江西新干縣湄湘河攔河壩防洪分析及評價

劉慶安

（新干縣水利局，江西 吉安 331300）

新干縣位于江西省中部、鄱陽湖生態經濟區范圍內，是吉安市的“北大門”，是國家商品糧基地和副食品基地。新干縣城東新區濕地公園景觀壩工程位于新干縣湄湘河干流下游，是一座以生態為主，兼顧排洪的抬水工程，等別為Ⅳ等。抬水壩、堤防為4 級建筑物，按照20 年一遇洪水設計，下游消能防沖按10 年一遇洪水設計，臨時建筑物為5 級。

工程建成后，可擴大城東新區濕地公園水域面積，抬升河道水位，減少河灘沙地裸露面積，與即將完成的湄湘河兩岸防洪堤工程一起，共同改善城區河段的水景觀，形成城區兩岸湖光山色的濕地地理風光，提高市民生活質量，提升新干縣城的城市品位。本文圍繞湄湘河攔河壩展開防洪分析與評價。

1 河道基本情況

1.1 河道概況

湄湘河系贛江一級支流，發源于新干縣麥斜鎮的大富坪村，由東南向西北，流經新干縣的雞峰、洋湖、桁江、善政、于新干縣金川鎮南部塔下從右岸匯入贛江。河床多為卵石及粗砂，全流域面積19l km2，主河道長30.4 km，河道縱比降1.49‰，流域多年平均降水量1500.0 mm，流域內建有下湖等4 座小（一）型水庫。

壩址區屬侵蝕堆積平原地貌，壩址位于湄湘河Ⅰ級堆積階地，場地地形相對平坦，河床底標高為28 m～30 m。壩址處河面寬枯水期一般在10 m～20 m 左右，洪水期河面寬25 m～35 m。水流不受兩岸約束歸槽，洪水期漫灘嚴重，河床由細砂、卵石組成，河岸岸坡為粉質粘土，灘地雜草叢生。

1.2 水文氣象特征

（1）泥沙特征

湄湘河屬少沙河流，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。多年平均懸移質輸沙量7.5×104t，輸沙量的年內分配與徑流量的年內分配基本一致，呈現多水多沙，少水少沙的規律，但汛期輸沙比輸水更為集中，汛期4 月～6 月輸沙約占全年輸沙總量的60%，僅6 月份就占了全年輸沙總量的27%，相當于中、枯水期8 個月的輸沙量，汛后輸沙量顯著減少，河水較清澈。

（2）氣象特征

湄湘河流域屬亞熱帶濕潤季風氣候，具有四季分明，氣候溫和，雨量充沛，光照充足的特點。據新干縣氣象局降水資料統計，多年平均降水量1500 mm，降水量年際變化比較大，最大年降水量為1954 年的2585.5 mm，最小年降水量為1963 年1060.7 mm，最大年降水量是最小年降水量的2.44 倍。降水量年內分配亦不均勻，降雨主要集中在4 月～6 月，約占全年降水總量的50%左右，11 月～12 月降雨很少，僅占全年降水總量的7%。

2 水文分析計算

2.1 設計洪水

2.1.1 新干水位站設計洪水位推求

根據新干水位站1951 年～2011 年實測年最高水位，加上1876 年（40.17 m）和 1915 年（40.03 m）的調查洪水組成不連序系列，計算新干水位站頻率洪水位成果見表1。

表1 新干水位站頻率洪水位計算成果表

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 湄湘河設計洪水

（1）流域特征參數和設計暴雨

湄湘河流域集水面積191 km2，河長29.2 km，河道平均比降J=1.28‰。各時段暴雨均值及CV值由2010 年《江西省暴雨洪水查算手冊》（以下簡稱《手冊》）查得，具體見表2。

表2 湄湘水流域設計點暴雨成果表

（2）由設計暴雨推求設計洪水

按《手冊》要求采用瞬時單位線法推求設計洪水[2]。瞬時單位線法計算以1 小時為一個時段進行設計暴雨時程分配,由瞬時單位線計算分區圖知,該工程在第Ⅳ區，產流分區也是Ⅳ區。經計算,得到流域地表洪水過程線,加上地下徑流即為設計洪水過程線，各頻率洪水成果見表3。

表3 瞬時單位線法推求設計洪水成果

2.2 水庫泥沙淤積分析及回水計算

2.2.1 水庫泥沙淤積分析

新干縣城東新區濕地公園景觀壩工程水庫屬河道型水庫，無調節性能，對懸移質泥沙的攔蓄作用較小。該工程渠流量大、底板高程低，為減輕汛期防洪壓力，行洪期間放下鋼閘門泄洪、排沙。洪水期間河道流態改變小，有利于泄洪排沙，上游來沙量基本不會在庫區內淤積。因此，壩址上游來沙對水庫回水水面線影響很小。

2.2.2 水庫回水

新干縣城東新區濕地公園景觀壩工程河段長度約為5.3 km，其間無大的支流匯入，因此各斷面流量均采用壩址相應各頻率的設計洪峰流量。糙率系數：采用0.035。起推水位：控制斷面分為兩個即新干水位站及壩址，新干水位站起推水位為37.73 m，工程建設前壩址起推水位由20 年一遇設計流量查壩址水位流量關系曲線得到，建庫后壩址起推水位采用壩前水位（景觀水位或調洪高水位），水面線計算成果見圖1和表4。

圖1 湄湘河20 年一遇及多年平均流量水面線圖

表4 湄湘河20 年一遇及多年平均流量水面線成果表 單位：m

2.3 河槽沖刷分析計算

2.3.1 河槽一般沖刷計算

湄湘河景觀壩建設后由于洪水流態較天然流態發生改變，河槽沖刷加劇，河槽下切，依據《電力工程水文勘測計算手冊》提供的有關公式計算河床一般沖刷，壩址斷面采用非粘性土河床一般沖刷計算公式[3]：

式中：Hp為沖刷后最大水深，m；K' 瞬時單位線計算分區圖單寬流量集中系數；B、H 瞬時單位線計算分區圖平灘水位時河槽寬度和河槽平均水深，m；Qs瞬時單位線計算分區圖壩址建設后河槽通過的設計流量，m3/s；μ 瞬時單位線計算分區圖壩址建設后水流側向壓縮系數，查表采用0.98；Bc瞬時單位線計算分區圖壩址建設后過水凈寬，m；D 瞬時單位線計算分區圖河槽泥沙平均粒徑，mm；E 瞬時單位線計算分區圖汛期洪水含沙量系數，采用0.46；Hmax為河槽最大水深，m；Hc為河槽平均水深，m。

由上式計算建湄湘河景觀壩后一般沖刷深度為1.95 m～2.82 m，局部沖刷主要發生湄湘河景觀壩前沿周圍，一般沖刷深度見表5。

表5 不同頻率一般沖刷成果表

2.3.2 河槽局部沖刷分析計算

景觀壩建成后由于改變了洪水的流態和流速,對壩址上下游岸坡會產生較明顯的沖刷[4]，一般計算公式為：

式中：α 為水流方向與岸邊夾角，°；m 為岸坡邊坡系數，m 取2.5；d 為河床土壤粒徑，m；Vb為斷面壓縮后的斷面平均流速；g為重力加速度。

表6 不同頻率旁側局部沖刷成果表

3 防洪綜合評價

（1）根據回水分析計算，景觀壩建成后，在遭遇20 年一遇洪水時，壩址斷面相對天然情況下最大壅高為0.03 m，影響范圍為壩址上游湄湘河1000 m 范圍內。對新干縣城防工程影響輕微。

（2）景觀壩建設后，回水長度范圍內無排澇站，而對壩址下游湄湘河出口的城南排澇站沒有影響。

（3）項目建設后水流影響僅僅發生在壩址附近，主流線走向與原河道基本一致，工程建設前后水流動力軸線無明顯變化，河勢基本穩定。湄湘河景觀壩建設后，河段深槽沖刷，斷面形態變化較小，對行洪無不利影響。

項目建設后河段內大部分流速無明顯變化，只在壩址附近局部河段流速增加，但影響范圍僅在湄湘河景觀壩下游的很短距離內，其他區域流態平順，流向沒有變化，對于河勢穩定基本沒有影響，不會對河道沿岸護岸和湄湘河圩堤安全造成影響。

（4）工程項目建設施工場所不占用防汛道路和圩堤，只要按照防汛預案及聽從防汛指揮部門的調度，不會給防汛搶險帶來影響，同時，工程項目建成后，也不會給防汛搶險帶來不利因素。

4 結論與建議

4.1 結論

（1）項目實施后，由于行洪斷面面積減小很，河槽流速加大甚小，所以對河道安全行洪有輕微影響。

（2）景觀壩建成后，在遭遇20 年一遇洪水時，壩址斷面相對天然情況下最大壅高為0.03 m，影響范圍為壩址上游1080 m內，對新干縣城防工程影響輕微。

（3）本項目實施期間和建成后，不占用防汛搶險交通道路，不會對防汛搶險產生不利影響。

（4）本工程實施后不改變河道原有徑流分配過程，不改變項目上下游河段洪水的沿程水位。

4.2 建議

由于景觀壩建設過程中破壞了河道兩岸的岸坡，在建設完景觀壩后，應該對上下游100 m 堤基或岸坡進行固腳和塊石護坡，初步估算漿砌塊石的工程量為600 m3，恢復到原設計達到的要求，避免由于建景觀壩后下游產生漩渦水流，導致河岸或堤防沖刷。特別在施工期要注意堤防安全，不得隨意開挖堤防。如在施工期遇到較大洪水，應停止施工，以免防礙整體防洪部署。