關于嘉陵江干流防洪治理工程的分析研究

陳曉歌

（水利部陜西省水利電力勘測設計研究院　陜西　西安　700001）

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關于嘉陵江干流防洪治理工程的分析研究

陳曉歌

（水利部陜西省水利電力勘測設計研究院陜西西安700001）

摘要文章首先闡述了嘉陵江干流略陽、寧強段河道治理的必要性、工程現狀及存在的問題。接著，介紹了設計洪水水面線的計算方法，并對計算結果進行方案比選及合理性分析。

關鍵詞嘉陵江干流;治理;必要性;方法;分析

嘉陵江系長江上游的支流，發源于秦嶺。嘉陵江源頭存在東、西兩源。東源起自陜西省鳳縣西北涼水泉溝，西源起自甘肅省天水平南川。嘉陵江全長1119km，流域面積159800 km2。陜西境內屬嘉陵江上游區，總長154.2km，流域面積9893km2，其中寶雞市2413km2，漢中市7480km2。

1　河道治理的必要性

略陽、寧強兩縣均分屬嘉陵江和漢江兩大流域，其中嘉陵江流域境內人口占略、寧兩縣鄉鎮總數的75%，耕地面積占總耕地面積的61%。可以看出，嘉陵江略、寧段的治理對兩縣國民經濟的發展尤為重要。

歷年來嘉陵江洪水災害頻繁，逢汛期，洪水時刻威脅著嘉陵江沿岸居民。據《略陽縣志》記載，從1448年～1949年的500年間，共發生特大洪水24次，平均20年發生一次特大洪災。清道光七年，一場罕見大水洗劫縣城，毀于一旦，時駐陜西布政使的林則徐來略陽查勘，修復了城廓。截止目前，嘉陵江干流除了略陽縣城近年來修建少量堤防，但還沒有達到設防標準，其余段落基本沒有治理，均為無堤段。

隨著略陽、寧強段經濟的快速發展，兩岸人口、重要設施將越來越多，一旦發生洪水，即使采取積極的搶險、撤離等措施，也會造成停產、減產等損失。為從根本上解決防洪問題，確保兩岸人民生命財產安全，保障社會經濟健康、快速發展，修建防洪工程是十分必要的。

1.1是建立較完整防洪體系，提高防洪能力的需要

嘉陵江沿線的防護工程主要依靠群眾集資投勞興建，堤防標準低，質量差，未能形成有效的防洪體系，防洪能力薄弱，而嘉陵江（略陽、寧強段）又是我省暴雨洪水的高頻高值區，頻繁的洪澇災害給兩岸人民的生命財產造成很大損失。因此，必須沿江規劃、建設較完整的防洪體系，從而提高略陽、寧強段兩岸的防洪能力，為當地社會經濟的發展提供保證。

1.2是略陽、寧強段農業經濟發展、產業結構調整的需要

略陽、寧強段重點保護范圍一是人口密集的城鎮，一旦被淹，損失慘重；二是位于河道兩岸的灘地及一、二級階地上的農田。這部分農耕地是條件好的高產穩產田，它在糧食生產和農業經濟比重中占有重要的地位。因此，保護這一部分農田不遭受洪水災害，對解決當地群眾的溫飽、發展農業現代經濟、調整產業結構來說都是十分重要的。

1.3是區域經濟社會可持續發展的需要

隨著社會經濟的發展，略陽、寧強縣經濟快速發展，但防洪設施建設滯后，時刻影響著當地的發展。剛修好的路面、路基在一次洪水過后便被毀壞，鎮政府、重要集鎮經常遭淹，臨河的工廠在洪水期間被迫停產。

2　防洪工程現狀及存在問題

多年來，略陽、寧強兩縣因財力所致，從未進行過嘉陵江干流堤防工程的系統治理，除了略陽縣城有少量堤防工程外，其它干流堤段仍處于自然原始狀態，防洪能力也停留在不足5年一遇洪水標準內。表層人工堆積層厚度較大，抗沖能力較差，現狀地面高程低，每遇小洪水都會造成不同程度的損失，使得耕地被淹，糧食產量受到影響；學校遭淹，學生停課；沿河工礦企業被迫停產，造成巨大的經濟損失；道路被沖毀，集鎮供水、變電站等公共設施也遭到不同程度的破壞。每遇汛期，防洪壓力大，人心惶惶。

3　河段特性

嘉陵江在漢中境內河段屬山溪性河流，兩岸山勢陡峻，干流河段植被較差，岸坡一般為40°左右。市境內河長154km，平均水面寬約150m～270m，平均比降為1.35‰。河道多呈“U”型，水流湍急，洪枯水位變幅大。沿江兩岸階地不發育，耕地較少。

嘉陵江干流上游因流經山區河谷，蜿蜒盤旋，其兩岸多為較堅硬巖石，從而制約了河流橫向發展，河彎發展亦比較緩慢。

從河流地貌上看，在西漢水河口以上河段因比降稍陡（約1.7‰），含沙量較少，河床以侵蝕為主，出現一些深潭及深河槽，但局部河段因受河道急彎影響，行洪不暢，形成河床淤積。西漢水匯入嘉陵江后，水流含沙量劇增，加之比降較緩，河床以淤積為主。但在汛期，當行洪流量Q＞3000m3/s時，淤積物多被沖至下游，河道長期以來沖淤基本平衡。唯略陽縣城段卡口處2km內，因右岸修寶成鐵路及左岸開山采石，大量石渣傾入河道，大洪水后，仍有大塊石滯留于河道，使“U”型河床變為“V”型河床，從而加劇了縣城防洪壓力。

4　設計洪水水面線

4.1計算方法、公式

水面線計算采用能量守恒方程，按全斷面計算水面線，其公式為：

式中：

Z1、Z2——上、下游斷面水位（m）；

V1、V2——上、下游斷面平均流速（m/s）；

α1、α2——動能修正系數；

g——重力加速度（m/s2）；

Q——河段平均流量（m3/s）；—斷面間距（m）；

K—河段上、下游斷面流量模數平均值，即

A——上、下游斷面面積的平均值（m2）；

表1　水面線計算成果

表2　水面線成果

n——河段平均糙率；

ξ——局部水頭損失系數。

按上式由下游向上游逐斷面推算，可得出各斷面的設計洪水位。

4.2河段糙率的確定

嘉陵江干流無直接觀測的n值，本次采用“81·8”調查洪水位與相應的過水河道彌合反算，并參考秦嶺山區相似河道斷面資料，綜合分析確定嘉陵江河道的糙率為0.035。

4.3水面線計算

在略陽縣城處有三河口（嘉陵江、東渡河、八渡河）交匯，水流復雜，加之縣城的重要性，防洪壓力很大，在此對該段進行了較詳細的分析論證。嘉陵江干流上其余治理河段不連續，本文不做論述。

4.3.1計算斷面的選用

本次工程范圍涉及到河道斷面主要是嘉陵江右岸樁號58+289斷面（略陽水文站附近）、嘉陵江右岸樁號58+771斷面（嘉陵江與八渡河交匯附近）和八渡河1#斷面（八渡河與東渡河交匯后）。

由于嘉陵江樁號58+289斷面處河道較窄，壅水嚴重，從防洪安全等方面考慮，以該斷面為縣城段的起始斷面進行水面線推求。30年一遇洪水水位本次采用嘉陵江略陽水文站實測的水位～流量關系曲線查得，嘉陵江30年一遇洪峰流量Q=7740m3/s，對應的水位為644.47m。

4.3.2水面線推求

根據河道糙率、局部阻力系數、控制斷面水位～流量關系曲線和實測的橫斷面資料，首先計算各個斷面的水力要素，再以嘉陵江樁號58+289斷面作為推求水面線的控制斷面，采用“逐段試算法”推求水面線。

（1）按30年一遇防洪標準，嘉陵江樁號58+289斷面控制流域面積19206km2，洪峰流量Q3.33%=7740m3/s，嘉陵江樁號58+771斷面以上控制流域面積（其中包括嘉陵江、八渡河與東渡河流域面積）19807km2，洪峰流量Q3.33%=7900m3/s，八渡河洪峰流量Q3.33%=1280m3/s，東渡河洪峰流量Q3.33%=490m3/s，八渡河1#斷面以上控制流域面積601.3 km2，采用暴雨法推求得洪峰流量Q3.33%=1687m3/s。

（2）考慮到“一江兩河”對略陽城區防洪工程的重要性，根據對洪水遭遇問題的分析，從洪水歷時及實際洪水觀測情況認為洪峰遭遇的可能性極小，為了驗證各種不同遭遇組合下對洪水水面線的影響，計算中以實測的嘉陵江樁號58+289斷面作為控制斷面，分別按照以下4種洪水組合方案進行計算。

方案①不考慮“一江兩河”的遭遇問題，嘉陵江與八渡河交匯后洪峰流量Q3.33%=7900m3/s，嘉陵江略陽水文站Q3.33%=7740m3/s，則八渡河與東渡河交匯后流量Q=7900.7740=160m3/s，此流量達不到2年一遇標準。

方案②是將八渡河與東渡河交匯后作為一個控制流域，采用暴雨法求得洪峰流量Q3.33%=1687m3/s，嘉陵江與八渡河交匯后洪峰流量Q3.33%=7900m3/s，嘉陵江略陽水文站流量Q3.33%=7740m3/s。

方案③也是將八渡河與東渡河交匯后作為一個控制流域，采用暴雨法求得洪峰流量Q3.33%=1687m3/s，嘉陵江略陽水文站流量Q3.33%=7740m3/s，則嘉陵江與八渡河交匯后洪峰流量取Q3.33%=1687+7740=9427m3/s。

方案④是將嘉陵江與八渡河交匯后的洪峰流量取三者之和，即Q3.33%= Q嘉3.33%+ Q八3.33%+Q東3.33%=7740+1280+490=9510 m3/s，八渡河與東渡河交匯后洪峰流量的Q3.33%= Q八3.33%+Q東3.33%=1280+490=1770m3/s。各種不同遭遇情況下的水面線成果見表1。

方案①比較切合實際，嘉陵江匯流歷時遠大于八渡河，同頻率洪水遭遇的可能性甚小，東渡河、八渡河的匯流歷時不同，所以兩河的洪峰流量同頻率的機會也是非常罕見的，而且從已發生的1964年、1981年、1984年及1990年大洪水實際情況看，洪峰過嘉陵江峽谷（卡口）段的先后次序是東渡河、八渡河、嘉陵江。故本次設計采用第一種方案。

采用第一種方案計算的水面線成果見表2。

4.4水面線計算成果合理性分析

為了驗證本次推求水面線的合理性，進行了洪水痕跡調查，距今能夠調查到的較大洪水為1981年8月18日的洪水。由于嘉陵江干流堤防工程較少，人口居住不集中，有些段落無法調查到洪水痕跡。

經過多次現場調查，在白雀寺鎮調查到“81·8”洪痕。該場洪水在略陽水文站實測流量為8630m3/s，對應頻率50年左右，根據各站頻率曲線，經查8630m3/s流量在談家莊站頻率為120年，在新店子為20年一遇，可見對于同一場洪水自上而下對應頻率逐漸減小，從而可以得出結論“81.8”洪水在白雀寺鎮頻率應該小于50年大于20年。該場洪水在略陽水文站實測水位為645.92m，在白雀寺鎮沒有81.8洪水實測流量，按面積比擬法推求流量為8989 m3/s，查水位流量關系曲線水位為623.64m，調查水位為623.36m。本次計算20年一遇洪水流量7092 m3/s，計算水位為621.91m。30年一遇洪水流量8027m3/s，水位為622.77m。計算和調查的水位比較接近，說明本次推求水面線時確定的糙率、比降較合適。水面線成果是合理的。

5　結論

筆者淺談了嘉陵江干流（略陽、寧強段）設計洪水水面線的計算方法，并對計算結果進行方案比選及合理性分析。由于受自然地形條件、社會發展現狀的制約，嘉陵江及其支流上沒有修建水庫蓄水工程，因而不能有效的攔蓄洪水，削減洪峰流量，一遇洪水常造成大的洪水災害。早期修建的一些防洪工程主要是堤防工程和護岸工程，標準低，且以城鎮段、交通干線段為主。所以，嘉陵江（略陽、寧強段）防洪安全隱患極其突出，對其進行治理是十分必要的。

防洪工程是重要的基礎設施，是生態環境建設的重要組成部分。通過對嘉陵江干流防洪治理工程的實施，提高了保護區抵御洪水的能力，將減輕洪水對河道沿岸造成的災害。它在保障略陽、寧強縣社會穩定、經濟穩步增長、改善人民群眾生活、提高人民的生存質量方面發揮著重要的作用。陜西水利

參考文獻：

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[3]黃繼艷.河道治理規劃設計方法及若干措施[J].黑龍江水利科技，2014（11）：71.73

（責任編輯：闕嘉雯）

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