永宁河叙永县城区段河道疏浚可行性技术分析

摘要：

中图分类号：K826文献标识码： A

1 引言

叙永县位于四川盆地南缘，地理位置在东经105°03′—105°40′，北纬27°42′—28°31′之间，幅员面积2976.8平方公里，总人口71.81万人。受娄山余脉的影响，形成南部山岭纵横，北部丘陵起伏的地形地貌，境内水系发达，有赤水河、永宁河两大水系，由于叙永县城紧临永宁河而建，洪灾发生频繁，近年来，县城已遭受“1998.7.28”、“2001.7.7”、“2006.7.7”、“20012.7.22”洪灾袭击，给县城造成重大损失。本文主要研究通过河道疏浚提高县城的防洪能力，以保证汛期县城人民生命财产安全。

2 工程河段基本情况与存在的问题

永宁河为长江上游右岸一级支流，由南门河与东门河在叙永县城离上桥上游约100m的地方相汇而成，由南向北贯穿县境，在纳溪县城注入长江，干流长152.3km，全流域面积3228km2。本次研究进行疏浚的对象是叙永县城内上桥至一中大桥段，共计河长0.83km，多年平均流量25.6m3/s，河道平均比降0.0016，主河道宽度60-80m。由于县城紧临永宁河而建，洪灾频繁，据民国《叙永县志》和省《旱涝史料》等记载及调查，从1861至1991年，叙永县城发生大的洪水有12次，其中1908、1918、1921及1947年为特大洪水，1908年洪水流量达到4100m3/s，为历史最大洪水。由于人类对环境的破坏性活动，特别是在20世纪中后期，森林大量砍伐、开荒种粮、硫金砂和煤矿大量无序开采，导致水土流失严重，城区河道严重淤塞，使城区洪涝灾害频发程度加剧，近年来已遭受“1998.7.28”、“2001.7.7”、“2006.7.7”、“2012.7.22”洪灾袭击，其中“1998.7.28”、“2001.7.7”、“2006.7.7”洪水达到或超过20年一遇，给县城造成重大损失。为消除永宁河叙永县城区段带来的洪水之患，到2013年底，已在永宁河叙永县城区段的上桥至叙永一中范围内修建了防洪堤，但是，随着人口、资源、环境等一系列因素的影响，全县的防洪形势仍不容乐观，一是随着全球气候异常变化导致发生超标准洪水的机率进一步加大，使县城招受洪水袭击的可能性增大；二是修建堤防时下桥至一中大桥段占用行洪断面较多，抬高了原来的洪水位，且堤防修建高度相对保护区地面较高，达到3-4m，堤身单薄，对稳定不利，洪水位的抬高也加大了洪水对上桥和下桥两座文物古桥的冲击，增加了不安全因素；三是排涝标准按5年一遇暴雨设计，该暴雨与5年一遇洪水所对应的暴雨相当，当发生超标准暴雨时，难免会出现洪水虽然当在了堤外，但低洼区产生内涝(堤内低洼区地面高程与5年一遇洪水位相当)，人民免除了洪患但逃不了涝灾。

3 解决措施与可行性分析

由于洪水造成的灾害难于预料，突发性强，为保障人民群众的生命财产安全万无一失，可对永宁河叙永县城区段进行河道疏浚，增强县城防洪能力的可靠性，该措施主要是对常年水位以上的河滩淤沙进行开挖清运，并对右岸边坡开挖以拓宽河道3-5m。现从技术角度出发，通过以下三个方面论证该方案的可行性。

1、河道清淤弃料可资源化利用

（1）用作建筑材料

经检测和分析，疏浚段河滩淤沙主要由卵砾石颗粒构成，主要成分为灰色-黄绿色砂岩，卵石颗粒粒径一般2～15cm，充填物为相应成分的的圆砾、中～细砂等，颗粒成分风化微弱，质地坚硬。平均含砂率8.5%左右，卵石150～60mm占28.6%，砾石60～5mm占30.3%，砂粒5～0.075mm占15.8%，粉粘粒＜0.075mm占1.2%左右，漂石含量9.18-13.18%。作为建筑材料利用时其孔隙率、云母含量（均值为1.55%，低于技术指标2%）、硫酸盐及硫化物含量等各项指标符合规范规定之质量技术要求，但含泥量偏高（均值为11.47%，高于指标5%），粒度模数和平均粒径偏小，质量较差，但经过冲洗筛分工作后，可以保证作为建筑材料利用时的质量，主要检测数据见河漫滩覆盖层检测成果表。

表1 河漫滩覆盖层检测成果表

注：1、未列入＞200之漂石含量。

2、粒径＜0.5mm之砂粒含量包含了＜0.075mm的粉粘粒含量。

（2）用于加固河堤与平整土地

由于现有堤防高出保护区地面3-4m，并且堤后空置地面宽度达到11m-30m，当疏浚河道时，可利用堤后的空置土地对不能利用的弃渣弃土按要求进行堆放并填筑，提高河堤的稳定性和防渗漏能力。

2、清淤后河道的稳定性分析

如果河道每年都要进行清淤，必将造成征地占地矛盾和资金紧张，因此，清淤后河道行洪断面保持相对稳定非常重要，现从造床流量的选取、造床流量挟沙能力、河流输沙现状三个方面对河道清淤后是否会重新淤积或淤积的程度进行理论分析。由于该段河道平顺，基本情况相似，可选取具有代表性的一段进行分析，根据现场实际情况，特选取该段范围内河滩地比较明显的顺河街段作为代表段进行分析，分析过程如下：

（1）造床流量的选取。采用平滩流量法对造床流量进行分析评估，计算流量时用恒定非均匀流公式中的计算天然河道水面线的能量法公式进行，对复杂断面考虑局部水头损失，其余均忽略局部水头损失，基本方程为：

（公式1）

（公式2）

公式中各字母代表的参数意义见表2。

表2

计算时，在河道宽度变化明显的地方进行计算分段并适当加密，α与ξ引用自贡市水利电力建筑勘测设计院进行堤防设计时的取值，α=α1=α2=1.02，收缩ξ取0.3-0.4，扩散ξ取0.7-0.9；i和n采用2001年“七七洪水”洪痕的分析成果，i= 0.00268，n=0.056，利用公式1和2计算结果见下表2。

表2

经分析计算，造床流量与根据叙永县历年最大洪峰流量系列统计得出的重现期为2年一遇的洪峰流量相当，因此可直接采用2年一遇的最大洪峰流量为造床流量，即Q造=466m3/s。

（2）造床流量挟沙能力计算。分析时涉及到恒定非均匀流仍采用计算天然河道水面线的能量法公式进行计算，水流挟沙能力计算则采用Ackers-White公式计算，基本公式为：

（公式3）

（公式4）

（公式5）

U*=（τ0/ρ）1/2 （公式6）

公式中各字母代表的参数意义见表3。

表3

颗粒无量纲粒径 dg

表4

利用公式3、4、5、6计算结果如下表。

（3）河流输沙现状。根据下游距该点2.5km的叙永水文站悬移质泥沙资料统计分析，永宁河流最大含沙量1.32kg/m3，多年平均含沙量0.708kg/m3（采用成果），堆移质占含沙量的13％，悬移质泥沙颗粒粒径大于0.25mm的沙量仅占1.9％，过水悬移质粗沙较少，悬移质总量61.6万吨，推移质总量9.2万吨，泥沙总量年70.8万吨。对于多年平均含沙量，80年代为0.636kg/m3,90年代为0.993kg/m3，到目前多年平均为0.708kg/m3，说明河道上游水土流失治理初见成效，水土流失已得到有效控制，河道输沙量呈逐渐减少趋势。

经过理论计算和统计资料分析，水流挟带悬移质的能力目前只占其最大能力的1%左右，如不考虑悬移质的影响，水流挟带推移质(D50=0.06mm)的能力目前只占其最大能力的5.6%左右，综合其情况进行分析，可认定水流具有较强的输沙能力，经清淤疏浚后的河道新产生淤积的情况小，并在水流不断的冲刷下，河道会呈逐渐加深的趋势，历史上河道曾经通航也说明了这一点。

3、各种防洪标准下洪水水位分析。利用恒定非均匀流公式中的计算天然河道水面线的能量法公式进行分析计算，计算结果见下表。

计算结果表明，如果对常年水位以上的河滩淤沙进行清运并对右岸边坡开挖拓宽河道，5年一遇洪水位可降低0.3-0.6m，20年一遇洪水位可降低0.7-1m，少部分段出现只降低0.48m主要是因为修建防洪堤时占用了过多的行洪断面，此段可通过降低河道糙率的方法使其降低值达到70cm以上，如对常年水位以下的淤沙也进行开挖清运，洪水位还将进一步降低。

4 结论与建议

经计算与分析表明，河道清淤疏浚后增强了县城的抗洪防御能力，当发生5年一遇洪水时堤内地面积水可自然排出；20年一遇洪水位可至少降低0.70m，如按河道20年一遇洪水位计则河道可多过流量约220m3/s，达到1780 m3/s，接近50年一遇洪水（1930 m3/s）标准，同时洪水位的降低减小了洪水对上桥和下桥的冲击，使上桥和下桥两座古桥更加安全。加之现在我国已制定了较为完善的水土保持管理制度，防止河道疏浚后避免重新出现淤塞给予了组织保障，因此永宁河叙永县城区段河道疏浚可行，建议可从以下两个方面进行。

（1）引入采砂企业对河道进行疏浚。我县现有河道采砂企业5家，其中离县城最近一家只有5公里，交通便利。因此，可引入其中资金和技术雄厚的企业对河道进行疏浚，疏浚出的弃料经冲洗筛分后，选出的砂石砾料可作建筑材料，筛分后废料由采砂企业按企业先有的弃料处理方法进行处理。疏浚时可优先对河滩和浅滩进行开挖疏浚。

（2）对河道进行拓宽。河床右岸边坡主要为基岩，岩性为砂质泥岩，其弱风化岩体较为完整，裂隙不甚发育。因此，可对右岸边坡进行开挖，以拓宽河道，使岸坡平顺，减少岸坡对河流的阻力，对挖出的弃土料可填筑在堤背后的空地上，以增加河堤的稳定性。

参考文献：

1、《四川省防汛警戒水位保证水位分析成果》（上册）。

2、《永宁河叙永一中大桥工程行洪论证与河势稳定评价报告》

3、《叙永县水资源调查评估与水利化区划报告》