中小河流整治河寬的計算方法及選擇分析

陳廣海 湛江市高遠工程咨詢有限公司

中小河流治理規劃設計過程中，是否需要對整治的河道進行疏浚拓寬，以及如何選擇合理的整治河寬，不僅涉及到投資多少的問題，而且是關系到中小河流整治成敗的問題。整治河寬選擇過小，則無法滿足河道基本防洪要求，甚至在正常運行過程中會造成河岸沖刷過度。整治河寬選擇過大，則造成工程占地增加，施工難度加大，工程投資增加，不經濟。因此，如何選擇確定合理的河道寬度成為了中小河流規劃設計者必須思考的問題。

1.整治河寬的定義

整治河寬為河道經過整治后與整治流量相應的直河段的河槽寬度，即河道通過整治流量時，理想的水面寬度。由于河道整治工程僅在凹岸布置，凸岸為可沖的灘嘴，當大洪水通過時，主流走中泓，流線趨直，凸岸受沖，主槽擴寬，洪水能順利通過。因此，整治河寬小于洪水時主槽寬度。同時由于整治工程高程均低于設計防洪水位，因而，整治河寬并不是河道行洪寬度。

2.整治河寬計算分析

2.1 河道現狀

本次治理河長為27.84km，根據現有河道的地形及河道比降，大致分為5段。第一段為樁號K0+000～K2+715，該段河道沿線為平原，岸坡較低，河道坡降0.05%，河底寬約7m～25m，大多河寬為11.5m，河床高程為19.85m～20.93m，地面高程為20.98m～31.59m，大多為21.0m～22.5m。第二段為樁號K2+715～K6+950段，該段河道長4235m。河道沿線為低丘平原，岸坡不高，平均高度1.5m,河道兩岸岸坡大多為土坡，植被較好，河道坡降0.063%，河道主槽較窄，兩岸灘地較寬，主槽河底寬約3m～6m，大多河寬為5m，河床高程為17.10m～19.82m，兩岸灘地寬闊，寬度10～100m，大部分種植水稻或甘蔗，地面高程為18.0m～21.0m。第三段為樁號K6+950～K12+145段，該段河道長5195m，為河道的中上游段，沿線為平原，蜿蜒曲折，岸坡不高，平均高度2.0m,兩岸岸坡大多為土坡，植被良好，河道坡降0.081%，主槽河底寬約6m～23.5m，大多河寬為10m，河床高程為12.99m～17.10m，兩邊岸坡低緩，沿線均為耕地，大部分種植水稻，植被良好。地面高程為15.4m～25.3m，大多為1.70m～18.5m。第四段為樁號K12+145～K20+671段，該段河道長8526m，為河道的中游段，沿線為平原，蜿蜒曲折，岸坡不高，平均高度3.2m,兩岸岸坡大多為土坡，河道坡降0.065%，主槽河底寬約6m～18.0m，大多河寬為12m，河床高程為7.46m～12.99m，兩邊岸坡低緩，沿線均為耕地，大部分種發財樹和按林。第五段為樁號K20+671～K27+840段，該段河道長7169m。河道沿線為濱海平原，岸坡不高，平均高度2.0m,兩岸岸坡大多為土坡，河道坡降0.14%，河底寬約25m～204m，大多河寬為75m，河床高程為-2.13m～7.46m，地面高程為1.5m～15.5m，大多為1.5m～4.0m。

2.2 起始水位

計算河道下游出海口，建有水閘，屬中型水閘，該水閘已完成初步設計報告的批復，擬近期進行開工重建。

本次10年一遇設計起推水位，按照水閘重建后的調洪最高水位4.09m（黃基），轉換成珠基為3.504m進行推算。上游高鐵站段起推水位，按已建成的高鐵站涵洞20年一遇水位作為起推水位進行推算。

2.3 糙率確定

河道糙率選取參照《水力計算手冊》，綜合考慮各設計河道斷面形狀、護坡材料以及河底狀況等，根據不同的材料選取不同的糙率，最后取加權平均后的綜合糙率。各護砌材料糙率如下：砼=0.017，干砌石=0.025，平臺=0.03，草皮邊坡=0.03，卵石河底＝0.035，自然灘地=0.035。經加權平均后綜合糙率取為0.028。

（1）造床流量下的穩定河寬。穩定河寬采用C.T阿爾杜寧穩定河寬關系法進行分析，公式如下：

公式中：

B— 河寬，m；Q— 造床流量，m3/s；J— 平衡比降；

A— 穩定河寬系數，與灘岸和河岸土質有關，表征河岸穩定情況，A越大，河岸越不穩定，蜿蜒型河道A=0.64～1.15，過渡型河道A=1.3～1.7。

由于該河道缺乏實測洪水流量資料，通過河道橫斷面的測量數據，分析選定典型的特征斷面，經分析計算，確定各段的造成流量，從而計算各段造床流量下的穩定河寬見表1所示。

表1 各河段在平灘流量及設防流量下的最下河寬

（2）設防流量下的整治河寬。設防流量下的整治河寬計算一般采用兩種方法進行分析計算，第一種方法采用三公式聯解計算，第二種方法采用《泥沙設計手冊》涂啟華等概化公式計算。由于本河道缺乏實測洪水流量資料數據，采用涂啟華等概化公式計算無法準確的確定河寬系數，故本次分析計算采用三公式聯解計算。

整治河寬采用三公式聯解計算。

曼寧流速公式：

水流連續公式：Q=BHV

上述三公式聯解求得整治河寬公式

公式中：

B— 河寬，m;

K— 河相關系；根據斷面資料等分析，河相關系主要變化范圍為1.5～2.5；山區河段平均為1.5，平原河段平均為2.5；

Q— 設計流量，m3/s；

n— 主槽糙率，取值0.035；

J— 設計流量下水面比降；

H— 水深，m。

2.4 整治河寬范圍擬定

經計算分析，各段的整治河寬應不小于平灘流量時的計算河寬，河道整治河寬的取值范圍一般為平灘流量計算河道寬度和設防流量計算河道寬度之間。還應結合各段河道現狀嚴格尊重河道自然屬性，保持河道形態的多樣性的原則，宜寬則寬，宜彎則彎，不得裁彎取直，盡量減少對河道主槽的擴挖。

3.結束語

在采取以上經驗公式進行計算的基礎上，結合現場查勘對該河流各河段的河道特征指標進行分析計算。根據河道兩岸占地情況，在滿足河道自然比降的情況下，對現狀過水斷面不滿足最小河寬的河段進行疏浚擴挖調整，并通過復核各斷面的水位流量關系，在滿足設計防洪流量的行洪要求的情況下，確定各段的整治河道寬度。