忻州市南云中河防洪和生態(tài)綜合治理淺析

王 立

（忻州市水利局，山西 忻州 034000）

1 工程概況

南云中河治理工程由西向東橫貫忻州市城區(qū)，西起大運(yùn)高速上游400 m，東至播明鐵路橋下游300 m，全長6.51 km；河堤布置在縱斷上盡量依原河底布置，平均縱坡2.37‰，共布設(shè)7道橡膠壩，壩高2.5～3.0 m，水面寬度80～120 m，形成7個(gè)蓄水池，兩側(cè)為50～70 m綠化帶和濱河南、北交通搶險(xiǎn)路。河道橫斷面均為復(fù)式斷面，由布置在中間的主槽和兩側(cè)的二級(jí)平臺(tái)組成。防洪大堤布置在二級(jí)平臺(tái)外側(cè)，大堤設(shè)計(jì)高程滿足50年一遇的洪水。結(jié)合生態(tài)美化，主槽岸墻分別設(shè)置臺(tái)階、自然草坡、自然疊石、親水平臺(tái)等斷面形式?？紤]景觀設(shè)計(jì)要求，以及滿足5年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，確定二級(jí)平臺(tái)河底以上高度為1.5～3.0 m，基礎(chǔ)埋深1.3 m。蓄水后將形成63萬m2的水面，總蓄水量為98.3萬m3的水體，兩岸綠化面積76萬m2。

2 工程建設(shè)必要性

南云中河兩岸有忻府區(qū)解原、秦城、播明、長征街辦事處等14個(gè)村莊和忻州市城區(qū)北部共10.6萬人。同時(shí)河道所在地為忻府區(qū)城市發(fā)展規(guī)劃新區(qū)，周邊有忻保公路、原太高速公路、108國道、北同蒲鐵路等交通干線。采砂導(dǎo)致河床支離破碎，原河堤形態(tài)遭到嚴(yán)重破壞，且無防護(hù)工程。城區(qū)段河道治理工程的實(shí)施不僅能提高河道防洪標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)沿岸居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，給城市的可持續(xù)發(fā)展提供空間，同時(shí)還可改善局部小氣候，提高人們的生活水平和生活質(zhì)量。

3 河道整治工程

3.1 主槽岸墻工程

岸墻高度1.5～3.0 m，主槽斜坡式岸墻寬度80～120 m，采用斜坡式生態(tài)格賓石籠護(hù)坡、重力式漿砌石直墻護(hù)岸、臺(tái)階式親水護(hù)岸等幾種斷面形式。

重力式岸墻為漿砌石結(jié)構(gòu)，堤頂頂寬0.6 m，底寬1.95 m，臨水側(cè)為直立面，背水側(cè)邊坡1∶0.5；高度1.54～3.0 m，基礎(chǔ)采用碎石換填處理，當(dāng)基礎(chǔ)地層為Q4雜填土?xí)r，將其全部挖除換填石渣或砂卵石，且換填深度不小于1.2 m，壓實(shí)度0.92；當(dāng)基礎(chǔ)地層為Q3時(shí)，采用石渣或砂卵石，換填深度1.2 m，壓實(shí)度0.92。在頂部布置景觀疊石，厚600 mm。

斜坡式岸墻為格賓石籠，穩(wěn)定邊坡1∶3。從下到上依次為反濾土工布，200 mm厚的碎石，300 mm厚的格賓籠石，300 mm厚的種植土。

臺(tái)階式岸墻采用1∶3的斜坡，為C15混凝土，厚150 mm，素水泥漿結(jié)合層，寬400 mm的青石板。基礎(chǔ)采用石渣或砂卵石，換填深度0.5 m，壓實(shí)度0.92。

3.2 岸墻防沖工程

南云中河道治理設(shè)計(jì)防洪能力為50年一遇，主槽堤腳沖刷深度1.3 m。為保護(hù)堤岸穩(wěn)定，基礎(chǔ)埋深1.3 m，并在堤腳鋪設(shè)6 m的格賓籠防護(hù)網(wǎng)，厚0.5 m。為有效遏止河床下切，河段內(nèi)攔河布設(shè)現(xiàn)澆混凝土潛沒式防沖坎7道。

3.3 河底清理工程

河底依照設(shè)計(jì)縱坡進(jìn)行清理，若河床高程低于河堤前趾頂面高程時(shí)，除岸邊6 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(jì)高程清淤，6 m以外河床以1∶10的坡度自然相接，并按河堤設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行堤腳防護(hù)。

4 河道防滲工程

4.1 垂直防滲墻工程

采用多軸水泥土地連墻法將防滲墻伸入相對(duì)不透水層0.5 m，但以不穿透隔水層厚度為前提。水泥土地連墻厚度20 cm。防滲墻頂與岸墻底高程齊平。兩者之間采用復(fù)合土工布相連。

4.2 截滲管設(shè)計(jì)

為防止河道蓄水后水位抬高，對(duì)兩岸農(nóng)田造成浸沒危害，在防滲墻外側(cè)河底高程處鋪設(shè)截滲管，其材料為直徑500 mm的混凝土花管，外包碎石，碎石厚度300 mm。

5 橡膠壩工程

5.1 橡膠壩布置

橡膠壩壩軸線垂直于河道布置，壩長80 m。根據(jù)河道設(shè)計(jì)縱坡、水面與親水平臺(tái)距離以及壩后最小水深確定橡膠壩高度及回水長度。為滿足蓄水景觀要求，壩后水深為0.5 m。共布設(shè)7道橡膠壩，分別布置在 N1+300，N2+175，N3+020，N3+865，N4+710，N5+555，N6+400，形成7個(gè)蓄水池。1號(hào)橡膠壩壩高3.0 m，2~7號(hào)橡膠壩壩高2.5 m，內(nèi)壓比1.4，壩袋材料選用無搭接壩袋材料錦綸帆布，安全系數(shù)8，錨固結(jié)構(gòu)為螺栓雙錨固。

5.2 橡膠壩土建工程

橡膠壩基礎(chǔ)底板為平底板，底板比河床高0.2 m，厚1.0 m，底板下鋪設(shè)0.1 m厚的素混凝土墊層，上下游各設(shè)0.5 m深的齒墻。

在順?biāo)鞣较?，根?jù)壩袋坍落寬度和上下游施工檢修要求確定底板長度，橡膠壩壩高3.0 m時(shí)，長度為9 m；橡膠壩壩高2.5 m時(shí)，長度為8 m。

根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范，考慮防沖、防滲、穩(wěn)定等要求，在橡膠壩上游設(shè)鋼筋混凝土鋪蓋，長12.5 m，厚0.4 m，鋪蓋下設(shè)0.1 m厚的素混凝土墊層。橡膠壩上游鋪蓋接格賓石籠護(hù)底，長10 m，厚0.5 m。消力池池長13.0 m，池深0.65 m，底板厚0.6 m。在鋪蓋、橡膠壩底板、消力池之間采用橡膠止水帶加瀝青木板止水。橡膠壩消力池尾部設(shè)排水孔，孔間距1.0 m，梅花型布置，排水孔下鋪設(shè)無紡布作為反濾層。消力池下游設(shè)20 m長格賓石籠海漫，厚0.5～1.0 m；防沖槽長6.0 m，深 1.5 m，上游邊坡 1∶2.0，下游邊坡 1∶2.0，底寬 1.0 m。

5.3 控制室

橡膠壩控制室位于河道右岸二級(jí)平臺(tái)上，長12m，寬6.9m，層高5.75m。泵坑長12m，寬6.9m，深4.25m，泵房全部為半地下式混凝土結(jié)構(gòu)。

5.4 橡膠壩地基處理

根據(jù)鉆孔資料，壩基建基面下分布全新統(tǒng)洪沖積細(xì)砂及砂礫層，厚度1.8～6.7 m，結(jié)構(gòu)松散，級(jí)配較差，黏粒含量少，實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)14～19擊，屬中等液化，橡膠壩及控制室地基采用碎石樁進(jìn)行處理，梅花型布置，樁徑0.4 m，樁距1.6 m，有效樁深6 m。

5.5 控制系統(tǒng)

根據(jù)南云中河景區(qū)總體規(guī)劃，結(jié)合防洪和運(yùn)行實(shí)際情況，1~7號(hào)橡膠壩的充水方式采用井泵直接抽取地下水，排水方式采用動(dòng)力排水系統(tǒng)方式，直接排入下游河道。

1號(hào)橡膠壩總?cè)莘e1021 m3，根據(jù)水源保證來水量50 m3/h，充水泵選擇一臺(tái)深井潛水泵，揚(yáng)程65 m，配套電機(jī)功率15 kW。為保證壩體排水安全可靠，根據(jù)泵房設(shè)計(jì)位置及壩體充水高度，結(jié)合塌壩排水時(shí)間要求，選擇兩臺(tái)單級(jí)雙吸離心水泵，其中一臺(tái)備用，揚(yáng)程 6～10 m，流量 750～680 m3/h，配套電機(jī)功率 30 kW，電壓380 V。單級(jí)雙吸離心泵采用負(fù)吸程安裝，安裝高程786.80 m。

2~7號(hào)橡膠壩總?cè)莘e均為689 m3，根據(jù)水源保證來水量50 m3/h，充水泵選擇一臺(tái)深井潛水泵，揚(yáng)程65 m，配套電機(jī)功率15 kW。水泵均選用單級(jí)雙吸離心泵，揚(yáng)程6～9 m，流量500～460 m3/h，配套電機(jī)功率18.5 kW，電壓380 V。設(shè)備在泵房內(nèi) 按“一”字型布置安裝。單級(jí)雙吸離心泵采用負(fù)吸程安裝，安裝高程分別為 785.00 m，783.00 m，781.00 m，779.00 m，777.00 m，775.00 m。

6 分洪工程

該工程布置在云中河大堤景觀綠化帶和濱河北路之間，為減少永久占地，全部采用暗涵。在1號(hào)橡膠壩上游350 m處修建1道1 m高滾水壩，將小洪水導(dǎo)入分洪箱涵。分洪箱涵進(jìn)口處修建一座2孔3.5 m×3 m（寬×高）的進(jìn)水閘，將小流量的洪水和初期洪水引入暗涵，沿途匯集城市排洪管排出的市區(qū)洪水。出口布置7號(hào)橡膠壩下游100 m處。排水箱涵總長5565.8 m，設(shè)計(jì)排洪流量 50～64.01 m3/s。

7 結(jié)語

忻州市南云中河治理工程從2009年3月開工建設(shè)，至2013年底全部完工。2014年3月底開始蓄水運(yùn)行，通過一年來的觀測(cè)分析，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，不僅大大提高了河道行洪能力，而且有效改善了沿河生態(tài)環(huán)境。作為生態(tài)長廊，南云中河忻州城區(qū)段河道已成為市民休息、娛樂、晨練、健身的最佳場所。工程建設(shè)既提升了忻州市的城市品位，也對(duì)改善當(dāng)?shù)赝顿Y環(huán)境帶來了巨大商機(jī)和經(jīng)濟(jì)效益。