沙河漯河至平頂山航運工程西陳樞紐對河道行洪的影響分析

宋新宇

摘 要：沙河漯河至平頂山段航運工程，起自規劃的河南省平頂山市葉縣港區，沿沙河自西向東，終點為漯河船閘，線路全長95.56km。沙河漯河至平頂山段航運工程在沙河北汝河匯入口（岔河口）下游1.8km處布設西陳樞紐工程。本文針對西陳樞紐的建設對河道行洪、河勢演變等方面的影響進行分析探討。

關鍵詞：西陳樞紐;河道;行洪;影響;分析

中圖分類號：TV61? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）01-0055-02

1概述

沙潁河是淮河的最大支流，發源于河南省魯山縣，由河南省腹地自西向東橫跨豫皖兩省。沙潁河干流河道全長620km，全流域面積36651km2，其中河南省境內長410km，流域面積32539km2。沙潁河是一條通航歷史悠久的天然航道，歷史上曾是著名的鴻溝水系和南北大運河的重要組成部分，曾為中原地區的社會經濟、歷史文化、軍事發展和物質交流發揮過重要作用。新中國成立后，沙潁河航運得到長足發展，但是自上世紀五十年代末以來，由于在上下游先后建有昭平臺、白龜山水庫和馬灣、逍遙、黃橋、周口、沈丘、阜陽及潁上等地相繼興建了攔河節制閘，除阜陽閘配有100噸級簡易船閘外，其余均未配套建設過船設施，致使原來通航的沙潁河航道被截成幾段，沙潁河河南境內幾乎全線斷航。

為了全面恢復沙潁河航運，在河南、安徽兩省的共同努力和國務院的大力支持下，沙潁河復航工程1982年納入原交通部《淮河流域航運規劃報告》，1987年納入《淮河流域航運規劃要點報告》，1995年列入《全國內河水運主通道總體布局規劃》。沙河漯河至平頂山航運工程被列入《河南省公路水路交通運輸“十二五”發展規劃》，規劃航道等級四級。沙河漯河至平頂山段航運工程，起自規劃的平頂山港葉縣港區，沿沙河自西向東，終點為漯河船閘，線路全長95.56km。沙河漯河至平頂山段航運工程在沙河北汝河匯入口（岔河口）下游1.8km處布設西陳樞紐工程。

西陳樞紐工程主要建筑物為西陳節制閘和西陳船閘。西陳節制閘按沙河20年一遇洪水設計，50年一遇洪水校核，下泄流量均為3500m3/s。閘室總凈寬為120m，共分10孔，單孔凈寬12m，閘底板順水流方向長度為30.0m，底板高程60.0m。水閘采用兩孔一聯結構，共設5聯。水閘邊墩厚度1.2m，中墩厚度1.4m，縫墩厚度2.4m，水閘總擋水寬度139.0m。西陳節制閘按2級建筑物設計，水閘閘室、閘身兩側岸墻等主要建筑物按2級建筑物設計，上、下游翼墻等次要建筑物按3級建筑物設計。

水工建筑物主要包括閘首、閘室、導航墻、靠船墩及護岸。主要建筑物級別劃分：上、下游閘首及閘室段為主要建筑物，水工建筑物級別為2級;導航墻、靠船墩、駁岸等為次要建筑物，水工建筑物級別為3級;臨時工程水工建筑物級別為4級。

2河道行洪影響分析

2.1水文成果的采用

根據《河南省沙潁河流域防洪規劃報告》，西陳樞紐所處河道設計流量為3500m3/s。

2.2河道設計洪水位推算

洪水水位采用天然河道推求水面線法推求，以馬灣作為起始控制斷面，起始水位68.85m，河道糙率主槽采用0.025，灘地采用0.03，推算得西陳樞紐所在斷面20年一遇天然洪水位為73.92m。

2.3施工期洪水計算

2.3.1汛期施工洪水

西陳樞紐需要跨年度施工，施工期汛期5年一遇洪水流量為2400m3/s，10年一遇洪水流量為3000m3/s。

2.3.2非汛期施工洪水

馬灣水文站與擬建西陳樞紐相距約27km，區間雖有季節性灰河匯入，但其流量很小，可忽略不計。西陳樞紐施工期設計洪水直接采用馬灣水文站水文系列進行計算。經計算，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樞紐泄洪閘過流能力復核

根據西陳樞紐設計成果，西陳節制閘采用開敞式平底閘方案，閘室總寬139m，共10孔，單孔凈寬12m，閘室底板為60.00m，水閘采用弧形鋼閘門。

樞紐過流能力計算采用《水閘設計規范》（SL265-2016）推薦的附錄A中高淹沒度泄水閘過流能力公式進行復核。

經計算：西陳樞紐泄水閘在20年一遇洪水水位下過流能力為3700m3/s，大于河道20年一遇洪水流量3500m3/s，樞紐泄水閘泄流能力滿足流量要求。

2.5樞紐工程施工期對洪水的影響分析

本工程擬采用土石結構，導流標準20年一遇，圍堰標準按10年一遇。導流明渠斷面型式為復合式斷面，渠底寬30m、底高程為62.5～60.5m，導流明渠邊坡1：2.5，在66.5m和71.0m分別設置3m平臺，平臺后沿以1：2.5邊坡開挖至地面線。經計算，導流明渠過流能力為1500m3/s、水位70.9m，滿足非汛期20年一遇洪水1500m3/s過流量的要求。第一年汛期由導流明渠和原河槽共同承擔防洪任務;第二年汛期，由導流明渠和具備過流能力的節制閘共同承擔防洪任務;第三年，防洪任務由節制閘承擔;本工程施工期間汛期和非汛期均能滿足過流要求。

2.6壅水分析

西陳樞紐泄水閘布置于沙潁河主河槽內，閘墩、邊墻占用行洪斷面，縮窄河道行洪斷面，兩岸及中間連接段也將占用行洪斷面。與此同時，樞紐的建設將原河道斷面改變成矩形，并開挖新的導航通道，又增加了部分行洪斷面，擴大過流能力，引起工程前后河道水位的變化。

設計流量3500m3/s時閘上游水位74.15m，下游水位73.92m，壅水高度為0.23m。一般情況下，平原區水閘的過閘水位差可采用0.1～0.3m。節制閘汛期壅水高度為0.23m在0.1～0.3m范圍內，數值合理。

3河勢影響分析

西陳樞紐的建設改變了原河道局部河勢，導致水流流勢、流態的改變。西陳樞紐節制閘工程上游進口采用了護岸、鋪蓋等措施，下游設置了消能防沖設施并采取了固岸導洪措施，工程建設對河道沖刷的影響僅限于海漫末端以下部分區域。海漫末端沖刷深度按《水閘設計規范》中B.3.1河床沖刷公式進行計算。

經計算，上游護底首端沖刷深度為2.19m，大于上游護底首端齒墻深度1.2m，齒墻深度不夠;下游海漫末端沖刷深度6.76m，如按此設置防沖槽深度，既不經濟，施工也困難。此情況下，一般取防沖深度1.5～2.0m，防沖槽底寬約1～2倍槽深。西陳樞紐節制閘下游海漫末端防沖槽深3m，底寬6m，符合技術要求。

西陳樞紐節制閘在非汛期蓄水，在汛期開閘泄洪。沙河非汛期輸沙量較小，并且上游建有白龜山和昭平臺兩座大型水庫，基本上攔截了上游來沙量，因此蓄水期淤積量較小;汛期行洪時雖然泥沙含量較大，但因行洪前期對河道沖刷，后期淤積，對河床的沖淤基本平衡。河道蓄水期間，由于河道岸坡長時間浸泡，可能會引起岸坡坍塌，進而對堤防帶來安全隱患，但通過采取對蓄水河段進行治理、加強河道監測管理力度，可以將這種可能性降低到最小。

4小結

4.1施工期對河道行洪安全的影響分析

施工期通過填筑圍堰和開挖導流明渠過流進行施工。節制閘施工時，利用節制閘上下游圍堰施工，灘地上導流明渠非汛期洪水泄流。經過計算，導流明渠過流能力滿足要求，不影響節制閘的施工，節制閘施工不影響河道的泄洪。船閘施工時，導流任務由節制閘和導流明渠共同承擔。過流能力滿足要求，不影響河道泄洪。

4.2工程建成后對河道行洪安全的影響分析

樞紐工程在泄洪3500m3/s時上游水位壅高0.23m，壅水影響范圍約1380m，影響范圍內左、右岸堤防堤頂高程分別為75.7m和75.2m，壅水后水位74.15m，兩岸堤防超高分別為1.55m和1.05m。根據《堤防工程設計規范》（GB50286-2013），該河段防洪標準為20年一遇，對應堤防級別為4級，安全加高值應為0.6m，波高0.42m和風壅水面高0.002m，堤防超高為0.882m，兩岸堤防超高滿足規范要求，西陳樞紐的建設對河道行洪安全影響較小。

沙潁河航運工程通過樞紐工程建設，梯級渠化，可使工程河段節制蓄水，綜合利用水資源，促進水利、航運發展，符合《中華人民共和國水法》有關規定;樞紐工程洪水設防標準合適;樞紐工程的選址、平面布置、結構設計基本滿足河道防洪、河勢穩定的要求。項目不存在影響河道正常行洪及河勢穩定的制約性問題，局部問題經設計方案優化或采取相應的補救措施后，可將不利影響降至允許的范圍內。

參考文獻：

[1]《淮河流域綜合規劃（2012～2030年》. 水利部淮河水利委員會. 2013（1）.

[2]《河南省沙潁河流域防洪規劃報告》.河南省水利勘測設計院. 2001.

[3]《河南省沙潁河防洪預案》.河南省防汛抗旱指揮部辦公室. 2010（5）.