泰捷信碼頭工程對淮沭河防洪安全的影響

王亞平王丙堯 陳 斌

（1江蘇省秦淮河水利工程管理處 南京 210001 2江蘇省灌溉總渠管理處 淮安 223200 3江蘇省洪澤湖水利工程管理處 洪澤 223100）

泰捷信碼頭工程對淮沭河防洪安全的影響

王亞平1王丙堯2陳 斌3

（1江蘇省秦淮河水利工程管理處 南京 210001 2江蘇省灌溉總渠管理處 淮安 223200 3江蘇省洪澤湖水利工程管理處 洪澤 223100）

本文對淮沭河河道的水文特征、擬建鋼材碼頭所在斷面邊界情況進(jìn)行了介紹。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃報告，推算分淮入沂工程沿程水位變化，并分別計算河道西偏泓、灘地、東偏泓的流量，依據(jù)規(guī)范計算碼頭對河道產(chǎn)生的壅水、沖刷，分析所產(chǎn)生的影響，從而得出碼頭建成后所造成的洪水波及船行波對河道的防洪安全及坡岸穩(wěn)定等基本無影響的結(jié)論。

淮沭河河道 碼頭壅水 沖刷 防洪安全影響

1 概述

沭陽泰捷信鋼材專用碼頭擬建于沭陽縣十字鄉(xiāng)境內(nèi)，淮沭河?xùn)|偏泓灘地處。建設(shè)工程占用岸線200m，陸域占地11000m2，設(shè)置10t固定吊兩臺，15t龍門桁吊一臺，港區(qū)可停泊最大載貨量為500t的貨船，并能同時裝卸貨船5艘，碼頭年吞吐量達(dá)300萬t。

根據(jù)中華人民共和國《防洪法》的有關(guān)規(guī)定，建設(shè)跨河、穿河橋梁、碼頭等工程設(shè)施，應(yīng)當(dāng)符合防洪標(biāo)準(zhǔn)，不得危害堤防安全，影響河勢穩(wěn)定、妨礙行洪暢通等。為了配合該工程的建設(shè)實施，分析評價建設(shè)項目對淮沭河防洪安全的影響，根據(jù)規(guī)范要求，本文對該工程建設(shè)后給淮沭河防洪安全帶來的影響進(jìn)行評估，為水行政主管部門對該項目的審批提供科學(xué)依據(jù)。

2 河道水文特征

淮沭河南起洪澤縣順河集附近的二河閘，向北流經(jīng)淮安市清浦區(qū)，至沭陽縣境入新沂河，全長97.6km，是1958年新開辟的一條分淮河洪水入沂、淮水北調(diào)綜合利用的骨干河道。與此同時，它又是江蘇省江淮水北送的輸水干線，利用該河道引江、淮水送至連云港市，向連云港人民輸送生活飲用水和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水。

2003年淮河流域大水，分淮入沂工程啟動，發(fā)揮巨大作用。經(jīng)計算，如若2003年不啟用淮沭河分淮入沂，蔣壩站水位將達(dá)到14.47m，比2003年實際出現(xiàn)的最高水位14.32m高0.15m，可能會造成破圩。由此可見淮沭河在淮河流域防洪中具有重要地位。

3 擬建碼頭處斷面邊界條件

擬建項目碼頭工程在淮沭河淮陰閘（下）至沭陽閘（上）河段，此段河道長66.1km，堤防長132.4km，為人工開挖河道，平地鑿槽筑堤，分東西兩個偏泓，偏泓河槽為比較規(guī)則的梯形斷面，上口寬80～150m，河底高程3.0～4.0m，非行洪期作為農(nóng)田耕作。斷面寬約為1400m，六塘河地下涵洞和沭陽閘兩處為收縮斷面，斷面寬約500m，兩偏泓并匯在一起。河段較為順直，左大堤（西）堤頂高程為15.3～18.9m，堤頂寬9～15m，臨水側(cè)堤腳高程7.5～12.8m，背水側(cè)堤腳高程7.5～12.3m，臨水側(cè)坡比1∶3，背水側(cè)坡比1∶5。右大堤（東）堤頂高程14.5～15.9m，堤頂寬8～10m，臨水面堤腳高程7.8～12.4m，背水面堤腳高程7.5～11.3m，臨水側(cè)坡比1∶3，背水側(cè)坡比1∶5。大堤臨水面部分河段為塊石護(hù)坡，大堤與兩偏泓之間有40～70m寬的灘地，大部分栽種楊樹，局部有蘆葦。兩偏泓與中間灘地之間有高程為12.3～13.0m的土筑子堤，頂寬4～6m，平槽流量700～800m3/s，行洪流量超過1200 m3/s時漫灘?；床耖l至沭陽閘河段，河底呈倒比降。東偏泓河底寬24～30m，河底高程3.0～4.0m。西偏泓河底寬40～85m，河底高程3.5～4.0m。

4 防洪評價計算

4.1 水文分析計算

項目選址處位于淮沭河淮陰閘—沭陽閘閘段，距離沭陽閘約3.2km處的東偏泓右側(cè)灘地處，河段的水情完全由上下游人工調(diào)度和工程控制。本文以該段河道防洪設(shè)計水位和淮沭河調(diào)度方案淮陰閘控制泄洪流量，作為綜合分析計算碼頭處的設(shè)計水位和流量。

根據(jù)《江蘇省防汛防旱手冊》，淮沭河是一項分淮入沂、擴(kuò)大淮河洪水出路的工程，在淮沂洪水不遭遇時，設(shè)計分淮入沂流量3000m3/s，歷史上沭陽閘最大泄洪流量為1250m3/s，由此確定項目碼頭處設(shè)計流量為3000m3/s。

項目碼頭處距離沭陽閘約3.2km，距離淮陰閘下約55.6km。根據(jù)淮陰閘下設(shè)計洪水位為14.23m，沭陽閘上設(shè)計洪水位為12.10m，假設(shè)河段之間無其他支流匯入或泄出，通過內(nèi)插法得出，項目碼頭處設(shè)計洪水位為12.21m。

根據(jù)2003年9月淮委編制的《沂沭泗河洪水東調(diào)南下續(xù)建工程實施規(guī)劃》及江蘇省水利勘測設(shè)計研究院編制的《沂沭泗洪水東調(diào)南下續(xù)建工程新沂河整治工程可行性研究報告》，新沂河行洪7800m3/s時沭陽站水位11.40m，推算淮沭河入新沂河口水位12.46m，由此推算分淮入沂工程沿程水位比規(guī)劃水位抬高0.19～0.71m（見表1）。

表1 分淮入沂復(fù)核計算沿線水位與原設(shè)計水位對比表

根據(jù)表1，淮陰閘下復(fù)核水位為14.41m，沭陽閘上復(fù)核水位為12.82m，通過內(nèi)插法得出，碼頭處復(fù)核水位為12.90m。

綜上所述，項目碼頭工程選址處水文分析計算，采用河段設(shè)計流量為3000 m3/s，設(shè)計水位為12.21m，并考慮復(fù)核水位12.90m。

為了便于計算，假設(shè)河道水流為均勻流，采用謝才公式分別計算河道西偏泓、灘地、東偏泓的流量（見表2）。

4.2 壅水分析

該項目碼頭工程選址處位于淮沭河?xùn)|偏泓右側(cè)灘地處，灘地原地面高程介于8.4～9.6m，碼頭所占用灘地的平均地面高程在9.3m左右，根據(jù)碼頭工程設(shè)計，頂高程為9.36m，基本與原灘地地面高程一致，因此，碼頭主體工程基本不會產(chǎn)生阻水影響。

碼頭面作業(yè)區(qū)主要阻水設(shè)施有固定吊和龍門吊的基座，根據(jù)平面布置，基座呈直線排列，基本平行于水流方向，計算阻水面積僅考慮碼頭上游迎水面垂直于水流方向的固定吊機(jī)座基斷面。根據(jù)吊機(jī)設(shè)計，當(dāng)設(shè)計洪水位12.21m時，碼頭作業(yè)設(shè)施阻水面積約8.55m2；水位12.9m時，阻水面積約10.6m2。

該碼頭工程在大堤臨水側(cè)設(shè)置一條上堤路，采用順堤方向鋪設(shè)，以免坡道斷面占用較大的過水?dāng)嗝?，并且上堤路緊靠大堤鋪設(shè)，路面坡度為6%，路面寬7m。通過計算，當(dāng)設(shè)計洪水位12.21m時，碼頭作業(yè)設(shè)施阻水面積約18.3m2；水位12.9m時，阻水面積約23.1m2。

依據(jù)《橋位設(shè)計》及《公路橋位勘測設(shè)計規(guī)范》（JTJ062—91），碼頭工程上游最大壅水高度計算公式如式（1）：

表2 碼頭工程處河道流量情況表

表3 設(shè)計流量與水位下河道壅水高度計算成果

表4 設(shè)計流量下河道沖刷計算成果

式中：

ΔZ——碼頭前沿最大壅水高度（m）；

Q設(shè)——設(shè)計流量（m3/s），Q設(shè)=Q泓+Q灘；

ω、p—分別為河道的過水面積（m2）、濕周（m）；

QOM——天然水位下碼頭處的設(shè)計流量（m3/s）；

ωOM——天然水位下碼頭處河道的過水面積（m2）；

L——壅水曲線全長（m）；

I——河段天然水面比降；

ωj——碼頭處凈過水面積（m2），取天然水位下碼頭處過水面積，即ωj=ωom。

根據(jù)公式（1）計算得出，設(shè)計水位12.21m時，碼頭工程上游最大壅水高度為0.04cm，壅水曲線長14.31m；設(shè)計水位12.9m時，壅水高度為0.03cm，壅水曲線長9.32m（見表3）。

灘地過水?dāng)嗝孑^寬約80m，洪水主流場處于河道主槽內(nèi)，河道內(nèi)平均流速約0.70m/s，灘地行洪流速遠(yuǎn)低于河道平均流速，碼頭作業(yè)區(qū)內(nèi)阻水設(shè)施對阻礙河道行洪的影響較小。同時由于港池的開挖，擴(kuò)大了碼頭處河道的部分行洪斷面，有利于減輕碼頭工程對行洪的阻礙作用，因此，碼頭工程產(chǎn)生的壅水影響較小。

4.3 碼頭所在河道處河床沖刷分析計算

根據(jù)《公路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》計算項目碼頭處河槽的一般沖刷深度，河槽屬粘性土河床，可采用公式（2）計算：

式中：

hp——一般沖刷后的最大水深（m）；

Ad——流量集中系數(shù)，取1.0～1.2；

Q2——河槽通過的設(shè)計流量（m3/s）；

μ——水流側(cè)向壓縮系數(shù)，河道凈跨徑大于200m時，μ≈1.0；

Vs——河槽設(shè)計流速（m/s）；

L0——河槽寬度（m）；

Bcj——河槽部分過水凈寬（m）；

hcm——河槽最大水深（m）；

hcq——河槽平均水深（m）；

IL——沖刷坑范圍內(nèi)粘性土液性指數(shù)，根據(jù)地質(zhì)資料查得，適用范圍為0.16～1.19（見表4）。

根據(jù)表4，hp

4.4 碼頭對所在河道處其他方面的影響

經(jīng)過分析計算，碼頭建成后所造成的洪水波及船行波對河道的防洪安全及坡岸穩(wěn)定等方面基本無影響。

5 結(jié)論

（1）項目建設(shè)滿足現(xiàn)有防洪標(biāo)準(zhǔn)、有關(guān)技術(shù)要求，是可行的。

（2）碼頭的頂高程與原灘地高程基本一致，當(dāng)發(fā)生設(shè)計洪水時，碼頭被洪水淹沒，碼頭作業(yè)區(qū)主要阻水設(shè)施為固定吊機(jī)座基及沿堤坡新建的上堤道路，通過壅水分析計算，碼頭作業(yè)區(qū)主要設(shè)備阻洪引起的壅水現(xiàn)象較輕微。

（3）根據(jù)對碼頭處河槽進(jìn)行沖刷計算，得出河槽不會產(chǎn)生一般沖刷影響；碼頭后方的臨水側(cè)堤坡均做了漿砌塊石護(hù)坡工程，堤坡基本不存在沖刷影響。

（4）根據(jù)對碼頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行計算，碼頭結(jié)構(gòu)方案抗傾、抗滑穩(wěn)定性均符合規(guī)范要求；分別對項目建設(shè)前后的堤防邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析計算，得出碼頭工程建設(shè)不會影響堤防工程的穩(wěn)定安全。

（5）淮沭河輸水期間，河道流速較小、水位較低，港區(qū)工程建設(shè)不會影響調(diào)水流量及水位；河道輸水不會引起碼頭處的河床沖刷，也不會影響港區(qū)內(nèi)正常運行。

通過以上分析計算，泰捷信碼頭工程對淮沭河防洪安全等無明顯影響

（專欄編輯：王 適）