長治陶清河上游李坊段河道治理工程設(shè)計及管理

孟文建

(山西省水利建筑工程局，山西太原 030006)

1 工程概述

長治縣位于北緯35°～36°，東經(jīng)112°～113°之間。是山西、河南、河北三省承接地。

長治縣兩河(蔭城河、南宋河)治理美化工程李坊段約1．5 km，河道一期治理主要內(nèi)容包括:河道的疏浚、防洪、防滲以及蓄水等。

2 主要建筑物設(shè)計

2．1 工程等別和建筑物級別

根據(jù)GB 50201-94防洪標(biāo)準(zhǔn)和GB 50286-98堤防工程設(shè)計規(guī)范，陶清河上游北宋水庫至陶清河水庫段周邊城鎮(zhèn)規(guī)模較小，居住人口較少，確定本工程等別Ⅳ等，防洪標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇洪水設(shè)計。兩岸的堤防工程按5級建筑物設(shè)計;蓄水池蓄水容積小于100萬m3，相應(yīng)工程等別為Ⅴ等，壅水壩按5級建筑物設(shè)計，次要建筑物、臨時工程按5級建筑物設(shè)計。

據(jù)GB 50011-2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范及附圖GB 18306-2001中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖(圖A1)及GB 18306-2001中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖(圖B1)，工程區(qū)設(shè)計基本地震峰值加速度值為0．10g，特征周期值為0．40 s，抗震設(shè)防烈度為7度。

2．2 工程總體布置

本工程河道治理項目位于長治縣東南的蔭城河段，起點位于中村下游，終點至李坊河道入陶清河水庫處。治理段長約1．44 km。為了改善當(dāng)?shù)厮颦h(huán)境，配合改善沿河兩岸綠化后的景觀，在李坊村段河道上設(shè)置了一座壅水壩。

堤防布置在平面上盡量以現(xiàn)有河道走向布置。河道控導(dǎo)寬度20 m左右。由于李坊段河現(xiàn)有河道較窄，而10年一遇洪水流量較大，達(dá)到600 m3/s，現(xiàn)有主槽僅能滿足200 m3/s～450 m3/s的行洪能力，由此將全部過流需向兩岸擴(kuò)展河道，每側(cè)擴(kuò)展20 m～30 m，影響到兩岸現(xiàn)有公路的改建和占用大量耕地。結(jié)合現(xiàn)場實際，將該段河道整治分兩期實施:主河道20 m治理為一期工程，能滿足200 m3/s～450 m3/s過洪能力，兩岸擴(kuò)展作為二期工程，結(jié)合交通改線和局部建筑物拆遷統(tǒng)一考慮。在縱斷上盡量依原河底布置，河道平均縱坡為1‰～1．7‰。壅水壩高約2．7 m，水面寬度為20 m～40 m，蓄水量約4．3萬m3。兩側(cè)堤防外為10 m綠化帶。堤頂為防洪搶險路。

河道橫斷面均為復(fù)式斷面，由布置在中間的主河道(包括主槽)和兩側(cè)的二級平臺組成。防洪堤防布置在二級平臺外側(cè)，堤防的設(shè)計高程滿足10年一遇的洪水。結(jié)合生態(tài)美化，主槽岸墻分別設(shè)置自然草坡或親水平臺等斷面形式。

主要治理內(nèi)容:河道清淤、防滲、兩岸堤防以及壅水壩建設(shè)。

2．3 主要建筑物工程設(shè)計

2．3．1 河道整治工程設(shè)計

1)堤防設(shè)計。河道斷面采用土堤擋水的生態(tài)復(fù)式斷面形式，土堤內(nèi)邊坡采用大于1∶2的緩坡，外邊坡1∶1．5。堤頂寬度:按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，5級堤防的堤頂寬度不宜小于3．0 m，結(jié)合防洪搶險以及部分地段鄉(xiāng)村交通要求考慮，本工程采用寬度為5 m。堤頂高程:大堤頂高程根據(jù)設(shè)計洪水位加超高1．0 m確定，但不得低于現(xiàn)狀地面高程。堤防筑堤:采用碾壓土回填。蔭城河入陶清河水庫庫尾疏通段棄土較多，考慮土方挖填平衡，可用于治理段堤防填筑。局部地段可利用現(xiàn)有重力式漿砌石防護(hù)墻。堤坡防護(hù):防洪堤內(nèi)坡表面采用30 cm厚種植土，當(dāng)發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)洪水時允許洪水漫過主槽，此時大堤發(fā)揮擋水的作用，這種情況下水流流速較慢，不會對綠化草地、灌木形成沖刷，影響到景觀效果。堤基處理:堤基防沖采用格賓石籠防護(hù)。

2)河底清淤設(shè)計。河道縱坡依照設(shè)計縱坡進(jìn)行清理。河道斷面清淤分兩種情況予以處理:a．若設(shè)計清淤高程高于現(xiàn)有河堤前趾頂面高程時，則按設(shè)計高程進(jìn)行清淤;b．若河底高程低于河堤前趾頂面高程時，除岸邊3 m～5 m范圍內(nèi)以河堤的前趾頂面為控制高程進(jìn)行清理外，其余均按河底設(shè)計高程進(jìn)行清淤，5 m以外河底以1∶2的坡度自然相接，并按河堤設(shè)計斷面進(jìn)行堤腳防護(hù)。

3)主槽的設(shè)計。河道主槽設(shè)計寬度不小于5．0 m，深度不小于1．0 m。主槽邊坡及槽底采用格賓石籠護(hù)坡，斜坡比為1∶2，石籠厚度30 cm。局部地段由于河道斷面較窄，考慮充分行洪，整個主槽河寬均保持現(xiàn)狀河道并不小于5．0 m。由于正常情況河道水流較小，河道滲漏、蒸發(fā)后，河水未到陶清河水庫已斷流，需做河道主槽防滲。防滲材料采用膨潤土防滲毯，防滲毯鋪設(shè)埋深不小于0．7 m，防滲毯基底需平整碾壓，毯上部鋪設(shè)10 cm厚碎石過渡至防沖格賓石籠，石籠上部為30 cm厚種植土。

2．3．2 壅水壩的設(shè)計

為了改善當(dāng)?shù)厮颦h(huán)境，配合后期沿河兩岸綠化后的景觀，在李坊村河道治理段設(shè)置了1座壅水壩，其特性見表1。

表1 壅水壩特征表

從外形美觀角度考慮，由于壩長較短，確定壅水壩采用鋼閘壩擋水。

鋼閘壩分為閘室段和下游消力池段。

閘室段長11．7 m，寬29 m，其中擋水壩段20 m，兩側(cè)均布置有寬4．5 m的操作室。閘室段底板、側(cè)墻均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

消力池段長6．5 m，消力池末端設(shè)有5．0 m海曼段，兩端均與擋水鋼壩閘同寬，為20 m。消力池底板、側(cè)墻采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，海曼段采用格賓石籠防護(hù)，石籠厚為0．5 m。

壩基采用振沖碎石樁，樁長10 m，樁徑0．4 m，采用梅花形布置，間排距1．0 m。

3 工程管理設(shè)計

3．1 工程管理機(jī)構(gòu)

本工程管理權(quán)屬于長治縣人民政府，結(jié)合工程運(yùn)行管理特點成立建設(shè)項目部，隸屬長治縣水利局，負(fù)責(zé)工程的建設(shè)，以及后期的管理運(yùn)行。管理人員5人，從原管理單位調(diào)配。

3．2 管理范圍

根據(jù)SL 171-96堤防工程管理設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，管理范圍為“堤內(nèi)外的護(hù)堤寬度為30 m～100 m”，本工程確定為從堤頂線往外延伸30 m。

凡在工程管理用地范圍內(nèi)，不允許任何單位及個人修建建筑物，開墾種植，圍塘養(yǎng)魚和從事任何有危害和妨礙于河道及管理的活動。

3．3 保護(hù)范圍

根據(jù)SL 171-96堤防工程管理設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，保護(hù)范圍為堤防背水側(cè)護(hù)堤邊界線外200 m。

凡在工程保護(hù)范圍內(nèi)，不改變土地的產(chǎn)權(quán)性質(zhì)，但不得從事深孔爆破、開采油氣田和地下水或構(gòu)筑其他地下工程等，危及堤防的安全。

3．4 壅水壩運(yùn)行

1)壅水壩汛期運(yùn)行。

在非汛期，壅水壩全部立壩至設(shè)計壩高蓄水。

在汛期，壅水壩低壩運(yùn)行，壩頂降低0．5 m。當(dāng)洪水位繼續(xù)上漲，當(dāng)壩前水位距堤頂高度小于0．5 m時，倒壩運(yùn)行。

2)冬季運(yùn)行。

壅水壩冬季運(yùn)行時，需要在上、下游破冰。壩袋內(nèi)結(jié)冰時，禁止調(diào)節(jié)壩高。冬季結(jié)冰前調(diào)節(jié)壩高與上游水位齊平，春季化冰時，調(diào)節(jié)壩高下泄冰塊，冰棱下泄后，壩袋充至設(shè)計壩高。為了防止冬季冰壓力對兩側(cè)岸墻的破壞，在結(jié)冰季節(jié)，壅水壩需要降0．8 m運(yùn)行或者采用破冰措施，以確保岸墻的安全。

3．5 壅水壩管理

根據(jù)工程運(yùn)行情況，對壅水壩工程各部位進(jìn)行經(jīng)常、定期和特別檢查與觀測，發(fā)現(xiàn)事故隱患，及時采取措施。

對上游來水，水流狀態(tài)，壩前后沖淤情況，壅水壩比較重要部位，要進(jìn)行經(jīng)常性的檢查觀測。在每年的春秋兩季，對壩袋進(jìn)行定期檢查。當(dāng)發(fā)生特大洪水、暴雨、暴風(fēng)、強(qiáng)烈地震和重大工程事故時，要及時組織力量進(jìn)行全面檢查，著重檢查工程有無損壞等。

3．6 河堤管理

河堤應(yīng)進(jìn)行經(jīng)常性檢查、定期檢查和特別檢查。

經(jīng)常性檢查著重檢查河堤有無崩塌，沿河堤身有無損壞，防沖設(shè)施是否受損，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

每年汛前、汛后對沿河河堤和其他設(shè)施進(jìn)行定期檢查，汛前著重檢查歲修工程的完成情況和度汛存在的問題，汛后著重檢查工程變化和損壞情況，特別是發(fā)生大洪水、地震等非常情況時，管理單位領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)及時組織力量進(jìn)行檢查，必要時報上級主管部門和有關(guān)單位會同檢查，對檢查中發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)及時修補(bǔ)、恢復(fù)。汛期或發(fā)生特別險情時，及時組織搶險隊伍搶修，并報上級主管部門。

4 結(jié)語

陶清河上游李坊段河現(xiàn)有河道較窄，很多地段不足20 m，一期實施保持現(xiàn)狀河寬經(jīng)治理后僅能滿足200 m3/s的行洪。兩岸村莊較多，完全滿足行洪要求需進(jìn)行二期河道擴(kuò)展，將河道向兩側(cè)拓寬20 m～30 m，需對兩岸居民房屋進(jìn)行拆遷，沿河公路改道。需盡快協(xié)調(diào)相關(guān)事項，以備二期實施。