阮富陽(yáng)

（陸良縣水務(wù)局水利工程建設(shè)管理站 云南陸良 655600）

0 引言

閻芳河疏浚斷面工程在設(shè)計(jì)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(jì)算整改，根據(jù)這些條件計(jì)算并且設(shè)計(jì)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(dāng)今工程的共識(shí)；斷面參數(shù)的不同計(jì)算設(shè)計(jì)對(duì)工程量的占地面積土方量都會(huì)有影響，不同設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)河道的參數(shù)進(jìn)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(shè)計(jì)出河道疏浚斷面的各項(xiàng)參數(shù)，為本類河道疏浚斷面設(shè)計(jì)進(jìn)行參考。

1 閻芳河自然概況

主要情況：

陸良縣以全面落實(shí)“河長(zhǎng)制”為抓手，結(jié)合河道清淤，開(kāi)展“清四亂”專項(xiàng)整治，打造美麗河湖景色。閻芳河主河道長(zhǎng)18.2km，其中閻芳河段長(zhǎng)7.75km，平均坡降1.2‰。該河道的安全將直接影響著防護(hù)區(qū)內(nèi)群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。所在地區(qū)氣候特征較為溫和，冬暖夏涼，無(wú)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(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

2.1 設(shè)計(jì)原理公式

2.1.1 斷面設(shè)計(jì)

對(duì)于河流的斷面設(shè)計(jì)，一般采用估算河流勻速流動(dòng)的公式進(jìn)行計(jì)算，本文經(jīng)過(guò)閻芳河分析，受地理?xiàng)l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(lái)了一定的困難。河道的相隔段水位差異明顯，水深不同，設(shè)計(jì)流量疊加差異較大，因此不能使用估算河流均勻流動(dòng)，會(huì)使計(jì)算誤差較大。在閻芳河的設(shè)計(jì)計(jì)算中，我們選擇棱柱體明渠恒定非均勻漸變流水面曲線計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)流量。

根據(jù)閻芳河分段長(zhǎng)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(shè)計(jì)流量數(shù)據(jù)，在表格中分段的三組情況數(shù)據(jù)計(jì)算，逐段試算法考濾盤(pán)江干流對(duì)閻芳河的回水頂托，起調(diào)水位從下游匯口向上端閘位開(kāi)始計(jì)算，計(jì)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(zhǎng)（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(jì)算

通過(guò)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(jìn)行測(cè)試結(jié)果，將整理的三段不同斷面疏浚數(shù)據(jù)輸入在美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)工程中心開(kāi)發(fā)的水面線計(jì)算軟件HEC-RAS中，通過(guò)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(jì)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(jié)果符合疏浚的各方面要求，則該標(biāo)準(zhǔn)斷面即設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)參數(shù)主要包括底寬B、設(shè)計(jì)水深h、邊坡m以及縱斷面比降i等。疏浚斷面時(shí)不應(yīng)改變河道原有自然形態(tài)，通過(guò)測(cè)量的數(shù)據(jù)以及公式計(jì)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(guò)流、斷面穩(wěn)定的條件等等，其次開(kāi)挖土方工程量要最少化，工程開(kāi)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(cè)試勘測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出23個(gè)不同斷面。通過(guò)實(shí)測(cè)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(shè)計(jì)方法。

水深設(shè)計(jì)在疏浚工程中是非常重要的一步，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案能夠最大限度的節(jié)約用地資源，開(kāi)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(cè)試三種不同的水深對(duì)于工程設(shè)計(jì)結(jié)果顯示的土地面積使用，工程量計(jì)算的影響，選擇最優(yōu)方案，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 斷面數(shù)據(jù)

3 閻芳河三種水深結(jié)果分析

3.1 疏浚工程量計(jì)算公式

疏浚工程量的計(jì)算分為土方工程量及開(kāi)挖占地兩部分，我們用以下公式進(jìn)帶入計(jì)算。

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

在工程中疏浚開(kāi)挖土方量與河道水深成反比，因此增加水深，能夠相對(duì)的減少用地面積（開(kāi)挖土方量），節(jié)約用地資源，見(jiàn)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(jié)語(yǔ)

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(jié)論。