洪汝河治理工程航道通航條件影響評價

原賀軍 孫曙光

【摘 要】 為優(yōu)化洪汝河治理工程方案設(shè)計(jì)，介紹綜合性水利整治工程對航道通航條件影響的評價方法，并針對評價過程中的關(guān)鍵點(diǎn)提出應(yīng)對措施，實(shí)現(xiàn)水資源綜合利用，給同類工程開展航道通航條件影響評價工作提供參考。

【關(guān)鍵詞】 洪汝河;河道治理;航道;通航條件;橫向流速

1 工程概況

洪汝河是淮河一級支流，是淮河北岸跨豫、皖兩省的骨干排水河道。根據(jù)國務(wù)院批準(zhǔn)的《淮河流域防洪規(guī)劃》《淮河流域綜合規(guī)劃（2012―2030年）》，洪汝河治理工程為上述規(guī)劃的近期實(shí)施項(xiàng)目。洪汝河治理工程共涉及汝河、大洪河、洪河分洪道等3條河流，主要任務(wù)是：通過整治河道和加固堤防，提高洪汝河流域的防洪除澇能力，形成較完善的防洪除澇減災(zāi)體系，使汝河宿鴨湖以下干流、大洪河及洪河分洪道防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到20年一遇，除澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到5年一遇。

洪汝河治理工程主要建設(shè)項(xiàng)目有：

（1）河道疏浚工程。按5年一遇除澇標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)挖河道，疏浚河道總長度為97.9 km，其中大洪河74.64 km，汝河23.26 km。

（2）護(hù)岸工程。河道險工處理35處，長11 452 m，其中：大洪河4處，長1 700 m;洪河分洪道13處，長5 012 m;汝河18處，長4 740 m。

（3）堤防工程。按20年一遇標(biāo)準(zhǔn)整治堤防，退建局部堤距較窄段堤防，對未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的堤防進(jìn)行加高加固。

（4）涵閘、泵站工程。新建、重建、加固、拆除各類建筑物共108座，其中排澇涵閘79座（大洪河15座、洪河分洪道26座、汝河38座），灌排泵站29座（大洪河灌排站2座、洪河分洪道排澇站17座、汝河排澇站10座）。

2 評價方法及過程

在洪汝河治理工程涉及的3條河流中，汝河航道規(guī)劃等級為Ⅴ級，洪河航道規(guī)劃等級為Ⅳ級。評價擬建河道疏浚工程97.9 km，擬建護(hù)岸工程22處，擬建堤防工程12處，重建和新建44座涵閘、12座泵站等涉航工程對航道通航條件的影響。

需重點(diǎn)評價設(shè)計(jì)流量較大且距航道較近的涵閘及對航道通航條件影響較大的新建護(hù)岸工程，并結(jié)合航運(yùn)需求，對設(shè)計(jì)方案提出優(yōu)化建議。對航道通航條件影響較小或?qū)降劳ê接欣墓こ蹋约安辉诤降辣Ｗo(hù)范圍內(nèi)的其他工程，僅作簡要評價。

2.1 涵閘及泵站

設(shè)計(jì)流量大于50 m3/s且距航道較近的涵閘工程有汝河重建肖劉河閘、重建李樓閘，大洪河新建西湖港閘。重點(diǎn)評價這3座涵閘，并構(gòu)建二維水流數(shù)學(xué)模型，計(jì)算橫向流速分布情況，分析涵閘運(yùn)行對通航水流條件的影響。

對于其余涵閘及泵站，其橫向流速計(jì)算式為

式中： v為橫向流速，m/s;Q為設(shè)計(jì)除澇流量，m3/s;S為計(jì)算斷面過水面積，m2。

計(jì)算橫向流速時，斷面取設(shè)計(jì)航道中心線偏50 m處斷面，橫向流速取值采用涵閘、泵站的排澇流量與5年一遇水位情況下計(jì)算斷面過水面積的比值。參考《航道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中第4.2.5.2條“取水工程的進(jìn)口和排水工程的出口處，航道橫向流速不宜超過0.3 m/s，回流流速不宜超過0.4 m/s”的規(guī)定，計(jì)算橫向流速時以不超過0.3 m/s作為分析要求。

根據(jù)計(jì)算分析，在除澇、灌溉期間，汝河、大洪河上重建和新建的涵閘及泵站工程一側(cè)的設(shè)計(jì)航道中心線偏50 m處斷面的橫向流速均小于0.3 m/s，滿足規(guī)范要求。

2.2 護(hù) 岸

根據(jù)新建護(hù)岸與航道的相對關(guān)系，將護(hù)岸工程分為兩類進(jìn)行分析。

（1）汝河河塢新莊等16處護(hù)岸、大洪河西小灣等4處護(hù)岸平面范圍不占用航道，護(hù)岸工程斷面均位于設(shè)計(jì)航道斷面以外，對船舶通航無影響。

（2）汝河任莊等2處護(hù)岸與航道底寬范圍存在部分重疊，護(hù)岸平面范圍占用部分航道，但由于護(hù)岸處現(xiàn)狀河底高程均低于設(shè)計(jì)航道底高程，護(hù)岸工程斷面均位于設(shè)計(jì)航道斷面以外，對船舶通航無影響。

2.3 河道疏浚工程

汝河蛟停湖―西洋譚、曹埠―李大湖河道較為窄深，無法滿足5年一遇除澇標(biāo)準(zhǔn)。全線擴(kuò)挖班臺以下大洪河，使大洪河除澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)5年一遇。

河道疏浚工程主要是對兩岸進(jìn)行切灘，工程建成后河道加寬，過水?dāng)嗝婕哟?，能夠滿足5年一遇除澇標(biāo)準(zhǔn)。

汝河航道和洪河航道設(shè)計(jì)底寬40 m、水深2.5 m、邊坡1∶3 ～ 1∶4，在河道疏浚部分，設(shè)計(jì)航道中心線基本沿河道疏浚中心線布置，局部進(jìn)行裁彎取直或者切灘;設(shè)計(jì)航道寬度范圍大部分在此次河道疏浚寬度范圍內(nèi)。此次河道疏浚減少了未來航道整治的工程量，明顯改善了航道通航條件。

2.4 堤防退建及加固工程

堤防退建及加固工程均位于堤防背水側(cè)，最大退距20 ～ 140 m。退建堤防堤頂距設(shè)計(jì)航道底邊線80 ～ 230 m，距離航道較遠(yuǎn)，對船舶通航無影響。

3 評價的關(guān)鍵點(diǎn)和相關(guān)措施

3.1 對航道進(jìn)行初步規(guī)劃，梯級開發(fā)，保護(hù)航道資源

洪汝河治理工程共涉及航道164.64 km，其中：汝河航道（汝南夏屯―班臺）長約90 km，目前不通航;洪河航道74.64 km，季節(jié)性通航。位于該工程范圍內(nèi)或與該工程聯(lián)系較為緊密的攔蓄工程有宿鴨湖水庫、蛟停湖滯洪區(qū)、河塢閘、班臺閘，以及擬建的鄭寨樞紐。

河塢閘上河底高程25.23 ～ 27.45 m，河塢閘上死水位29.0 m，而宿鴨湖水庫泄洪閘下河底高程36.94 ～ 39.99 m，河底高程落差較大。在宿鴨湖水庫不放水的情況下，汝河上中游河道內(nèi)常年缺水，難以保障通航水流條件。

汝河航道雖納入《河南省內(nèi)河航道與港口布局規(guī)劃（2014―2030年）》中，但未開展深入研究，均未對沿線通航水位、航道及樞紐布置等進(jìn)行規(guī)劃。為保障通航水深，本研究對洪汝河航道全段進(jìn)行了初步的規(guī)劃設(shè)計(jì)，經(jīng)與水利部門、港航部門溝通，綜合選定在汝河中游蛟停湖滯洪區(qū)進(jìn)洪閘下順直河段規(guī)劃航運(yùn)樞紐。在不影響汝河行洪的前提下，通過與上游宿鴨湖水庫泄洪閘、下游河塢閘聯(lián)合調(diào)度，使得上中下游航道水位平順銜接，滿足未來船舶通航要求，有效保護(hù)了航道資源。

3.2 構(gòu)建二維水流數(shù)學(xué)模型，對涵閘工程提出 設(shè)計(jì)優(yōu)化建議

根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的李樓閘原設(shè)計(jì)方案（見圖1），經(jīng)構(gòu)建二維水流數(shù)學(xué)模型分析計(jì)算，該方案航道中心線左側(cè)50 m位置處橫向流速為0.544 ，大于0.3 m/s。

經(jīng)與設(shè)計(jì)單位多次溝通后調(diào)整方案，最終確定李樓閘優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案（見圖2）：閘門向大堤背水側(cè)后退約90 m，出水渠與河道水流流向交角從80凹跣〉？0埃頁鏊掠尾嗌杓莆廈嬤鸞ダ┐蟮睦瓤諦問劍緩降樂行南咦蟛？0 m位置處橫向流速為0.27 m/s，小于規(guī)范要求的0.3 m/s，不會造成不利的礙航水流，工程實(shí)施對航道條件基本無影響，滿足未來航運(yùn)需求。

4 結(jié) 語

（1）洪汝河河道天然彎曲，邊灘高而陡、河槽窄而深，攔河建筑物未設(shè)通航設(shè)施，航道條件無法滿足船舶通航要求。在評價航道通航條件影響過程中，從滿足航運(yùn)需求角度出發(fā)，建議治理工程優(yōu)化部分河道疏浚斷面設(shè)計(jì)，在不減小行洪斷面和不增加土方量的情況下，增大航道水深。堤防退建等工程的實(shí)施，將明顯改善航道通航條件，實(shí)現(xiàn)水利工程兼顧航運(yùn)，促進(jìn)水利、水運(yùn)協(xié)調(diào)發(fā)展。

（2）大型水利工程具有涉航建筑物數(shù)量大、種類多、涉及行業(yè)廣等特點(diǎn)，部分水利工程河道雖已規(guī)劃有航道技術(shù)等級，但尚未對前期航道進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。本研究根據(jù)涉航工程特點(diǎn)分類評價、各有側(cè)重，對僅有航道等級而無前期設(shè)計(jì)的航道進(jìn)行同步規(guī)劃、初步設(shè)計(jì)，不僅對涉航工程作出可信的評價，也為未來航道復(fù)航開發(fā)預(yù)留了空間。本次航道通航條件影響評價研究工作對同類大型水利工程具有一定借鑒意義。