原阳武庄控导工程治导线选定分析 窦焕春 郭体英 吕文堂 一、工程概况 武庄控导工程位于黄河下游左岸，河南省原阳县境内，距花园口水文站下游24km。其右岸为郑州市黄河马渡、三坝、杨桥险工。初步设计工程长度4182m。1995年开始修建，截至2001年已修建1682m（其中护岸长1082m、丁坝5道）。 武庄控导工程的整治目标任务是在来水条件下，控导主流，稳定险工流势，减少冲决大堤的机遇，为防洪提供安全保障。同时，起到护滩和有利于涵闸引水的作用。鉴于花园口至马渡河势相对稳定，而赵口以下河势游荡摆动剧烈，因此，武庄工程又担负着整治下段河段节点的作用。 武庄工程治导线的选定首先遵照因势利导的原则，根据上游来流条件和送流的要求，在充分分析马渡挑流能力的前提下，选择最优坝区的方法，设计治导线。同时，用模型试验方法验证。最后，经专家咨询选定工程平面布置方案。 二、治导线的设计原则 武庄河道控导工程应满足防洪护滩和灌溉引水等各方面的要求，治导线的设计原则如下： 1.黄河来水来沙和河床边界条件变化是河床演变的决定因素。根据1194～1994年河道演变图分析，黄河花园口至九堡河段游荡摆动的幅度和强度变化为1194～1855年变化最大，摆动幅度达13km；1855～1875年摆动幅度最小达3.5km，随着三门峡及下游河道整治的修建摆动的幅度和强度在减小。从历史河床演变可以看出，只有利用天然河道水沙变化和演变趋势。所以修建武庄工程应符合河床演变的历史规律，顺应现行河势发展趋势，因势利导。 2.郑州铁桥至黑岗口河段是典型的游荡性河道，在平面形态上表现为沙洲棋布、水流散乱。对1949～1993年主流线套绘图显示，弯曲系数比较小，一般小于1.15，河道断面宽浅B/H一般在20～40之间。所以应尽量利用黄河干流水沙变化资料，分析造床流量的变化，选定治导线的参数，满足行洪要求。 3.武庄工程设计应适应规划流路，为下游河道整治创造条件。武庄工程曾经开展了系统的河势观测、资料分析，也做过物理、数学模型试验。在50年代末、60年代初黄河下游开展河道整治工作，第一条治导线：花园口—双井—马渡—黄练集—九堡—黑石湾。70年代河南河务局提出的治导线花园口—双井—马渡—武庄—赵口—张毛庵。1986年河南河务局将70年代治导线作为整治治导线并将武庄工程列为“七五”新建工程。故该工程设计应适应规划流路，为下游河道整治创造条件。 4.马渡弯道的挑流能力。马渡险工为一平顺型险工，来童寨大坝以上弯曲半径6000m，1991年下延四道坝，弯曲半径为3500m，为了分析马渡弯道的挑流能力，将历年马渡险工靠流较好河势选出，统计马渡弯道挑流距离3000～3500m。 弯道挑流能力实际上就是河弯幅度问题。鉴于河槽宽度是河流的几何形态特征之一，具有明确的物理含义，且本身又与流量的大小有关。因此，往往建立河弯形态与直线段河宽的关系； Tm=4.3B=3440m 式中： Tm——河弯幅度 5.送流于赵口险工。大致分三段：上段（1～8坝），中段（9～47坝），下段（47～下首）。由于8坝突出，若８坝以上靠溜，将挑流外移，位于中段的三刘寨和赵口两闸门引水困难。若47坝以下靠溜，因呈下败趋势，挑流无力，难于送溜至张毛庵工程。因此，赵口险工着流段的选择应满足三刘寨和赵口两闸门引水及导流到张毛庵弯道的要求并兼顾两岸生产要求。 6.尽量利用现有工程，节约投资。 三、最优坝区及治导线的选定 由河床演变和河势变化规律选定最优坝区。根据河势分析作十数种治导线方案比较，确定最优坝区，并选定治导线。最优坝区主要参数如下： 1.来流方向：马渡下延工程弯曲半径3500m。 按照上述数据制成最优坝位区图。在最优坝区内，按照近期河道整治小弯方案采用治导线参数，划定治导线。其主要参数见表。 四、工程实施作用 武庄工程修建以前，河床发生横向变形，摆动幅度1～4.1km，游荡多变，给滩区人民的生产生活带来诸多不便。自1995年修建武庄工程以来，当年汛后２～５坝开始靠河到2000年汛前已建工程全部靠河。据1995～2000年河势图套绘分析，武庄工程经过几年的运行，花园口至赵口河段游荡幅度和强度从时间来看呈逐年减少。特别是逐年工程的完善，改善了该河段的边界条件，增加两岸约束力，限制了河势摆动，对维护滩区群众生产生活，起到了巨大作用。从武庄工程发挥的作用和效果来看，能满足河势要求，工程布置是合理的。 五、结束语 1.治导线的设计原则，首先，要符合本河段的河床演变历史规律，满足现行河势发展趋势；其次，要适应规划流路，为下游河道整治创造条件；第三，利用黄河水流变化资料，分析造床流量变化，合理选定治导线参数。 2.河弯形态的选择，既要满足上首工程来流方向的适应情况，又要保证下游工程迎流的要求。 3.最优坝区的选定是首次在河道整治初步设计中应用，是验证河道工程之间距离、河弯幅度、排洪宽度的直观方法，同时，可以确定治导线主要参数指标。 4.在以往的河床演变分析工作的基础上，进行了物理模型试验为分析论证提供了依据。 作者单位 河南省黄河河务局 责任编辑 贾志成 |