江西新干县湄湘河拦河坝防洪分析及评价

刘庆安

（新干县水利局，江西 吉安 331300）

新干县位于江西省中部、鄱阳湖生态经济区范围内，是吉安市的“北大门”，是国家商品粮基地和副食品基地。新干县城东新区湿地公园景观坝工程位于新干县湄湘河干流下游，是一座以生态为主，兼顾排洪的抬水工程，等别为Ⅳ等。抬水坝、堤防为4 级建筑物，按照20 年一遇洪水设计，下游消能防冲按10 年一遇洪水设计，临时建筑物为5 级。

工程建成后，可扩大城东新区湿地公园水域面积，抬升河道水位，减少河滩沙地裸露面积，与即将完成的湄湘河两岸防洪堤工程一起，共同改善城区河段的水景观，形成城区两岸湖光山色的湿地地理风光，提高市民生活质量，提升新干县城的城市品位。本文围绕湄湘河拦河坝展开防洪分析与评价。

1 河道基本情况

1.1 河道概况

湄湘河系赣江一级支流，发源于新干县麦斜镇的大富坪村，由东南向西北，流经新干县的鸡峰、洋湖、桁江、善政、于新干县金川镇南部塔下从右岸汇入赣江。河床多为卵石及粗砂，全流域面积19l km2，主河道长30.4 km，河道纵比降1.49‰，流域多年平均降水量1500.0 mm，流域内建有下湖等4 座小（一）型水库。

坝址区属侵蚀堆积平原地貌，坝址位于湄湘河Ⅰ级堆积阶地，场地地形相对平坦，河床底标高为28 m～30 m。坝址处河面宽枯水期一般在10 m～20 m 左右，洪水期河面宽25 m～35 m。水流不受两岸约束归槽，洪水期漫滩严重，河床由细砂、卵石组成，河岸岸坡为粉质粘土，滩地杂草丛生。

1.2 水文气象特征

（1）泥沙特征

湄湘河属少沙河流，多年平均含沙量0.09 kg/m3，最大含沙量接近1.62 kg/m3，最小含沙量接近于零。多年平均悬移质输沙量7.5×104t，输沙量的年内分配与径流量的年内分配基本一致，呈现多水多沙，少水少沙的规律，但汛期输沙比输水更为集中，汛期4 月～6 月输沙约占全年输沙总量的60%，仅6 月份就占了全年输沙总量的27%，相当于中、枯水期8 个月的输沙量，汛后输沙量显著减少，河水较清澈。

（2）气象特征

湄湘河流域属亚热带湿润季风气候，具有四季分明，气候温和，雨量充沛，光照充足的特点。据新干县气象局降水资料统计，多年平均降水量1500 mm，降水量年际变化比较大，最大年降水量为1954 年的2585.5 mm，最小年降水量为1963 年1060.7 mm，最大年降水量是最小年降水量的2.44 倍。降水量年内分配亦不均匀，降雨主要集中在4 月～6 月，约占全年降水总量的50%左右，11 月～12 月降雨很少，仅占全年降水总量的7%。

2 水文分析计算

2.1 设计洪水

2.1.1 新干水位站设计洪水位推求

根据新干水位站1951 年～2011 年实测年最高水位，加上1876 年（40.17 m）和 1915 年（40.03 m）的调查洪水组成不连序系列，计算新干水位站频率洪水位成果见表1。

表1 新干水位站频率洪水位计算成果表

由表1 得，新干水位站20 年一遇洪水位37.73 m，10 年一遇洪水位37.0 m。

2.1.2 湄湘河设计洪水

（1）流域特征参数和设计暴雨

湄湘河流域集水面积191 km2，河长29.2 km，河道平均比降J=1.28‰。各时段暴雨均值及CV值由2010 年《江西省暴雨洪水查算手册》（以下简称《手册》）查得，具体见表2。

表2 湄湘水流域设计点暴雨成果表

（2）由设计暴雨推求设计洪水

按《手册》要求采用瞬时单位线法推求设计洪水[2]。瞬时单位线法计算以1 小时为一个时段进行设计暴雨时程分配,由瞬时单位线计算分区图知,该工程在第Ⅳ区，产流分区也是Ⅳ区。经计算,得到流域地表洪水过程线,加上地下径流即为设计洪水过程线，各频率洪水成果见表3。

表3 瞬时单位线法推求设计洪水成果

2.2 水库泥沙淤积分析及回水计算

2.2.1 水库泥沙淤积分析

新干县城东新区湿地公园景观坝工程水库属河道型水库，无调节性能，对悬移质泥沙的拦蓄作用较小。该工程渠流量大、底板高程低，为减轻汛期防洪压力，行洪期间放下钢闸门泄洪、排沙。洪水期间河道流态改变小，有利于泄洪排沙，上游来沙量基本不会在库区内淤积。因此，坝址上游来沙对水库回水水面线影响很小。

2.2.2 水库回水

新干县城东新区湿地公园景观坝工程河段长度约为5.3 km，其间无大的支流汇入，因此各断面流量均采用坝址相应各频率的设计洪峰流量。糙率系数：采用0.035。起推水位：控制断面分为两个即新干水位站及坝址，新干水位站起推水位为37.73 m，工程建设前坝址起推水位由20 年一遇设计流量查坝址水位流量关系曲线得到，建库后坝址起推水位采用坝前水位（景观水位或调洪高水位），水面线计算成果见图1和表4。

图1 湄湘河20 年一遇及多年平均流量水面线图

表4 湄湘河20 年一遇及多年平均流量水面线成果表 单位：m

2.3 河槽冲刷分析计算

2.3.1 河槽一般冲刷计算

湄湘河景观坝建设后由于洪水流态较天然流态发生改变，河槽冲刷加剧，河槽下切，依据《电力工程水文勘测计算手册》提供的有关公式计算河床一般冲刷，坝址断面采用非粘性土河床一般冲刷计算公式[3]：

式中：Hp为冲刷后最大水深，m；K' 瞬时单位线计算分区图单宽流量集中系数；B、H 瞬时单位线计算分区图平滩水位时河槽宽度和河槽平均水深，m；Qs瞬时单位线计算分区图坝址建设后河槽通过的设计流量，m3/s；μ 瞬时单位线计算分区图坝址建设后水流侧向压缩系数，查表采用0.98；Bc瞬时单位线计算分区图坝址建设后过水净宽，m；D 瞬时单位线计算分区图河槽泥沙平均粒径，mm；E 瞬时单位线计算分区图汛期洪水含沙量系数，采用0.46；Hmax为河槽最大水深，m；Hc为河槽平均水深，m。

由上式计算建湄湘河景观坝后一般冲刷深度为1.95 m～2.82 m，局部冲刷主要发生湄湘河景观坝前沿周围，一般冲刷深度见表5。

表5 不同频率一般冲刷成果表

2.3.2 河槽局部冲刷分析计算

景观坝建成后由于改变了洪水的流态和流速,对坝址上下游岸坡会产生较明显的冲刷[4]，一般计算公式为：

式中：α 为水流方向与岸边夹角，°；m 为岸坡边坡系数，m 取2.5；d 为河床土壤粒径，m；Vb为断面压缩后的断面平均流速；g为重力加速度。

表6 不同频率旁侧局部冲刷成果表

3 防洪综合评价

（1）根据回水分析计算，景观坝建成后，在遭遇20 年一遇洪水时，坝址断面相对天然情况下最大壅高为0.03 m，影响范围为坝址上游湄湘河1000 m 范围内。对新干县城防工程影响轻微。

（2）景观坝建设后，回水长度范围内无排涝站，而对坝址下游湄湘河出口的城南排涝站没有影响。

（3）项目建设后水流影响仅仅发生在坝址附近，主流线走向与原河道基本一致，工程建设前后水流动力轴线无明显变化，河势基本稳定。湄湘河景观坝建设后，河段深槽冲刷，断面形态变化较小，对行洪无不利影响。

项目建设后河段内大部分流速无明显变化，只在坝址附近局部河段流速增加，但影响范围仅在湄湘河景观坝下游的很短距离内，其他区域流态平顺，流向没有变化，对于河势稳定基本没有影响，不会对河道沿岸护岸和湄湘河圩堤安全造成影响。

（4）工程项目建设施工场所不占用防汛道路和圩堤，只要按照防汛预案及听从防汛指挥部门的调度，不会给防汛抢险带来影响，同时，工程项目建成后，也不会给防汛抢险带来不利因素。

4 结论与建议

4.1 结论

（1）项目实施后，由于行洪断面面积减小很，河槽流速加大甚小，所以对河道安全行洪有轻微影响。

（2）景观坝建成后，在遭遇20 年一遇洪水时，坝址断面相对天然情况下最大壅高为0.03 m，影响范围为坝址上游1080 m内，对新干县城防工程影响轻微。

（3）本项目实施期间和建成后，不占用防汛抢险交通道路，不会对防汛抢险产生不利影响。

（4）本工程实施后不改变河道原有径流分配过程，不改变项目上下游河段洪水的沿程水位。

4.2 建议

由于景观坝建设过程中破坏了河道两岸的岸坡，在建设完景观坝后，应该对上下游100 m 堤基或岸坡进行固脚和块石护坡，初步估算浆砌块石的工程量为600 m3，恢复到原设计达到的要求，避免由于建景观坝后下游产生漩涡水流，导致河岸或堤防冲刷。特别在施工期要注意堤防安全，不得随意开挖堤防。如在施工期遇到较大洪水，应停止施工，以免防碍整体防洪部署。