贛江某江心洲保護(hù)利用工程防洪影響分析

王少冰，張愛芽

(江西省袁惠渠工程管理局，江西 新余 338000)

1 工程概況

某江心洲保護(hù)利用工程擬建于贛江下游某江心洲上，總占地面積500多畝。擬建工程建設(shè)內(nèi)容包括跨江大橋、環(huán)島路、臨水岸坡護(hù)砌等?？缃髽蛉L258m，橋跨布置為5跨，每跨50m，橋面總寬10m，橋面高程范圍為25.14～25.62m，橋頭兩側(cè)分別設(shè)引橋連接岸上公路和島上環(huán)島路。環(huán)島路沿島外圍鋪設(shè)一圈，路全長2249m，路面寬度為5m，環(huán)島路主要地段基本上與原地形高程保持一致，路面全線高程范圍為19.00～21.00m。岸坡護(hù)砌沿江心洲的四周臨水處襯護(hù)一圈，全長2844m，常水位(15.57m)以下采用干砌石護(hù)岸，坡底采用堆石固腳，常水位以上采用連鎖式混凝土預(yù)制塊護(hù)岸，預(yù)制塊護(hù)坡頂部用草皮護(hù)坡銜接環(huán)島路，襯砌岸坡坡度為1∶2，護(hù)岸頂部高程為17.87m。

2 河段概況

擬建工程所處河段上起外洲水文站，下止西河雙港，為沖積性河流分汊型[1-4]河道。擬建工程左右兩岸分別近鄰蛟橋鎮(zhèn)和揚(yáng)子洲鎮(zhèn)。八一大橋上游7.6km處設(shè)有外洲水文站，200m處設(shè)南昌水位站，贛江下游西河分汊口處設(shè)有樵舍水位站。江心洲上游左岸有烏沙河(贛江一級(jí)支流)經(jīng)過六孔閘匯入贛江，建有豐收電排站，贛江大橋處左岸建有鳳凰電排站。左汊河道建有裘家碼頭、雙港碼頭和南昌集裝箱碼頭、且設(shè)有穩(wěn)固的一般性圩堤，左汊下游約300、800、1200和1600m分別為順發(fā)碼頭、龍燕碼頭、劉道人碼頭和南昌國際集裝箱碼頭，右汊河道建設(shè)有南洲碼頭，沿岸設(shè)有揚(yáng)子洲圩堤，在險(xiǎn)工堤段、河灣凹岸也都實(shí)施了護(hù)岸工程。

3 工程河段演變趨勢分析

擬建工程所處河段水域穩(wěn)定、岸線順直，工程地質(zhì)條件較好，位置基本滿足工程建設(shè)的河勢條件。隨著贛江(南昌—湖口)Ⅲ級(jí)航道整治工程及贛江(南昌—湖口)Ⅱ級(jí)航道整治工程相繼完工，擬建工程所在的贛江西河河段近年來總體較為穩(wěn)定，但擬建工程附近非法采砂活動(dòng)較為頻繁，在一定程度上造成了近年來江心洲洲頭沖開以及江心洲左汊右岸沖刷變陡，因此，贛江河道大量采砂活動(dòng)引起的洲灘沖刷和河道下切問題需要密切關(guān)注。

4 數(shù)學(xué)模型計(jì)算分析

4.1 水位、流場影響計(jì)算分析

采用平面二維水流數(shù)學(xué)模型[5-7]來計(jì)算擬建工程興建前后河道水位和流速的變化?？紤]到本河段的來水特點(diǎn)及工程行洪影響計(jì)算分析的需要，計(jì)算選取河峰型洪水1%頻率、河峰型洪水5%頻率和湖峰型洪水5%頻率共3組水流條件進(jìn)行計(jì)算分析，工程影響計(jì)算定解條件為上游進(jìn)口給定流量20700m3/s、下游出口給定水位(下游西河出口水位為21.76m、東河出口水位22.16m)。

為便于工程建設(shè)前后水位、流速的對比分析，在擬建工程周圍選取并布設(shè)了14個(gè)水位、流速監(jiān)測點(diǎn)，具體位置如圖1所示，其中S區(qū)監(jiān)測點(diǎn)位于擬建工程上游，D區(qū)位于江心洲上，Q區(qū)監(jiān)測點(diǎn)位于擬建跨江大橋附近，X區(qū)位于擬建工程下游。

圖1 計(jì)算河段監(jiān)測點(diǎn)布置圖

經(jīng)計(jì)算，擬建工程對水位影響的最大值及影響范圍見表1。由表中可以看出：工程建后水位的變化主要集中于江心洲及跨江大橋上、下游局部區(qū)域內(nèi)；比較3組水流條件下水位影響成果可知，在河峰型洪水1%頻率條件下，工程建設(shè)后水位變化值及影響范圍達(dá)最大。

表1 工程建設(shè)后各監(jiān)測點(diǎn)水位變化值表

工程建設(shè)后各監(jiān)測點(diǎn)流速變化值統(tǒng)計(jì)表見表2。

表2 工程建設(shè)后各監(jiān)測點(diǎn)流速對比表

由表2可知：工程建設(shè)后在江心洲、跨江大橋上、下游局部區(qū)域內(nèi)流場均有不同程度的變化，主要表現(xiàn)為江心洲上，及其上下游局部范圍內(nèi)流速減小(如D區(qū)監(jiān)測點(diǎn))；跨江大橋附近，因樁基阻水，水流受到擠壓流速增大(如Q區(qū)監(jiān)測點(diǎn))，江心洲右汊水流同樣受到擠壓，流速增大。綜合3組水流條件下流速影響計(jì)算成果可知，在河峰型洪水1%頻率條件下工程建設(shè)后流速變化值及影響范圍更大。

4.2 沖刷分析計(jì)算

由擬建跨江大橋地勘資料可知，橋位主河槽位置土層從上到下依次為粗砂、礫砂、圓礫、全風(fēng)化千葉巖、強(qiáng)風(fēng)化千葉巖和中風(fēng)化千葉巖。根據(jù)擬建跨江大橋位置土層巖性，采用JTGC 30—2015《公路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》中的河床沖刷公式計(jì)算橋下一般沖刷和橋墩局部沖刷。經(jīng)計(jì)算，在河峰型1%頻率洪水條件下，各橋墩的一般沖刷深度均為0，1～4號(hào)橋墩(從左岸至右岸依次編號(hào)為0～6號(hào))局部沖刷深度分別為0.61、0.67、0.65和0.65m，最大沖刷深度為0.67m；在河峰型5%頻率洪水條件下，各橋墩的一般沖刷深度均為0，1～4號(hào)橋墩局部沖刷深度分別為0.56、0.61、0.59和0.59m，最大沖刷深度為0.61m。

5 防洪綜合評(píng)價(jià)

5.1 工程與相關(guān)水利規(guī)劃關(guān)系分析

根據(jù)《長江流域綜合規(guī)劃(2012—2030年)》、《長江流域防洪規(guī)劃》、《鄱陽湖區(qū)綜合治理規(guī)劃》等規(guī)劃，工程建設(shè)與所在江段的綜合規(guī)劃及水利規(guī)劃之間沒有矛盾，符合相關(guān)規(guī)劃要求，不會(huì)對有關(guān)規(guī)劃的實(shí)施產(chǎn)生不利影響。

5.2 與現(xiàn)有防洪標(biāo)準(zhǔn)、有關(guān)技術(shù)要求和管理要求的適應(yīng)性分析

根據(jù)國務(wù)院批復(fù)的《長江流域防洪規(guī)劃》確定的長江中下游總體防洪標(biāo)準(zhǔn)，推求得到擬建工程附近防洪設(shè)計(jì)水位為22.22m。擬建工程項(xiàng)目防護(hù)等級(jí)為Ⅲ級(jí)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇，跨江大橋設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。該防洪標(biāo)準(zhǔn)是由本身的工程等級(jí)確定的，其防洪標(biāo)準(zhǔn)與河道防洪標(biāo)準(zhǔn)不存在矛盾，采用的防洪標(biāo)準(zhǔn)是合適的，并與有關(guān)管理要求相適應(yīng)。擬建跨江大橋橋梁梁底最小高程為23.34m，高于設(shè)計(jì)洪水位(22.22m)，根據(jù)國務(wù)院《中華人民共和國河道管理?xiàng)l例》，跨江大橋的設(shè)計(jì)滿足要求。

5.3 工程建設(shè)對河勢穩(wěn)定的影響分析

擬建工程所在的贛江西河河段近年來航道水深條件不斷改善，主流深槽略為偏左，擬建工程處水深足夠，水域穩(wěn)定，岸線順直，工程地質(zhì)條件較好。工程建設(shè)對計(jì)算河段的整體流場影響不大，工程建后主要對島上及左、右汊局部流場有一定的影響，對河道右汊主流無影響。因此，工程實(shí)施后水位、流速變化范圍有限，不足以使工程范圍內(nèi)河床沖淤性質(zhì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的改變，不會(huì)對河勢穩(wěn)定產(chǎn)生明顯不利影響。

5.4 工程建設(shè)對河道行洪的影響分析

根據(jù)擬建工程結(jié)構(gòu)資料分析計(jì)算可知，河峰型洪水1%和5%頻率條件下，擬建工程最大阻水面積分別為214m2和212m2，工程阻水面積占整個(gè)河道行洪面積的比值分別為2.0%、2.2%。二維水流數(shù)學(xué)模型計(jì)算成果表明，在河峰型洪水1%頻率條件下，工程實(shí)施后，擬建工程附近水位壅高最大值約5cm，水位降低最大值約4cm；工程附近流速增大最大值為26.5cm/s，流速減小最大值為28.9cm/s。表明工程實(shí)施后對河段水位的影響范圍有限且變幅不大，對河道水流流態(tài)影響較小，且對河道流場影響范圍有限、影響較小。另外，擬建工程所在河段江心洲右汊為航運(yùn)通道，根據(jù)計(jì)算分析可知，工程建后江心洲右汊水位基本無變化，右汊流速有所增大，流速變幅在8cm/s以內(nèi)，對航運(yùn)影響小。

5.5 工程建設(shè)對堤防工程的影響分析

擬建工程右岸為揚(yáng)子洲堤，防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。工程實(shí)施后，江心洲右岸近岸流速增大值在2cm/s范圍內(nèi)，江心洲左岸近岸流速減小，因而工程實(shí)施后對附近防洪工程的影響較小。

5.6 工程建設(shè)對防汛搶險(xiǎn)的影響分析

擬建工程未占用防汛搶險(xiǎn)通道，無高架跨堤建(構(gòu))筑物；跨江大橋左端通過岸側(cè)引橋與左岸岸上市政公路連接，在汛期，進(jìn)出江心洲的車輛應(yīng)保證防汛搶險(xiǎn)車輛、物資及人員的優(yōu)先通行；建議擬建工程施工時(shí)合理選擇施工期，避開贛江防汛期，工程建設(shè)后及時(shí)清理施工場地內(nèi)臨時(shí)建筑物等行洪障礙物，以減小對贛江行洪渡汛的影響。

6 結(jié)語

(1)河演分析表明，近年來擬建工程河段總體河勢基本穩(wěn)定，工程位置基本滿足工程建設(shè)的河勢條件。

(2)數(shù)模計(jì)算分析表明，擬建工程實(shí)施后，對工程河段的洪水位及流速影響不大，影響范圍主要集中在江心洲及跨江大橋上、下游局部區(qū)域內(nèi)；擬建工程對所在河段的河勢及行洪影響較小。

(3)防洪綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，工程的建設(shè)符合河道相關(guān)水利規(guī)劃；對防洪標(biāo)準(zhǔn)、防洪工程和行洪安全影響??；不會(huì)對其所處河段河勢、行洪產(chǎn)生明顯不利影響。

(4)建議建設(shè)單位與當(dāng)?shù)厮块T建立合理、快捷、有效的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，并建立自身的預(yù)警系統(tǒng)，以便在大洪水來臨時(shí)提前疏散游客，保證島上游客的生命財(cái)產(chǎn)安全。

(5)擬建工程跨江大橋施工應(yīng)盡量避免動(dòng)荷載對周邊土體的撓動(dòng)，以保證邊坡的抗滑穩(wěn)定安全。

(6)鑒于擬建工程河段河道受非法采砂活動(dòng)影響洲灘沖刷、下切嚴(yán)重，為安全起見，建議工程實(shí)施過程中和建成后，應(yīng)加強(qiáng)工程河段一定范圍內(nèi)河道地形和水文資料的觀測及分析研究工作。