大沙河南水北調(diào)總干渠至鋼鐵路橋段堤線方案分析

王春香，李永慶

（1.河北省水利水電勘測設計研究院集團有限公司，天津 300221；2.水利部海河水利委員會科技咨詢中心，天津 300170）

1 項目區(qū)基本概況

大沙河是滏陽河流域一條主要河流， 流域面積為2280km2，其中南水北調(diào)總干渠至鋼鐵路橋段北汊河道長度5.43km。2010年3月，邢臺市人民政府對《邢臺市沙河防洪綜合整治規(guī)劃報告》（2010年1月）［1］（以下簡稱《原規(guī)劃》）進行了批復。 2018年邢臺市行政審批局對《邢臺市大沙河綜合治理工程（金牛洞至石武高鐵段） 初步設計報告》［2］（以下簡稱 《初設報告》）進行了批復。 《初設報告》堤線布置與《原規(guī)劃》基本一致。

本工程位于南水北調(diào)中線總干渠至鋼鐵路橋段大沙河北岸，現(xiàn)狀河心島面積約16km2，南水北調(diào)中線總干渠將河心島分割為東西兩塊， 其中南水北調(diào)中線總干渠以西面積約6.5km2，以東約9.5km2。 堤線調(diào)線工程位于河心島東部北汊河道的左岸。

南水北調(diào)中線總干渠在高店村西采用渠道倒虹吸工程先后穿越大沙河南支和北支， 河心島段以明渠相連接。

粉煤灰壩位于南水北調(diào)中線總干渠至鋼鐵路橋之間的左岸灘地， 現(xiàn)狀粉煤灰壩東西長4.0km、南北寬0.2～1.2km、最高處達10m，外輪廓占地面積約333.33hm2。

粉煤灰壩對河道流勢的改變有以下影響：

（1）占用原有河道。粉煤灰壩位置原為大沙河北汊行洪斷面， 后經(jīng)電廠粉煤灰棄渣逐年在大沙河河道內(nèi)堆棄形成。在粉煤灰壩占地范圍內(nèi)有縱壩、橫壩壩體形成的若干低洼地帶， 導致洪水下泄不暢和加劇凹岸局部沖刷。

（2）改變北汊洪水流勢。粉煤灰壩前緣位置距離南水北調(diào)倒虹吸僅約1.4km，粉煤灰壩中間位置寬度最寬達1.2km，大沙河北汊洪水經(jīng)南水北調(diào)倒虹吸下泄，由于粉煤灰壩的阻擋改變了下泄洪水的流向，洪水沿粉煤灰壩向南側(cè)泄洪。

2 堤線調(diào)整緣由及必要性

本段堤線調(diào)整后將使李村鎮(zhèn)功能更加有效發(fā)揮。 現(xiàn)階段粉煤灰壩難以全部清除，通過堤線調(diào)整，早日實現(xiàn)北汊行洪，同時減小南汊的行洪壓力。堤線調(diào)整對生態(tài)環(huán)境的改善具有重要作用， 同時保護現(xiàn)狀河心島且有利于合理置換土地。

3 堤線調(diào)整方案

3.1 堤線調(diào)整原則與要求

堤線的調(diào)整堅持以防洪為主， 統(tǒng)籌兼顧水環(huán)境建設、國土資源利用及河流生態(tài)修復等。與流域綜合規(guī)劃、城市總體規(guī)劃及土地利用規(guī)劃等相協(xié)調(diào)。滿足南水北調(diào)中線總干渠～鋼鐵路橋段河心島北汊河道的行洪要求，基本維持北汊水位、流速等指標不變。不增加上游南水北調(diào)中線總干渠和下游鋼鐵路橋的防洪威脅。 立足現(xiàn)實、著眼未來，為遠景的河道整治留有余地。 北汊設計河底寬度不小于北汊南水北調(diào)倒虹吸的寬度（北汊倒虹吸寬度800m）。 應在確定的河槽斷面基礎上，根據(jù)防洪規(guī)劃、地形地質(zhì)條件、河床演變情況、現(xiàn)有工程情況、擬建工程布置，經(jīng)技術經(jīng)濟比較后，合理布置堤線［3］。

3.2 堤線調(diào)整范圍與防洪標準

堤線調(diào)整范圍為大沙河南水北調(diào)中線總干渠～鋼鐵路橋段北汊河道左岸。 該段調(diào)整北汊河道中心線長度為5.43km。 堤線的調(diào)整需清除部分粉煤灰壩。

根據(jù)已批復的《邢臺市大沙河綜合治理工程（金牛洞至石武高鐵段）初步設計報告》（2018年5月）［2］，堤線調(diào)整段防洪標準為20年一遇。

3.3 堤線調(diào)整方案

3.3.1 堤線調(diào)整方案擬定

對本段堤線調(diào)整進行多方案比選， 在保證一定的行洪寬度和保持堤線平順的基礎上， 本著左右岸統(tǒng)籌兼顧，結(jié)合實際地形、地物等，在不影響防洪安全的前提下，對該段堤線做適當調(diào)整［4］。 北汊左岸堤線均起自南水北調(diào)北汊倒虹吸西側(cè)邊緣， 終點至鋼鐵路橋，北汊左岸南環(huán)路段堤線均以路邊界外10m作為河道的上開口； 右岸堤線均起自南水北調(diào)中線總干渠明渠，向下游終點至鋼鐵路橋。各方案堤線走向描述如下。

方案1：左岸堤線較《原規(guī)劃》向河道內(nèi)側(cè)最大偏移寬度約395m，利用在建南環(huán)路500m，兩岸堤線走向在本段北汊河道中間部位略向北岸凸彎； 方案2：較《原規(guī)劃》向河道內(nèi)側(cè)最大偏移寬度約430m，利用在建南環(huán)路500m，兩岸岸線基本為平行直線；方案3：左岸堤線向河道內(nèi)側(cè)最大偏移寬度約575m， 利用在建南環(huán)路350m， 堤線走向在北汊河道中間部位略向南岸凸彎；方案4：左岸堤線向河道內(nèi)側(cè)最大偏移寬度約795m，利用在建南環(huán)路300m，左岸堤線基本沿現(xiàn)狀粉煤灰壩的邊緣布置， 右岸堤線向西南沿河槽布置，至本段河道中間位置又向西與鋼鐵路橋相接，兩岸堤線走向在本段河道中間部位向南岸凸彎，較方案3凸彎弧度大。

3.3.2 方案比較

將各方案河流走勢、水位和流速、粉煤灰壩處可利用土地面積、 減少河心島面積及清除粉煤灰壩費用等主要指標進行分析。

北汊河道走勢：方案1北汊設計河道中心長度為5.43km，從河勢上與《原規(guī)劃》基本一致；方案2北汊設計河道中心長度為5.41km， 堤線平面走向基本平順。 方案3北汊設計河道中心長度為5.43km，從河勢上與《原規(guī)劃》略有差異。方案4北汊設計河道中心長度為5.48km，比方案3向南凸彎弧度較大，中間河段從河勢上與《原規(guī)劃》略有差異。

堤線調(diào)整各方案其他指標對比如表1。

表1 各方案相關指標對比

綜合考慮以上幾個方面的比較，4個備選方案的設計水位、流速等水力指標基本相同，從河勢上略有差異。 相對而言，方案1左岸粉煤灰壩處可利用土地面積相對較小，開挖粉煤灰壩工程量和投資大；方案2粉煤灰壩處可利用土地面積適中，缺點為開挖粉煤灰壩工程量和投資大。方案3左岸在鋼鐵路橋處北汊河勢恢復與原規(guī)劃基本一致， 整段北汊河道水流流勢、流態(tài)不發(fā)生較大變化，且可利用煤灰壩處土地面積相對較大，相對其他方案，該方案在滿足水流條件較好的情況下，開挖粉煤灰壩工程量和費用適中；方案4的優(yōu)點是可利用煤灰壩處土地面積相對較大，清除粉煤灰費用較小， 缺點是河勢上與原規(guī)劃略有差異， 且削減河心島的面積較大， 不利于河心島的開發(fā)。 綜上推薦方案3為堤線調(diào)整方案。

4 堤線調(diào)整水位影響分析

4.1 雍水影響

堤線調(diào)整工程范圍內(nèi)，有邢汾高速公路通過，推薦方案兩岸河道岸線內(nèi)有96組高速橋墩位于該段北汊河道內(nèi)，本次計算設計水面線的過程中，已考慮了河道內(nèi)所有邢汾高速阻水橋墩的影響。 雍水計算結(jié)果如表2。

表2 各斷面雍水高度計算結(jié)果

4.2 對南水北調(diào)總干渠影響分析

北汊河道按設計河底縱坡、800m寬清理河槽，計算出的設計水面線結(jié)果與《初設報告》成果對比，《初設報告》北汊河道南水北調(diào)處20年水位為89.54m，50年水位為90.81m。 本次計算20年設計水位為89.39m，50年設計水位為90.75m。 對比南水北調(diào)處水位成果，本次計算與《初設報告》基本一致。

對比《南水北調(diào)中線一期工程總干渠邯石段防洪影響處理工程可行性研究報告》 防洪影響復核成果， 工程交叉處的北汊100年和300年一遇標準設計水位分別為91.92，92.26m，堤線調(diào)整后南水北調(diào)交叉斷面處設計水位和校核水位與南水北調(diào)中線總干渠原成果一致， 規(guī)劃堤線的調(diào)整可以滿足本段北汊河道的行洪要求，不會對南水北調(diào)總干渠產(chǎn)生影響。

4.3 對鋼鐵路橋影響分析

本次計算北汊鋼鐵路橋處20年一遇和50年一遇的設計水位分別為70.91，71.92m，堤線調(diào)整設計水位計算結(jié)果與《初設報告》對比，鋼鐵路橋處設計水位與《初設報告》一致，不會對北汊鋼鐵橋產(chǎn)生影響。

綜上，對該段北汊堤線進行調(diào)整后，設計水位與原設計基本一致， 因此堤線方案滿足南水北調(diào)工程南、北汊行洪分流比的要求，對涉河工程（特別是南水北調(diào)總干渠）基本沒有不利影響［5］。

5 結(jié)語

南水北調(diào)中線總干渠—鋼鐵路橋段大沙河堤線調(diào)整后，可滿足北汊河道20年一遇的防洪標準要求。此段堤線的調(diào)整使北汊河勢略向南偏移，對上、下游（特別是南水北調(diào)中線總干渠）基本沒有影響；結(jié)合《邢臺市李村鎮(zhèn)總體規(guī)劃（2014—2030）》，對周邊區(qū)域的經(jīng)濟社會發(fā)展具有積極作用。 通過以上方面的對比分析，邢臺市大沙河（南水北調(diào)中線總干渠—鋼鐵路橋段）堤線調(diào)整基本可行。 工程實施后，將實現(xiàn)良好的防洪效益、經(jīng)濟效益和社會效益，建議該段堤線調(diào)整工程早日實施，早日生效［6］。