小水電開發(fā)與河道整治的研究與實踐

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簡介： 小水電開發(fā)與河道整治相結(jié)合，利用地理地形條件進(jìn)行水電開發(fā)的同時，引入社會資金進(jìn)行河道整治，不僅使投入方得到了相應(yīng)的回報，也加快了河道整治工程實施的進(jìn)度。
關(guān)鍵字：水電開發(fā) 河道整治 結(jié)合

1、緒言

　　河道整治是一項公益性的工程，目前基本以政府投入為主，對地方經(jīng)濟(jì)較差的地區(qū)，由于政府財力限制，使河道整治這項公益性的工程一直無法順利實施，研究引入社會資金進(jìn)行河道整治工程，可以加快河道整治工程的實施的進(jìn)度，提高河道的防洪抗災(zāi)能力。

　　2、項目由來

　　安吉縣位于浙江省的北部，是一個山區(qū)縣，西苕溪是安吉縣境內(nèi)的主要河流。西苕溪東山段河道位于安吉縣遞鋪鎮(zhèn)東山村，本段河道以上集水面積1214Km2，多年平均徑流量10.2億m3，多年平均流量32.5m3。

　　本段河道為彎曲型河流，1978年，安吉縣為增加耕地面積，對安吉縣境內(nèi)的西苕溪及其支流上的八處河段進(jìn)行了裁彎取直，新開河是在當(dāng)時的歷史條件下在西苕溪干流上的新開河工程，停工時, 新開河全長1700m，河道進(jìn)口底高程在8.0～9.5m，河道出口底高程6.7～7.2m, 兩岸堤頂高程12.2～12.7m，河底寬約40m，堤距約60m，邊坡1:2，為單式斷面。河道開通后，新老河道同時過流，該段河道實際上成為分汊型河道，但由于新開河進(jìn)口與老河交角較大，在彎道環(huán)流作用下，進(jìn)口上唇不斷淤積，下唇不斷沖刷，危及下唇附近村莊的安全，同時，由于上唇淤積后，進(jìn)流量減小，河道水位下降，機(jī)埠抽不上水，影響農(nóng)業(yè)灌溉。1992年5月至1993年7月，原三官鄉(xiāng)組織實施了新開河進(jìn)口治理工程，疏通新河口320 m，河道護(hù)岸810m，建導(dǎo)流堤一條。新開河開通后，一方面減輕了原老河道的沖刷和防洪壓力，提高了江渚溪自然村和雙聯(lián)、銀灣、紅星三個斗的防洪抗災(zāi)能力。但另一方面，由于新開河河道斷面、坡降、進(jìn)口水流方向、河床粒徑等與河道流量、流速無法適應(yīng)，使新開河不同程度的發(fā)生沖刷現(xiàn)象，使得橋梁基礎(chǔ)外露，河岸塌坍，威脅兩岸居民安全，造成了防洪被動局面。1998年、1999年和2000年安吉縣水利局三次對新開河進(jìn)行了整治，但由于新開河的嚴(yán)重沖刷是水流與河床的不協(xié)調(diào)引起的，工程“先天不足”，雖經(jīng)整治卻無法徹底解決新開河存在的問題。

　　多年來，由于西苕溪新開河出口下游河道的采砂，目前在西苕溪干流新開河出口附近造成了近5m的落差，使得上游河道溯源沖刷十分嚴(yán)重，在溯源沖刷過程中，上游河勢發(fā)生了變化，其中西苕溪東山河段在洪水時的河勢變化相當(dāng)劇烈，主要表現(xiàn)為河床縱向拉深、橫斷面堤岸崩退加劇、平面進(jìn)一步彎曲，河床質(zhì)粗化。本段河道縱向拉深后，緊臨其上游的河道水流速度加快，溯源沖刷強(qiáng)度增大，河床拉深和河岸崩塌現(xiàn)象隨之發(fā)生，嚴(yán)重影響了河勢的穩(wěn)定，應(yīng)采取措施對本段河道河勢進(jìn)行控制。

　　目前本段河道的上游、左右岸均為安吉縣的城市規(guī)劃區(qū)，若河勢失穩(wěn)，將影響安吉縣城區(qū)的防洪安全，迫切需求對本段河道的河勢進(jìn)行控制，從水利上保障城區(qū)的發(fā)展。但由于安吉縣政府財力的限制，本項工程一直無法實施。

　　3、水電開發(fā)與河道整治方案

　　河道整治要根據(jù)河流演變的自然規(guī)律進(jìn)行，采取合理的措施進(jìn)行控導(dǎo)，從新開河的演變情況來看，由于新開河道時沒有遵循河流的客觀規(guī)律，工程是基本不成功的。目前為了控制新開河的劇烈演變，在新開河進(jìn)口設(shè)置了堰壩，控制新開河的過流量，70%左右的洪峰流量均從老河道走，新開河基本失去了原有的功能。

　　本方案布置時，在分析河流現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，注重遵循客觀規(guī)律和因勢利導(dǎo)的原則，采取適當(dāng)?shù)拇胧Ρ径魏拥肋M(jìn)行控制。西苕溪東山段河道干流在水流與河床的相互作用下，經(jīng)過多年的沖淤變化和控導(dǎo)，目前河流巳基本成形，自然河道反映了河流演變的客觀規(guī)律，本方案治導(dǎo)線的布置基本維持現(xiàn)西苕溪河流主槽走向不變，僅按防洪要求對河槽寬度進(jìn)行調(diào)整，堤線布置以現(xiàn)有堤防為基礎(chǔ)，并根據(jù)平順原則和堤距要求作必要的退堤和調(diào)整。由于本段河道下游無序挖砂等人類活動的干擾使本段河道的沖淤難于達(dá)到平衡，河道的溯源沖刷在很長時間內(nèi)難于穩(wěn)定，要穩(wěn)定本段河道，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧?，遏制向上游河道的溯源沖刷。遏制溯源沖刷的有效方法是在河道主槽內(nèi)設(shè)置護(hù)底壩，從河床演變的角度考慮，相當(dāng)于重新設(shè)置了人工侵蝕基準(zhǔn)面，上游河道以此為基準(zhǔn)進(jìn)行河勢調(diào)整。

　　由于新開河進(jìn)口水流流向與西苕溪主河道交角較大，洪水進(jìn)入新開河后，在離心力的作用下，新開河進(jìn)口上唇淤積，下唇?jīng)_刷，造成主流與河流軸線的偏角較大，洪水入河后引起右岸沖刷，使進(jìn)口右岸形成凹岸，左岸成為凸岸，水流沖向凹岸受到阻力后，又被導(dǎo)向左岸，使左岸河道受沖，在左岸受阻后，又被導(dǎo)向右岸，按此規(guī)律，新開河?xùn)|山橋上游段已逐漸由順直的河段向彎曲型河段演變，而新開河出口河段由于下游水位下降，坡降較陡，縱向不斷拉深，導(dǎo)致新開河河岸坍塌、堤防滑坡等。新開河的嚴(yán)重沖刷是水流與河床的不協(xié)調(diào)引起的，從河床演變的角度考慮，是由于新開河的河相關(guān)系與客觀規(guī)律不盡相符引起的，但要改變新開河的河相關(guān)系比較困難，所以新開河的穩(wěn)定也是一個漫長的過程。在現(xiàn)狀，要維持新開河的河勢穩(wěn)定，最好的方法是采取措施，控制進(jìn)入新開河的流量或?qū)π麻_河徹底截流，恢復(fù)至1978年新開河開通前的狀況。

　　根據(jù)西苕溪干流東山段和新開河的現(xiàn)狀及現(xiàn)狀河勢分析，在新開河進(jìn)口下游西苕溪干流上布置護(hù)底壩，控制西苕溪干流的溯源沖刷；對新開河截流，不再分洪，所有流量均從自然形成的老河道走，以控制新開河的穩(wěn)定；在遵循客觀規(guī)律的基礎(chǔ)上，對護(hù)底壩下游至新開河出口段西苕溪干流進(jìn)行整治，使本段河道能夠滿足防洪的要求，不因新開河的截流而使本段河道的防洪壓力增加。

　　由于新開河進(jìn)出口現(xiàn)狀已形成5m左右的高差，在考慮截流方案時，結(jié)合水資源綜合利用，利用自然地形和攔蓄后形成的水頭，在新開河出口附近新開河上布置河床式水電站一座，利用新開河作為電站的引水道。為增加電站的效益，在不影響防洪的前提下，在護(hù)底壩的基礎(chǔ)上通過興建水力自控翻板門攔蓄，適當(dāng)抬高上游水位。

　　4、方案實施后效益分析

　　方案在不改變洪水流路的情況下布置治導(dǎo)線、堤防線，方案實施后，本段河道恢復(fù)至1978年新開河開通前的狀況，符合河道自然變化規(guī)律。而且在新開河進(jìn)口下游西苕溪干流上建設(shè)了護(hù)底壩，從河床演變的角度考慮，等于在此設(shè)置了人工侵蝕基準(zhǔn)面，上游河道以此為基準(zhǔn)進(jìn)行河勢調(diào)整，由于壩址處的水位得到控制，減輕了西苕溪的溯源沖刷強(qiáng)度，遏制了西苕溪向上游河道的溯源沖刷，有利于城區(qū)的河岸穩(wěn)定和堤防安全，對控制河道劇烈演變和城市防洪是有利的。

　　方案實施后，新開河出口為一座河床式水電站，新開河不再分洪，而成為電站的引水渠，流量很小、流速較低，能較好解決了新開河先天不足的河勢不穩(wěn)的“老大難”問題，從根本上防止新開河的崩塌和沖刷。

　　河床式水電站裝機(jī)5*630KW，設(shè)計水頭7.1m，發(fā)電引水流量57.70m3/s，多年平均發(fā)電量1188萬Kw，年利用小時3771h，發(fā)電多年平均年均效益554萬元。

　　5、結(jié)語

　　方案實施后，從河道整治角度講，堰壩的興建遏制了西苕溪干流的溯源沖刷，可有效防止壩上游河道的崩塌和沖刷，同時新開河也不再具有分洪功能，從根本上解決了新開河先天不足的“老大難”問題。從水電開發(fā)的角度講，新建了總裝機(jī)容量3150Kw的電站一座，充分利用了水能，而且可以緩解目前用電緊張的形勢。

　　本工程是一個河道整治與水電開發(fā)相結(jié)合的嘗拭，利用水電開發(fā)投入的資金進(jìn)行河道整治，解決了河道整治工程大部分資金，水電開發(fā)年均效益554萬元，投資回收期約7年，也取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　參考文獻(xiàn)

　　1、鄭肇經(jīng)著《河工學(xué)》

　　2、簡森著《河工原理》

　　聯(lián)系人：安吉縣水利水電勘測設(shè)計所有限公司王勇0572-5022929ajslsjs@zjip.com