北方某山區(qū)河道綜合治理工程方案及初步探討

郝紅英

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津300250）

1 地形地貌

某山區(qū)河道地處北方低山丘陵區(qū)，工程區(qū)臨近城區(qū)，地形較為平坦，地面高程524～543m，西高東低?，F(xiàn)河床高程523～540m，兩側(cè)河漫灘一般高出河床1～2m；現(xiàn)狀河道縱坡1∶200～1∶300。河道兩側(cè)大部分河段沒(méi)有堤防，現(xiàn)有堤防年久失修。

2 地質(zhì)條件

工程區(qū)的地層巖性主要為第四系松散層：①人工堆積物（rQ4）：主要為卵礫石、中砂、粗砂、砂壤土等，主要分布于人工堤防及河道內(nèi)采砂場(chǎng)；②第四系全新統(tǒng)沖洪積（al＋plQ4）壤土，主要分布于河道右側(cè)漫灘；③第四系上更新統(tǒng)沖洪積（al＋plQ3）：巖性為礫石、少量壤土，主要分布于河床及漫灘。

工程區(qū)最大凍土深度90cm。地震基本烈度為Ⅷ度。

3 防洪標(biāo)準(zhǔn)與河道規(guī)模

河道兩岸保護(hù)區(qū)大部屬于城區(qū)，保護(hù)區(qū)內(nèi)人口12萬(wàn)人，耕地0.43萬(wàn)hm2。河道防洪標(biāo)準(zhǔn)確定為20a一遇，根據(jù)水文計(jì)算成果，相應(yīng)洪峰流量2440m3/s。

4 工程總布置

為實(shí)現(xiàn)河道行洪的同時(shí)在灘地上營(yíng)造水面景觀的目的，在河床上布置行洪主槽和灘地蓄水池，形成兩條平行的行洪通道。具體布置如下：

左、右防洪堤堤線依照現(xiàn)有堤線走向布置，兩堤之間寬度480～530m；深槽靠右岸布置，底寬50m，深度2.3m；深槽左側(cè)灘地上順流向布置10個(gè)蓄水池，池寬120m，長(zhǎng)300m，深1.55～0.6m；池首設(shè)分水口分流，主槽分水流量449.4m3/s，蓄水池進(jìn)口分水流量50.4m3/s；考慮運(yùn)行期池內(nèi)清淤及檢修時(shí)泄水的要求，蓄水池左側(cè)灘地設(shè)置下池交通路1處，退水閘3個(gè)。

5 工程設(shè)計(jì)

5.1 防洪堤工程

堤防采用梯形斷面，根據(jù)防洪交通及考慮城區(qū)規(guī)劃道路的要求，確定左堤堤頂寬8m，右堤頂寬6m。堤防設(shè)計(jì)坡比根據(jù)筑堤土質(zhì)條件、堤頂超高、邊坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果及考慮施工方便、景觀等因素綜合確定。左、右堤迎水坡、背水坡坡比分別采用1∶3，1∶2.5。防洪堤頂高程按照20a一遇洪水位加堤頂超高確定。由于工程區(qū)內(nèi)粘性土缺乏，外購(gòu)?fù)猎靸r(jià)較高，筑堤填筑土料采用河道內(nèi)開(kāi)挖的砂礫石。

為防止沖刷對(duì)堤身的破壞，需對(duì)堤防迎水坡面進(jìn)行防護(hù)。左側(cè)堤防迎水坡面采用40cm漿砌石護(hù)砌；右堤和深槽之間灘地寬度較窄，結(jié)合深槽右岸防護(hù)，將灘地和岸坡一并護(hù)砌。采用30cm厚現(xiàn)澆混凝土材料進(jìn)行防護(hù)。

5.2 擴(kuò)挖深槽工程

現(xiàn)狀主河槽蜿蜒曲折，部分河段沒(méi)有明顯的深槽，影響了河道的行洪能力，造成水流不暢，經(jīng)核算現(xiàn)狀河道深槽內(nèi)過(guò)流能力100～150m3/s，大水時(shí)對(duì)兩岸灘地造成較大損失。因此，將該段深槽靠近右岸疏浚擴(kuò)挖。深槽過(guò)流能力達(dá)到449.4m3/s，很大程度上減少了河水上灘的幾率，減輕了灘地的洪災(zāi)損失。

深槽布置在河床右側(cè)，設(shè)計(jì)底寬50～60m，槽底縱坡1∶200～1∶300，深槽設(shè)計(jì)水深2.3m，兩側(cè)岸坡坡比1∶3。滿槽時(shí)設(shè)計(jì)流量為449.4m3/s時(shí)，平均流速4～5m/s；遭遇20a一遇洪水情況下的深槽流速5～6m/s。為防止沖刷破壞，需要采取防護(hù)措施。通過(guò)比較確定了僅對(duì)深槽岸坡及坡腳防護(hù)，兩側(cè)岸坡采用30cm混凝土護(hù)砌，坡腳下齒墻埋深根據(jù)沖深計(jì)算結(jié)果確定為3m。

5.3 蓄水池工程

為工程治理后達(dá)到蓄水形成水面景觀的目的，設(shè)計(jì)中比較了修建橡膠壩與蓄水池方案。由于本河段縱坡較陡，一般為1∶200～1∶300，修建橡膠壩布置數(shù)量較多，工程造價(jià)高，運(yùn)行管理難度大，多泥沙河流中適宜性比較差；而蓄水池相對(duì)工程簡(jiǎn)易，后期管理相對(duì)簡(jiǎn)單，工程造價(jià)低，因此推薦采用蓄水池方案。

為了項(xiàng)目實(shí)施后對(duì)現(xiàn)狀河道行洪不造成負(fù)面影響，蓄水池設(shè)計(jì)頂面高程按照現(xiàn)狀灘地高程確定，蓄水池共設(shè)10處，1＃蓄水池主要攔蓄泥沙為主，同時(shí)作為水源的入水口，2～10＃為蓄水作用。蓄水池橫向?qū)挾?20m，每300m加設(shè)橫隔堤，隔堤頂高程低于池肩0.65m，每個(gè)蓄水池設(shè)計(jì)水深1.55～0.6m。

1＃蓄水池池底采用厚30cm鋼筋混凝土護(hù)砌，兩側(cè)擋墻采用漿砌石砌筑；2～10＃蓄水池兩側(cè)坡面設(shè)計(jì)坡比1∶3，表層采用厚40cm格賓石籠防護(hù)，為減少水量損失，鋪設(shè)復(fù)合土工膜加強(qiáng)防滲，底部鋪50cm厚粘土層。

橫隔堤頂高程一般低于兩側(cè)池肩高程0.65m。設(shè)計(jì)形式多樣，采用漿砌石材料、混凝土砌筑。

5.4 池首進(jìn)水工程

工程采用了分流、自流方式進(jìn)水，小水時(shí)河水自流進(jìn)入蓄水池；河水位達(dá)到539.24m時(shí)，1＃蓄水池進(jìn)口過(guò)流量為50.6m3/s，深槽過(guò)流量為449.4m3/s；當(dāng)河水流量超過(guò)500m3/s，洪水上灘。

為便于河道水自流進(jìn)入蓄水池，在1＃蓄水池池首設(shè)置進(jìn)水工程，即深槽和1＃蓄水池的公共進(jìn)水口，深槽進(jìn)口底高程536.20m，底寬50m；1＃蓄水池進(jìn)口底高程535.95m，底寬5m。深槽與1＃蓄水池之間為河灘地，起始位置設(shè)分水圓弧裹頭。護(hù)底及護(hù)坡均采用40cm厚漿砌石。

5.5 水源工程

蓄水池需水量主要包括蒸發(fā)量、滲漏量及換水量3部分，通過(guò)分析計(jì)算，平均每月需水量為8.26萬(wàn)m3。對(duì)河道上游來(lái)水量分析，一般年份（p＝50%）在區(qū)間自產(chǎn)徑流僅個(gè)別月份不能滿足需水量；一般枯水（p＝75%）年份，全年有3～4個(gè)月自產(chǎn)徑流量小于該月蓄水池需水量。因此遇枯水年或月需要進(jìn)行水量補(bǔ)充。本工程考慮從上游水庫(kù)引水或開(kāi)采地下水進(jìn)行水源補(bǔ)充。

6 工程設(shè)計(jì)中的有關(guān)問(wèn)題

6.1 水面景觀工程不能影響防洪

蓄水池水面景觀工程不能影響防洪或?qū)Ψ篮樵斐韶?fù)面影響，在工程設(shè)計(jì)中蓄水池采用下挖方式，蓄水池設(shè)計(jì)頂面高程按照現(xiàn)狀灘地高程確定，縱坡維持原河道天然縱坡。

6.2 建設(shè)封閉完整的防洪體系

工程主要目的是解決城區(qū)段防洪問(wèn)題，需要使城區(qū)形成完整的防洪體系，因此除安排城區(qū)段河道的治理外，對(duì)上游堤段需要按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行治理，從而避免發(fā)生較大洪水時(shí)，在上游漫溢進(jìn)入防洪保護(hù)區(qū)。

6.3 水頭差的問(wèn)題

行洪深槽和蓄水池形成了兩條平行的行洪通道，在工程運(yùn)行中兩側(cè)可能形成水位差，因此在工程措施設(shè)計(jì)中考慮兩側(cè)水頭差的不利影響。

6.4 凍脹問(wèn)題

本區(qū)最大凍土深度90cm，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡可能采用柔性材料作防護(hù)，硬性材料防護(hù)的埋置深度最少保證1m，冬季盡可能蓄水保溫，從而減輕或避免凍脹破壞。

6.5 泥沙淤積問(wèn)題

工程采用了分流、自流方式進(jìn)水，通過(guò)控制蓄水池進(jìn)水量及專門(mén)沉沙池設(shè)施減輕泥沙的淤積，但淤積問(wèn)題仍不可避免，因此需要經(jīng)常清理進(jìn)水口，洪水后對(duì)蓄水池要徹底清淤。

7 結(jié)語(yǔ)

地方政府加大了中小河道綜合整治的力度，隨著生活水平的提高，當(dāng)?shù)鼐用駥?duì)防洪保安及水環(huán)境提出了更高要求，因此，在河道治理工程方案設(shè)計(jì)中，要充分考慮水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的要求。本文提出了防洪工程與水面景觀相結(jié)合這一對(duì)山區(qū)河道進(jìn)行綜合治理的新形式，并對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析和初步探討，可供類(lèi)似工程參考和借鑒。

［1］GB50201—94，防洪標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］SL274—2001，碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］GB50286—98，堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］孫崗.河道治理工程中有關(guān)問(wèn)題的探討［J］.河南水利與南水北調(diào)，2007（10）.

［5］宋全香.對(duì)山區(qū)河道規(guī)劃治理問(wèn)題的探討［J］.中國(guó)水利水電市場(chǎng)，2008（6）.

［6］李煒.水力計(jì)算手冊(cè)［K］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2006.