沙河漯河至平顶山航运工程西陈枢纽对河道行洪的影响分析

    宋新宇

    摘 要：沙河漯河至平顶山段航运工程，起自规划的河南省平顶山市叶县港区，沿沙河自西向东，终点为漯河船闸，线路全长95.56km。沙河漯河至平顶山段航运工程在沙河北汝河汇入口（岔河口）下游1.8km处布设西陈枢纽工程。本文针对西陈枢纽的建设对河道行洪、河势演变等方面的影响进行分析探讨。

    关键词：西陈枢纽;河道;行洪;影响;分析

    中图分类号：TV61? ? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ? ? ? 文章编号：1006—7973（2019）01-0055-02

    1概述

    沙颍河是淮河的最大支流，发源于河南省鲁山县，由河南省腹地自西向东横跨豫皖两省。沙颍河干流河道全长620km，全流域面积36651km2，其中河南省境內长410km，流域面积32539km2。沙颍河是一条通航历史悠久的天然航道，历史上曾是著名的鸿沟水系和南北大运河的重要组成部分，曾为中原地区的社会经济、历史文化、军事发展和物质交流发挥过重要作用。新中国成立后，沙颍河航运得到长足发展，但是自上世纪五十年代末以来，由于在上下游先后建有昭平台、白龟山水库和马湾、逍遥、黄桥、周口、沈丘、阜阳及颍上等地相继兴建了拦河节制闸，除阜阳闸配有100吨级简易船闸外，其余均未配套建设过船设施，致使原来通航的沙颍河航道被截成几段，沙颍河河南境内几乎全线断航。

    为了全面恢复沙颍河航运，在河南、安徽两省的共同努力和国务院的大力支持下，沙颍河复航工程1982年纳入原交通部《淮河流域航运规划报告》，1987年纳入《淮河流域航运规划要点报告》，1995年列入《全国内河水运主通道总体布局规划》。沙河漯河至平顶山航运工程被列入《河南省公路水路交通运输“十二五”发展规划》，规划航道等级四级。沙河漯河至平顶山段航运工程，起自规划的平顶山港叶县港区，沿沙河自西向东，终点为漯河船闸，线路全长95.56km。沙河漯河至平顶山段航运工程在沙河北汝河汇入口（岔河口）下游1.8km处布设西陈枢纽工程。

    西陈枢纽工程主要建筑物为西陈节制闸和西陈船闸。西陈节制闸按沙河20年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核，下泄流量均为3500m3/s。闸室总净宽为120m，共分10孔，单孔净宽12m，闸底板顺水流方向长度为30.0m，底板高程60.0m。水闸采用两孔一联结构，共设5联。水闸边墩厚度1.2m，中墩厚度1.4m，缝墩厚度2.4m，水闸总挡水宽度139.0m。西陈节制闸按2级建筑物设计，水闸闸室、闸身两侧岸墙等主要建筑物按2级建筑物设计，上、下游翼墙等次要建筑物按3级建筑物设计。

    水工建筑物主要包括闸首、闸室、导航墙、靠船墩及护岸。主要建筑物级别划分：上、下游闸首及闸室段为主要建筑物，水工建筑物级别为2级;导航墙、靠船墩、驳岸等为次要建筑物，水工建筑物级别为3级;临时工程水工建筑物级别为4级。

    2河道行洪影响分析

    2.1水文成果的采用

    根据《河南省沙颍河流域防洪规划报告》，西陈枢纽所处河道设计流量为3500m3/s。

    2.2河道设计洪水位推算

    洪水水位采用天然河道推求水面线法推求，以马湾作为起始控制断面，起始水位68.85m，河道糙率主槽采用0.025，滩地采用0.03，推算得西陈枢纽所在断面20年一遇天然洪水位为73.92m。

    2.3施工期洪水计算

    2.3.1汛期施工洪水

    西陈枢纽需要跨年度施工，施工期汛期5年一遇洪水流量为2400m3/s，10年一遇洪水流量为3000m3/s。

    2.3.2非汛期施工洪水

    马湾水文站与拟建西陈枢纽相距约27km，区间虽有季节性灰河汇入，但其流量很小，可忽略不计。西陈枢纽施工期设计洪水直接采用马湾水文站水文系列进行计算。经计算，非汛期10月～次年5月，5年一遇洪水流量647m3/s，10年一遇洪水流量1060m3/s，20年一遇洪水流量1500m3/s。

    2.4枢纽泄洪闸过流能力复核

    根据西陈枢纽设计成果，西陈节制闸采用开敞式平底闸方案，闸室总宽139m，共10孔，单孔净宽12m，闸室底板为60.00m，水闸采用弧形钢闸门。

    枢纽过流能力计算采用《水闸设计规范》（SL265-2016）推荐的附录A中高淹没度泄水闸过流能力公式进行复核。

    经计算：西陈枢纽泄水闸在20年一遇洪水水位下过流能力为3700m3/s，大于河道20年一遇洪水流量3500m3/s，枢纽泄水闸泄流能力满足流量要求。

    2.5枢纽工程施工期对洪水的影响分析

    本工程拟采用土石结构，导流标准20年一遇，围堰标准按10年一遇。导流明渠断面型式为复合式断面，渠底宽30m、底高程为62.5～60.5m，导流明渠边坡1：2.5，在66.5m和71.0m分别设置3m平台，平台后沿以1：2.5边坡开挖至地面线。经计算，导流明渠过流能力为1500m3/s、水位70.9m，满足非汛期20年一遇洪水1500m3/s过流量的要求。第一年汛期由导流明渠和原河槽共同承担防洪任务;第二年汛期，由导流明渠和具备过流能力的节制闸共同承担防洪任务;第三年，防洪任务由节制闸承担;本工程施工期间汛期和非汛期均能满足过流要求。

    2.6壅水分析

    西陈枢纽泄水闸布置于沙颍河主河槽内，闸墩、边墙占用行洪断面，缩窄河道行洪断面，两岸及中间连接段也将占用行洪断面。与此同时，枢纽的建设将原河道断面改变成矩形，并开挖新的导航通道，又增加了部分行洪断面，扩大过流能力，引起工程前后河道水位的变化。

    设计流量3500m3/s时闸上游水位74.15m，下游水位73.92m，壅水高度为0.23m。一般情况下，平原区水闸的过闸水位差可采用0.1～0.3m。节制闸汛期壅水高度为0.23m在0.1～0.3m范围内，数值合理。

    3河势影响分析

    西陈枢纽的建设改变了原河道局部河势，导致水流流势、流态的改变。西陈枢纽节制闸工程上游进口采用了护岸、铺盖等措施，下游设置了消能防冲设施并采取了固岸导洪措施，工程建设对河道冲刷的影响仅限于海漫末端以下部分区域。海漫末端冲刷深度按《水闸设计规范》中B.3.1河床冲刷公式进行计算。

    经计算，上游护底首端冲刷深度为2.19m，大于上游护底首端齿墙深度1.2m，齒墙深度不够;下游海漫末端冲刷深度6.76m，如按此设置防冲槽深度，既不经济，施工也困难。此情况下，一般取防冲深度1.5～2.0m，防冲槽底宽约1～2倍槽深。西陈枢纽节制闸下游海漫末端防冲槽深3m，底宽6m，符合技术要求。

    西陈枢纽节制闸在非汛期蓄水，在汛期开闸泄洪。沙河非汛期输沙量较小，并且上游建有白龟山和昭平台两座大型水库，基本上拦截了上游来沙量，因此蓄水期淤积量较小;汛期行洪时虽然泥沙含量较大，但因行洪前期对河道冲刷，后期淤积，对河床的冲淤基本平衡。河道蓄水期间，由于河道岸坡长时间浸泡，可能会引起岸坡坍塌，进而对堤防带来安全隐患，但通过采取对蓄水河段进行治理、加强河道监测管理力度，可以将这种可能性降低到最小。

    4小结

    4.1施工期对河道行洪安全的影响分析

    施工期通过填筑围堰和开挖导流明渠过流进行施工。节制闸施工时，利用节制闸上下游围堰施工，滩地上导流明渠非汛期洪水泄流。经过计算，导流明渠过流能力满足要求，不影响节制闸的施工，节制闸施工不影响河道的泄洪。船闸施工时，导流任务由节制闸和导流明渠共同承担。过流能力满足要求，不影响河道泄洪。

    4.2工程建成后对河道行洪安全的影响分析

    枢纽工程在泄洪3500m3/s时上游水位壅高0.23m，壅水影响范围约1380m，影响范围内左、右岸堤防堤顶高程分别为75.7m和75.2m，壅水后水位74.15m，两岸堤防超高分别为1.55m和1.05m。根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013），该河段防洪标准为20年一遇，对应堤防级别为4级，安全加高值应为0.6m，波高0.42m和风壅水面高0.002m，堤防超高为0.882m，两岸堤防超高满足规范要求，西陈枢纽的建设对河道行洪安全影响较小。

    沙颍河航运工程通过枢纽工程建设，梯级渠化，可使工程河段节制蓄水，综合利用水资源，促进水利、航运发展，符合《中华人民共和国水法》有关规定;枢纽工程洪水设防标准合适;枢纽工程的选址、平面布置、结构设计基本满足河道防洪、河势稳定的要求。项目不存在影响河道正常行洪及河势稳定的制约性问题，局部问题经设计方案优化或采取相应的补救措施后，可将不利影响降至允许的范围内。

    参考文献：

    [1]《淮河流域综合规划（2012～2030年》. 水利部淮河水利委员会. 2013（1）.

    [2]《河南省沙颍河流域防洪规划报告》.河南省水利勘测设计院. 2001.

    [3]《河南省沙颍河防洪预案》.河南省防汛抗旱指挥部办公室. 2010（5）.