分析河道疏浚斷面設計
——以陸良縣地區(qū)閻芳河為例

阮富陽

（陸良縣水務局水利工程建設管理站 云南陸良 655600）

0 引言

閻芳河疏浚斷面工程在設計情況中，我們往往采用單一梯形斷面形式[1]。疏浚的面積要求以及疏通河面的土方需要被計算整改，根據(jù)這些條件計算并且設計河道底部的高度、底寬、邊坡等參數(shù)。

“耕地紅線”以及“生態(tài)紅線”這些名詞陸續(xù)出現(xiàn)在大眾視野，土地的土方工程面積底，最大化的減少土地面積使用量，環(huán)保低能是當今工程的共識；斷面參數(shù)的不同計算設計對工程量的占地面積土方量都會有影響，不同設計參數(shù)根據(jù)河道的參數(shù)進行整改。本篇論文以陸良縣閻芳河為例，根據(jù)閻芳河的條件設計出河道疏浚斷面的各項參數(shù)，為本類河道疏浚斷面設計進行參考。

1 閻芳河自然概況

主要情況：

陸良縣以全面落實“河長制”為抓手，結合河道清淤，開展“清四亂”專項整治，打造美麗河湖景色。閻芳河主河道長18.2km，其中閻芳河段長7.75km，平均坡降1.2‰。該河道的安全將直接影響著防護區(qū)內(nèi)群眾的生命財產(chǎn)安全。所在地區(qū)氣候特征較為溫和，冬暖夏涼，無極端天氣，降水集中，空氣濕度較高，干濕分明，年平均氣溫14.8℃，降水量942mm。

表1 閻芳河分段特征

2 閻芳河斷面設計數(shù)據(jù)

2.1 設計原理公式

2.1.1 斷面設計

對于河流的斷面設計，一般采用估算河流勻速流動的公式進行計算，本文經(jīng)過閻芳河分析，受地理條件，氣候影響，河道的臟亂程度，難以清理的程度，都為河道疏帶來了一定的困難。河道的相隔段水位差異明顯，水深不同，設計流量疊加差異較大，因此不能使用估算河流均勻流動，會使計算誤差較大。在閻芳河的設計計算中，我們選擇棱柱體明渠恒定非均勻漸變流水面曲線計算方法進行設計過流量。

根據(jù)閻芳河分段長度，不同水深，底面高度，坡度，上下游水力半徑，重力加速度等數(shù)據(jù)，設計流量數(shù)據(jù)，在表格中分段的三組情況數(shù)據(jù)計算，逐段試算法考濾盤江干流對閻芳河的回水頂托，起調(diào)水位從下游匯口向上端閘位開始計算，計算公式如下：

Δs=[（hd2+vd2/2g）-（hu+vu2/2g）]/[i-1/2（Q2/Cd2Ad2Rd+Q2/Cu2Au2Ru）]

式中：Δs-流線長（m）；hd、hu-上下游水深（m）；vd、vu-上下游水流流速（m/s）；g-重力加速度（m2/s）；vd、vu-上下游流速（m/s）；Q-流量（m3/s）；Rd、Ru-上下游水力半徑；Cd、Cu-上下游謝才系數(shù)（m1/2/s）。

2.1.2 帶入計算

通過公式帶入，表格數(shù)據(jù)錄入，上述情況的各方面規(guī)劃考慮，選擇最優(yōu)方案進行測試結果，將整理的三段不同斷面疏浚數(shù)據(jù)輸入在美國陸軍工程兵團工程中心開發(fā)的水面線計算軟件HEC-RAS中，通過重力加速度g，上下游水流流速，流量，水力半徑等數(shù)據(jù)，可以計算出大概的水面線，且具有足夠的精度[2-3]。若軟件輸出的結果符合疏浚的各方面要求，則該標準斷面即設計斷面；若不符合要求，再次錄入，直到符合。

2.2 疏浚參數(shù)

（1）河道疏浚斷面設計參數(shù)主要包括底寬B、設計水深h、邊坡m以及縱斷面比降i等。疏浚斷面時不應改變河道原有自然形態(tài)，通過測量的數(shù)據(jù)以及公式計算，選擇最優(yōu)方案，最大限度的節(jié)約能源，減少土地使用情況，河道過流、斷面穩(wěn)定的條件等等，其次開挖土方工程量要最少化，工程開展的占地面積要小。

閻芳河的河道參數(shù)如下。該河道疏浚工程邊坡系數(shù)取1.5～2.67，底坡比降i與疏浚高度比降一樣，取1/11200。根據(jù)閻芳河的水流測試勘測數(shù)據(jù)，計算得出23個不同斷面。通過實測得出以下數(shù)據(jù)：水面疏浚高度為0.3～1.8m，邊坡取 0.0006～0.0126，縱斷面比降 1/12000。

（2）設計方法。

水深設計在疏浚工程中是非常重要的一步，優(yōu)化設計方案能夠最大限度的節(jié)約用地資源，開發(fā)最少量的土地，節(jié)約人力資源，最大化的減少土地面積使用量，環(huán)保低能。根據(jù)上述分析，選取1.9m、2.3m、2.8m三種不同水深，代入公式測試三種不同的水深對于工程設計結果顯示的土地面積使用，工程量計算的影響，選擇最優(yōu)方案，計算結果見表2。

表2 斷面數(shù)據(jù)

3 閻芳河三種水深結果分析

3.1 疏浚工程量計算公式

疏浚工程量的計算分為土方工程量及開挖占地兩部分，我們用以下公式進帶入計算。

其中：K-土方量（m3）占地面積（m2）；Kn-第 n 個斷面開挖土方量（m3）或占地面積（m2）；ln-1-第n個斷面與第n-1個斷面之間的距離（m）。

在工程中疏浚開挖土方量與河道水深成反比，因此增加水深，能夠相對的減少用地面積（開挖土方量），節(jié)約用地資源，見表3。

3.2 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)表3得出，T3方案的工程量與占地面積最小，方案數(shù)據(jù)最優(yōu)，因此選擇此方案。

表3 不同水深下疏浚工程量

4 結語

河道的疏浚還要考慮地理位置以及施工的難易程度，河流斷面的穩(wěn)定因素等等的要求，也不能影響到地下水的疏通，因此河道的疏浚必須要考慮多方面因素才能下最終結論。