢才-曼宁公式法，计算倒虹穿河断面处的水位～流量关系曲线，根据该曲线查得相应标准下的洪峰流量下的洪水位。在计算过程中需要根据各河流的河道和河床现状选取糙率，依据水边线及深泓点推算水面比降，见表3。滈河、潏河、浐河、灞河和黑河百年一遇断面洪水位分别为480.97、465.60、459.70、419.48、450.90m。

2.3 冲刷计算

河床冲刷由河床自然演变冲刷、一般冲刷和局部冲刷三部分组成。本研究中河道河段冲淤均基本平衡，河床自然演变冲刷均为零。由于建筑物穿河形式的不同，冲刷计算方法也不同，对于滈河、潏河、黑河倒虹工程，建筑物不与河床接触，因此不考虑局部冲刷。对于浐河渡槽、灞河桥倒，在考虑一般冲刷的同时，还要考虑桥墩墩台的局部冲刷，取三者最不利组合作为该断面处的冲刷深，见表4。

表2 过河断面设计洪水计算方法统计表

表3 过河建筑物设计洪水位参数选取

表4 不同河道过河建筑物断面冲刷深度成果对比 单位：m

结合滈河、潏河和黑河倒虹段地质情况，倒虹工程场地地层岩性主要由第四系全新统冲洪积粉质粘土、砂砾卵石组成。故倒虹穿河断面的最大冲刷深度采用非黏性土河床的一般冲刷经验公式进行计算，确定河道断面的最大冲刷深度。计算过程中，河槽泥沙平均粒径根据不同河槽河床组成，采用相关规程计算颗粒平均粒径。由于在设计洪水下，河水不出主槽，因此只需计算河槽部分冲刷。

3 防洪综合评价

3.1 对河道泄洪影响分析

滈河、潏河、黑河3座倒虹施工期设计洪水位均低于分期围堰高程，施工期设计标准下，满足河道行洪安全。各河道倒虹及退水设施均采用大开挖方式，箱涵埋设在河床的稳定层内，在河道内不建设构筑物及其他设施，不挤占河道的行洪断面，在施工完毕后恢复河道原貌，所以工程建成后对河道的行洪不会产生影响。但由于采用大开挖埋管方式施工，采取围堰、导流、开挖等临时施工措施时，工程机械、物料、弃渣及临时工程将会挤占河道行洪断面，会对河道行洪产生一定的影响。

3.2 对现有水利工程及设施的影响分析

滈河倒虹及退水设施由西向东依次穿越滈河左右岸堤防，其中：右岸为堤路结合形式，左岸堤防现状损毁较为严重，工程施工采用大开挖方式，会对两岸堤防产生一定程度的损毁。浐河渡槽、灞河桥倒工程槽墩、桥墩均布置于在建堤防两侧，项目建设不会对河流两岸堤防产生影响。浐河渡槽及灞河桥倒两工程进口退水设施均由西向东进入浐河、灞河河道，施工采用大开挖方式，会对左岸堤防产生一定程度的损毁。黑河倒虹及退水设施由东向西依次穿越黑河右岸堤防、左岸堤防及引石过渭工程供水管线，会对两岸堤防产生损毁。

3.3 对防汛抢险的影响分析

滈河等3座倒虹穿河采用大开挖方式，两岸埋深在5.0m以下，建设施工后，将恢复河道自然状态，并采用一定的生态保护措施，不会对防汛抢险产生影响。拟建浐河渡槽、灞河桥倒工程项目建成后，设计标准30年一遇洪水产生的壅水高度分别为0.06、0.08m，不会对防汛抢险产生影响。

3.4 项目施工对防洪的影响

项目施工期选择在11月—翌年4月，施工围堰等工程会对河道行洪带来一定影响，施工期内在边坡堆积的一些施工物料等，会影响洪水、流冰的顺利下泄。穿河工程均在汛期来临之前完工，各种施工设备均在安全度汛水位之上，所以倒虹施工对河道行洪无较大影响。浐河渡槽、灞河桥倒下部基础设施承台及灌注桩施工采用钻机钻孔，埋设护筒，膨润土拌制泥浆护壁，人工绑扎、焊接钢筋骨架，汽车式起重机吊装，占用河道断面较小，且施工期选在枯水期，对防汛抢险几无影响。

4 结论和建议

不同河道水文计算及防洪评价应根据河道演变特征、河床、河势等因素综合考虑，当有水文站资料时，其洪水计算宜采用水文比拟法，无水文站时，可参照相邻或相似流域水文资料，利用不同方法对比分析，在本文中采用推理公式法。滈河、潏河、黑河3处倒虹、浐河渡槽、灞河桥倒等跨河建筑物的建设对5条河流河床演变、河势变化有较小影响。但会对已成黑河、滈河两岸堤防、在建浐河、灞河左岸堤防局部造成一定损毁。

拟建的黑河、倒虹、倒虹上游峪口以上均有多座水库，倒虹施工期应选择在枯水期(11月—翌年4月)，此时河流来水少、上游水库处于存蓄水状态，河道下泄水量较小。工程施工过程中，应注意对工程的管护，工程附近严禁违法采石、采砂活动，以保证河道顺利行洪，也确保工程自身安全。施工结束后，应对损毁部分进行恢复，尽快恢复河道、河滩地原貌，避免对防汛抢险影响。穿河位置上下游河段，设置保护标志，保证穿越工程的安全。对河道穿越段输水设施在洪水期加强监测，确保工程安全运行。