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【摘 要】 为优化洪汝河治理工程方案设计，介绍综合性水利整治工程对航道通航条件影响的评价方法，并针对评价过程中的关键点提出应对措施，实现水资源综合利用，给同类工程开展航道通航条件影响评价工作提供参考。
【关键词】 洪汝河;河道治理;航道;通航条件;横向流速
1 工程概况
洪汝河是淮河一级支流，是淮河北岸跨豫、皖两省的骨干排水河道。根据国务院批准的《淮河流域防洪规划》《淮河流域综合规划（2012―2030年）》，洪汝河治理工程为上述规划的近期实施项目。洪汝河治理工程共涉及汝河、大洪河、洪河分洪道等3条河流，主要任务是：通过整治河道和加固堤防，提高洪汝河流域的防洪除涝能力，形成较完善的防洪除涝减灾体系，使汝河宿鸭湖以下干流、大洪河及洪河分洪道防洪标准达到20年一遇，除涝标准达到5年一遇。
洪汝河治理工程主要建设项目有：
（1）河道疏浚工程。按5年一遇除涝标准扩挖河道，疏浚河道总长度为97.9 km，其中大洪河74.64 km，汝河23.26 km。
（2）护岸工程。河道险工处理35处，长11 452 m，其中：大洪河4处，长1 700 m;洪河分洪道13处，长5 012 m;汝河18处，长4 740 m。
（3）堤防工程。按20年一遇标准整治堤防，退建局部堤距较窄段堤防，对未达到设计标准的堤防进行加高加固。
（4）涵闸、泵站工程。新建、重建、加固、拆除各类建筑物共108座，其中排涝涵闸79座（大洪河15座、洪河分洪道26座、汝河38座），灌排泵站29座（大洪河灌排站2座、洪河分洪道排涝站17座、汝河排涝站10座）。
2 评价方法及过程
在洪汝河治理工程涉及的3条河流中，汝河航道规划等级为Ⅴ级，洪河航道规划等级为Ⅳ级。评价拟建河道疏浚工程97.9 km，拟建护岸工程22处，拟建堤防工程12处，重建和新建44座涵闸、12座泵站等涉航工程对航道通航条件的影响。
需重点评价设计流量较大且距航道较近的涵闸及对航道通航条件影响较大的新建护岸工程，并结合航运需求，对设计方案提出优化建议。对航道通航条件影响较小或对航道通航有利的工程，以及不在航道保护范围内的其他工程，仅作简要评价。
2.1 涵闸及泵站
设计流量大于50 m3/s且距航道较近的涵闸工程有汝河重建肖刘河闸、重建李楼闸，大洪河新建西湖港闸。重点评价这3座涵闸，并构建二维水流数学模型，计算横向流速分布情况，分析涵闸运行对通航水流条件的影响。
对于其余涵闸及泵站，其横向流速计算式为
式中： v为横向流速，m/s;Q为设计除涝流量，m3/s;S为计算断面过水面积，m2。
计算横向流速时，断面取设计航道中心线偏50 m处断面，横向流速取值采用涵闸、泵站的排涝流量与5年一遇水位情况下计算断面过水面积的比值。参考《航道工程设计规范》中第4.2.5.2条“取水工程的进口和排水工程的出口处，航道横向流速不宜超过0.3 m/s，回流流速不宜超过0.4 m/s”的规定，计算横向流速时以不超过0.3 m/s作为分析要求。
根据计算分析，在除涝、灌溉期间，汝河、大洪河上重建和新建的涵闸及泵站工程一侧的设计航道中心线偏50 m处断面的横向流速均小于0.3 m/s，满足规范要求。
2.2 护 岸
根据新建护岸与航道的相对关系，将护岸工程分为两类进行分析。
（1）汝河河坞新庄等16处护岸、大洪河西小湾等4处护岸平面范围不占用航道，护岸工程断面均位于设计航道断面以外，对船舶通航无影响。
（2）汝河任庄等2处护岸与航道底宽范围存在部分重叠，护岸平面范围占用部分航道，但由于护岸处现状河底高程均低于设计航道底高程，护岸工程断面均位于设计航道断面以外，对船舶通航无影响。
2.3 河道疏浚工程
汝河蛟停湖―西洋谭、曹埠―李大湖河道较为窄深，无法满足5年一遇除涝标准。全线扩挖班台以下大洪河，使大洪河除涝标准达5年一遇。
河道疏浚工程主要是对两岸进行切滩，工程建成后河道加宽，过水断面加大，能够满足5年一遇除涝标准。
汝河航道和洪河航道设计底宽40 m、水深2.5 m、边坡1∶3 ～ 1∶4，在河道疏浚部分，设计航道中心线基本沿河道疏浚中心线布置，局部进行裁弯取直或者切滩;设计航道宽度范围大部分在此次河道疏浚宽度范围内。此次河道疏浚减少了未来航道整治的工程量，明显改善了航道通航条件。
2.4 堤防退建及加固工程
堤防退建及加固工程均位于堤防背水侧，最大退距20 ～ 140 m。退建堤防堤顶距设计航道底边线80 ～ 230 m，距离航道较远，对船舶通航无影响。
3 评价的关键点和相关措施
3.1 对航道进行初步规划，梯级开发，保护航道资源
洪汝河治理工程共涉及航道164.64 km，其中：汝河航道（汝南夏屯―班台）长约90 km，目前不通航;洪河航道74.64 km，季节性通航。位于该工程范围内或与该工程联系较为紧密的拦蓄工程有宿鸭湖水库、蛟停湖滞洪区、河坞闸、班台闸，以及拟建的郑寨枢纽。
河坞闸上河底高程25.23 ～ 27.45 m，河坞闸上死水位29.0 m，而宿鸭湖水库泄洪闸下河底高程36.94 ～ 39.99 m，河底高程落差较大。在宿鸭湖水库不放水的情况下，汝河上中游河道内常年缺水，难以保障通航水流条件。
汝河航道虽纳入《河南省内河航道与港口布局规划（2014―2030年）》中，但未开展深入研究，均未对沿线通航水位、航道及枢纽布置等进行规划。为保障通航水深，本研究对洪汝河航道全段进行了初步的规划设计，经与水利部门、港航部门沟通，综合选定在汝河中游蛟停湖滞洪区进洪闸下顺直河段规划航运枢纽。在不影响汝河行洪的前提下，通过与上游宿鸭湖水库泄洪闸、下游河坞闸联合调度，使得上中下游航道水位平顺衔接，满足未来船舶通航要求，有效保护了航道资源。
3.2 构建二维水流数学模型，对涵闸工程提出 设计优化建议
根据设计单位提供的李楼闸原设计方案（见图1），经构建二维水流数学模型分析计算，该方案航道中心线左侧50 m位置处横向流速为0.544 ，大于0.3 m/s。
经与设计单位多次沟通后调整方案，最终确定李楼闸优化后的设计方案（见图2）：闸门向大堤背水侧后退约90 m，出水渠与河道水流流向交角从80€凹跣〉？0€埃页鏊掠尾嗌杓莆厦嬷鸾ダ┐蟮睦瓤谛问剑缓降乐行南咦蟛？0 m位置处横向流速为0.27 m/s，小于規范要求的0.3 m/s，不会造成不利的碍航水流，工程实施对航道条件基本无影响，满足未来航运需求。
4 结 语
（1）洪汝河河道天然弯曲，边滩高而陡、河槽窄而深，拦河建筑物未设通航设施，航道条件无法满足船舶通航要求。在评价航道通航条件影响过程中，从满足航运需求角度出发，建议治理工程优化部分河道疏浚断面设计，在不减小行洪断面和不增加土方量的情况下，增大航道水深。堤防退建等工程的实施，将明显改善航道通航条件，实现水利工程兼顾航运，促进水利、水运协调发展。
（2）大型水利工程具有涉航建筑物数量大、种类多、涉及行业广等特点，部分水利工程河道虽已规划有航道技术等级，但尚未对前期航道进行设计研究。本研究根据涉航工程特点分类评价、各有侧重，对仅有航道等级而无前期设计的航道进行同步规划、初步设计，不仅对涉航工程作出可信的评价，也为未来航道复航开发预留了空间。本次航道通航条件影响评价研究工作对同类大型水利工程具有一定借鉴意义。
【关键词】 洪汝河;河道治理;航道;通航条件;横向流速
1 工程概况
洪汝河是淮河一级支流，是淮河北岸跨豫、皖两省的骨干排水河道。根据国务院批准的《淮河流域防洪规划》《淮河流域综合规划（2012―2030年）》，洪汝河治理工程为上述规划的近期实施项目。洪汝河治理工程共涉及汝河、大洪河、洪河分洪道等3条河流，主要任务是：通过整治河道和加固堤防，提高洪汝河流域的防洪除涝能力，形成较完善的防洪除涝减灾体系，使汝河宿鸭湖以下干流、大洪河及洪河分洪道防洪标准达到20年一遇，除涝标准达到5年一遇。
洪汝河治理工程主要建设项目有：
（1）河道疏浚工程。按5年一遇除涝标准扩挖河道，疏浚河道总长度为97.9 km，其中大洪河74.64 km，汝河23.26 km。
（2）护岸工程。河道险工处理35处，长11 452 m，其中：大洪河4处，长1 700 m;洪河分洪道13处，长5 012 m;汝河18处，长4 740 m。
（3）堤防工程。按20年一遇标准整治堤防，退建局部堤距较窄段堤防，对未达到设计标准的堤防进行加高加固。
（4）涵闸、泵站工程。新建、重建、加固、拆除各类建筑物共108座，其中排涝涵闸79座（大洪河15座、洪河分洪道26座、汝河38座），灌排泵站29座（大洪河灌排站2座、洪河分洪道排涝站17座、汝河排涝站10座）。
2 评价方法及过程
在洪汝河治理工程涉及的3条河流中，汝河航道规划等级为Ⅴ级，洪河航道规划等级为Ⅳ级。评价拟建河道疏浚工程97.9 km，拟建护岸工程22处，拟建堤防工程12处，重建和新建44座涵闸、12座泵站等涉航工程对航道通航条件的影响。
需重点评价设计流量较大且距航道较近的涵闸及对航道通航条件影响较大的新建护岸工程，并结合航运需求，对设计方案提出优化建议。对航道通航条件影响较小或对航道通航有利的工程，以及不在航道保护范围内的其他工程，仅作简要评价。
2.1 涵闸及泵站
设计流量大于50 m3/s且距航道较近的涵闸工程有汝河重建肖刘河闸、重建李楼闸，大洪河新建西湖港闸。重点评价这3座涵闸，并构建二维水流数学模型，计算横向流速分布情况，分析涵闸运行对通航水流条件的影响。
对于其余涵闸及泵站，其横向流速计算式为
式中： v为横向流速，m/s;Q为设计除涝流量，m3/s;S为计算断面过水面积，m2。
计算横向流速时，断面取设计航道中心线偏50 m处断面，横向流速取值采用涵闸、泵站的排涝流量与5年一遇水位情况下计算断面过水面积的比值。参考《航道工程设计规范》中第4.2.5.2条“取水工程的进口和排水工程的出口处，航道横向流速不宜超过0.3 m/s，回流流速不宜超过0.4 m/s”的规定，计算横向流速时以不超过0.3 m/s作为分析要求。
根据计算分析，在除涝、灌溉期间，汝河、大洪河上重建和新建的涵闸及泵站工程一侧的设计航道中心线偏50 m处断面的横向流速均小于0.3 m/s，满足规范要求。
2.2 护 岸
根据新建护岸与航道的相对关系，将护岸工程分为两类进行分析。
（1）汝河河坞新庄等16处护岸、大洪河西小湾等4处护岸平面范围不占用航道，护岸工程断面均位于设计航道断面以外，对船舶通航无影响。
（2）汝河任庄等2处护岸与航道底宽范围存在部分重叠，护岸平面范围占用部分航道，但由于护岸处现状河底高程均低于设计航道底高程，护岸工程断面均位于设计航道断面以外，对船舶通航无影响。
2.3 河道疏浚工程
汝河蛟停湖―西洋谭、曹埠―李大湖河道较为窄深，无法满足5年一遇除涝标准。全线扩挖班台以下大洪河，使大洪河除涝标准达5年一遇。
河道疏浚工程主要是对两岸进行切滩，工程建成后河道加宽，过水断面加大，能够满足5年一遇除涝标准。
汝河航道和洪河航道设计底宽40 m、水深2.5 m、边坡1∶3 ～ 1∶4，在河道疏浚部分，设计航道中心线基本沿河道疏浚中心线布置，局部进行裁弯取直或者切滩;设计航道宽度范围大部分在此次河道疏浚宽度范围内。此次河道疏浚减少了未来航道整治的工程量，明显改善了航道通航条件。
2.4 堤防退建及加固工程
堤防退建及加固工程均位于堤防背水侧，最大退距20 ～ 140 m。退建堤防堤顶距设计航道底边线80 ～ 230 m，距离航道较远，对船舶通航无影响。
3 评价的关键点和相关措施
3.1 对航道进行初步规划，梯级开发，保护航道资源
洪汝河治理工程共涉及航道164.64 km，其中：汝河航道（汝南夏屯―班台）长约90 km，目前不通航;洪河航道74.64 km，季节性通航。位于该工程范围内或与该工程联系较为紧密的拦蓄工程有宿鸭湖水库、蛟停湖滞洪区、河坞闸、班台闸，以及拟建的郑寨枢纽。
河坞闸上河底高程25.23 ～ 27.45 m，河坞闸上死水位29.0 m，而宿鸭湖水库泄洪闸下河底高程36.94 ～ 39.99 m，河底高程落差较大。在宿鸭湖水库不放水的情况下，汝河上中游河道内常年缺水，难以保障通航水流条件。
汝河航道虽纳入《河南省内河航道与港口布局规划（2014―2030年）》中，但未开展深入研究，均未对沿线通航水位、航道及枢纽布置等进行规划。为保障通航水深，本研究对洪汝河航道全段进行了初步的规划设计，经与水利部门、港航部门沟通，综合选定在汝河中游蛟停湖滞洪区进洪闸下顺直河段规划航运枢纽。在不影响汝河行洪的前提下，通过与上游宿鸭湖水库泄洪闸、下游河坞闸联合调度，使得上中下游航道水位平顺衔接，满足未来船舶通航要求，有效保护了航道资源。
3.2 构建二维水流数学模型，对涵闸工程提出 设计优化建议
根据设计单位提供的李楼闸原设计方案（见图1），经构建二维水流数学模型分析计算，该方案航道中心线左侧50 m位置处横向流速为0.544 ，大于0.3 m/s。
经与设计单位多次沟通后调整方案，最终确定李楼闸优化后的设计方案（见图2）：闸门向大堤背水侧后退约90 m，出水渠与河道水流流向交角从80€凹跣〉？0€埃页鏊掠尾嗌杓莆厦嬷鸾ダ┐蟮睦瓤谛问剑缓降乐行南咦蟛？0 m位置处横向流速为0.27 m/s，小于規范要求的0.3 m/s，不会造成不利的碍航水流，工程实施对航道条件基本无影响，满足未来航运需求。
4 结 语
（1）洪汝河河道天然弯曲，边滩高而陡、河槽窄而深，拦河建筑物未设通航设施，航道条件无法满足船舶通航要求。在评价航道通航条件影响过程中，从满足航运需求角度出发，建议治理工程优化部分河道疏浚断面设计，在不减小行洪断面和不增加土方量的情况下，增大航道水深。堤防退建等工程的实施，将明显改善航道通航条件，实现水利工程兼顾航运，促进水利、水运协调发展。
（2）大型水利工程具有涉航建筑物数量大、种类多、涉及行业广等特点，部分水利工程河道虽已规划有航道技术等级，但尚未对前期航道进行设计研究。本研究根据涉航工程特点分类评价、各有侧重，对仅有航道等级而无前期设计的航道进行同步规划、初步设计，不仅对涉航工程作出可信的评价，也为未来航道复航开发预留了空间。本次航道通航条件影响评价研究工作对同类大型水利工程具有一定借鉴意义。