汾陽(yáng)安上河下游段河道治理工程設(shè)計(jì)

范殊杰

（太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程簡(jiǎn)介

安上河流域位于汾陽(yáng)市北部，流域面積201.8km2，河道全長(zhǎng)23.2km，屬文峪河支流。安上河主要支流有小相河、寺頭河、神堂河，較大支溝有林業(yè)溝、旱地溝等。汾陽(yáng)市安上河下游河道治理段，指安上河杏花村鎮(zhèn)東堡村西南至文峪河口。

治理段地勢(shì)平坦，地形差很小；治理段旁規(guī)劃有杏花滯洪區(qū)、羅城滯洪區(qū)；汾陽(yáng)市杏花村水庫(kù)壩址，位于安上河下游除害渠（安上河下游又稱除害渠）上；節(jié)制閘與分洪閘設(shè)置在安上河的上游匯入除害渠處，將吊橋溝和安上河的基流匯入庫(kù)區(qū)，攔截的洪水不進(jìn)入庫(kù)區(qū)而引入排洪渠；杏花水庫(kù)上游的小相河洪水，經(jīng)杏花水庫(kù)調(diào)洪后下泄至除害渠，吊橋溝和安上河的基流匯入杏花村水庫(kù)。

擬建的杏花村水庫(kù)下游，除害渠至文峪河河段內(nèi)現(xiàn)狀淤積嚴(yán)重，河道被侵占，行洪斷面不足。若安上河不進(jìn)行河道治理，洪水將直接淹沒下游地區(qū)，威脅下游百姓生命安全。

2 工程任務(wù)與規(guī)模

2.1 治理范圍

杏花村鎮(zhèn)東堡村西南，以杏花村水庫(kù)除害渠上游分洪閘為起點(diǎn)，向南至原文峪西河古河道，而后沿古河道方向至除害渠交匯處結(jié)束，在原文峪河故道上新開河道，此段簡(jiǎn)稱為治理東段（下同），長(zhǎng)4.60km。以擬建的杏花村水庫(kù)下游除害渠轉(zhuǎn)彎處為起點(diǎn)，向南沿除害渠至治理東段交匯處，進(jìn)行清淤治理、堤防加固，此段簡(jiǎn)稱為西段，長(zhǎng)2.56km。新開河道與除害渠交匯處為起點(diǎn)，途經(jīng)賈家莊鎮(zhèn)，終點(diǎn)位于肖家莊鎮(zhèn)文峪河匯合口處，進(jìn)行河道清淤、堤防加固，此段簡(jiǎn)稱為匯合段，長(zhǎng)4.84km。治理段總長(zhǎng)12.0km。

2.2 防洪標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)流量

本工程防護(hù)對(duì)象主要為杏花村鎮(zhèn)以南，河道兩岸各村莊及肖家莊科技工業(yè)集中發(fā)展區(qū)。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》《堤防設(shè)計(jì)規(guī)范》，確定項(xiàng)目區(qū)防護(hù)等級(jí)為Ⅳ等，堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)為10a一遇，堤防工程的級(jí)別為5級(jí)。

根據(jù)洪水分析計(jì)算及滯洪區(qū)作用，確定安上河治理東段分洪閘起點(diǎn)（樁號(hào)D0+000）～溢流口（樁號(hào)D2+700），10a一遇設(shè)計(jì)洪水洪峰流量為93.3m3/s；溢流口下游（樁號(hào)D3+000）～除害渠匯合處（樁號(hào)D4+603）、治理西段和匯合段，按文峪河安上節(jié)制閘最大下泄流量30m3/s設(shè)計(jì)。

2.3 工程任務(wù)

根據(jù)河道治理要求并結(jié)合工程現(xiàn)狀，確定工程建設(shè)任務(wù)為進(jìn)行河道整治，將洪水引導(dǎo)至滯洪區(qū)，發(fā)揮滯洪區(qū)滯洪蓄洪作用，使河道防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到10a一遇，保證安上河兩岸村莊的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.4 工程規(guī)模

河道工程，清淤疏浚河道7.4km，新開挖河道4.6km；堤防工程，新建土堤9.28km，加固14.8km，堤頂?shù)缆?km；建筑物工程，新建1座溢流口；新建1座滯洪區(qū)退水閘，20座渠道退水閘，1座河道節(jié)制閘；新建機(jī)耕橋6座，過(guò)路箱涵2座。

3 滯洪區(qū)調(diào)度運(yùn)行方式

根據(jù)《山西省汾陽(yáng)市防洪規(guī)劃》中滯洪區(qū)調(diào)度運(yùn)行方式，當(dāng)文峪河主槽內(nèi)流量大于100m3/s時(shí)，汾陽(yáng)市關(guān)閉所有向文峪河泄洪的支流節(jié)制閘；洪峰流量小于100m3/s時(shí)，可將滯洪區(qū)內(nèi)洪水向文峪河適當(dāng)排泄；當(dāng)汾陽(yáng)市境內(nèi)文峪河上游未發(fā)生洪水時(shí)，開啟汾陽(yáng)市所有向文峪河泄洪的支流節(jié)制閘；汾陽(yáng)市4個(gè)滯洪區(qū)優(yōu)先泄洪順序依次為：潴城滯洪區(qū)、杏花滯洪區(qū)、節(jié)義滯洪區(qū)、羅城滯洪區(qū)。（見圖1）

圖1 項(xiàng)目區(qū)位置關(guān)系圖

汾陽(yáng)市安上河下游河道（除害渠）治理后聯(lián)合規(guī)劃杏花滯洪區(qū)、羅城滯洪區(qū)調(diào)度洪水。

當(dāng)文峪河主槽內(nèi)流量大于100m3/s時(shí)，關(guān)閉安上河節(jié)制閘，由滯洪區(qū)蓄洪。假定滯洪區(qū)蓄水水面高程為737.0m，下游除害渠終點(diǎn)兩岸堤頂高程737.6m，滿足滯蓄水可從溢流口溢入杏花滯洪區(qū)，杏花滯洪區(qū)有效庫(kù)容120萬(wàn)m3左右，可接納安上河上游斷面處10a一遇的洪量60.7萬(wàn)m3。

當(dāng)文峪河主槽內(nèi)洪峰流量小于100m3/s時(shí)，按滯洪區(qū)的優(yōu)先順序開啟與之連通的入文峪河支流節(jié)制閘進(jìn)行適當(dāng)排泄，即首先開啟潴城滯洪區(qū)連通的入文峪河節(jié)制閘進(jìn)行排泄，直至泄空；然后開啟安上河節(jié)制閘排泄杏花滯洪區(qū)蓄滯洪水；其次為節(jié)義滯洪區(qū)，最后為羅城滯洪區(qū)。

當(dāng)汾陽(yáng)市境內(nèi)文峪河上游未發(fā)生洪水時(shí)，開啟安上河節(jié)制閘，先排泄安上河杏花水庫(kù)下泄洪水和其下游安上河干流洪水，再排泄杏花滯洪區(qū)蓄滯洪水，最后排泄羅城滯洪區(qū)洪水。

當(dāng)項(xiàng)目區(qū)發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水情況時(shí)，先事先發(fā)布預(yù)警信息，西馬寨村、西雷家堡村和東雷家堡村預(yù)備沙袋，增高村莊處堤防進(jìn)行防洪。

4 工程設(shè)計(jì)

4.1 河道縱橫斷面設(shè)計(jì)

河道縱斷面設(shè)計(jì)。主要依據(jù)現(xiàn)狀河床比降確定，并以河道已有建筑物（安上河節(jié)制閘）底板高程作為控制高程。匯合段（樁號(hào)H0+000～樁號(hào)H4+836）縱坡設(shè)計(jì)為0.2‰。東段溢流口下游（樁號(hào)D2+700～D4+603）段過(guò)流能力及河底寬與匯合段一致，故此段縱坡設(shè)計(jì)為0.2‰；東段溢流口上游（樁號(hào)D0+000～D2+700）河道縱坡依據(jù)起點(diǎn)高程及溢流口處河底高程確定縱坡為0.59‰。西段過(guò)流能力及河底寬與匯合段一致，確定西段縱坡為0.2‰。

橫斷面形式。根據(jù)河道縱坡、設(shè)計(jì)洪水流量、河床寬度等數(shù)據(jù)，通過(guò)水深試計(jì)算，保障水面的連貫性，根據(jù)現(xiàn)狀實(shí)地情況，確定采用梯形斷面。治理東段設(shè)計(jì)底寬20m，西段及匯合段設(shè)計(jì)底寬9m，堤防內(nèi)邊坡均為 1∶2.5，外邊坡均為 1∶2.0。

河道防沖設(shè)計(jì)。于河道轉(zhuǎn)彎處設(shè)置防沖段，通過(guò)沖刷計(jì)算，采用格賓石籠護(hù)坡護(hù)底。

4.2 堤防工程設(shè)計(jì)

堤頂高程的計(jì)算，按《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，堤頂高程為設(shè)計(jì)洪水位加堤防超高，堤防超高由波浪爬高、風(fēng)壅增高和安全加高三部分構(gòu)成：Y=R+e+A。通過(guò)計(jì)算確定全段堤防高度4.3m?？紤]地區(qū)土質(zhì)為粉土，顆粒較細(xì)，地下水埋深較淺，結(jié)合現(xiàn)有堤防穩(wěn)定邊坡情況，故內(nèi)邊坡采用 1∶2.5，外邊坡采用 1∶2.0，堤頂寬度為4.0m。對(duì)堤防沖刷深度及堤防穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算，均滿足規(guī)范要求。

為了滿足防洪搶險(xiǎn)要求，在堤頂設(shè)置道路。堤頂?shù)缆氛＿\(yùn)用為機(jī)耕路，汛期有險(xiǎn)情時(shí)為防洪搶險(xiǎn)道路。由于治理東段與西段有公路為防洪搶險(xiǎn)路，故工程只在治理匯合段右岸設(shè)置堤頂?shù)缆贰ＴO(shè)計(jì)堤頂?shù)缆穼?.0m，總長(zhǎng)5km，路面為C15混凝土，厚15cm。

4.3 建筑物工程設(shè)計(jì)

4.3.1 溢流口設(shè)計(jì)

溢流口擬建于東段樁號(hào)D2+700處，呈梯形斷面，設(shè)計(jì)流量為63.3m3/s，則溢流口底寬78m，高程737.0m，兩邊邊坡為 1∶100。

溢流口底板采用鋼筋混凝土，厚20cm，下設(shè)10cm素混凝土墊層及20cm碎石墊層。從起始坡降處樁號(hào)D2+700至樁號(hào)D2+818處迎水面及出口處外延5m也用此方法襯砌。每隔6m設(shè)一沉陷縫，用聚乙烯閉孔泡沫板填縫止水。出口設(shè)5m長(zhǎng)鉛絲石籠防沖段，厚0.5m。

4.3.2 機(jī)耕橋設(shè)計(jì)

根據(jù)《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD60—2004、《灌溉與排水渠系建筑物設(shè)計(jì)規(guī)范》SL482—2011，機(jī)耕橋設(shè)計(jì)安全等級(jí)二級(jí)，汽車荷載等級(jí)農(nóng)橋Ⅱ-級(jí)。橋梁的總長(zhǎng)度分為41.5m與30.5m兩種，橋面板寬4.0m，厚0.2m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；下設(shè)橫向0.4m高的鋼筋混凝土支撐梁，下設(shè)縱向0.6m高的鋼筋混凝土支撐梁，鋼筋混凝土蓋梁跨度2.9m，高1.05m，寬1m；橋墩高3.55m，半徑0.7m；橋臺(tái)采用M7.5漿砌石重力式擋墻，墻高2.3m，基礎(chǔ)厚度0.5m；墩臺(tái)長(zhǎng)4m，寬1.9m，高0.7m；墩臺(tái)下鋪設(shè)0.1m厚的C10素混凝土和0.8m厚的干插片石擴(kuò)展基礎(chǔ)。

4.3.3 水閘設(shè)計(jì)

本工程水閘按其功能分為3種：滯洪區(qū)退水閘、渠道退水閘及河道節(jié)制閘。滯洪區(qū)退水閘、河道節(jié)制閘過(guò)流能能力均與下游安上河節(jié)制閘相同，為30m3/s，其結(jié)構(gòu)也類似。以滯洪區(qū)退水閘為例進(jìn)行介紹。

滯洪區(qū)退水閘位置在西段X1+1000處，其過(guò)流能力與下游安上河節(jié)制閘相同，為30m3/s。滯洪區(qū)退水閘單孔閘門為4.0m×4.0m雙吊耳鑄鐵閘門，共二孔。閘門啟門力為200kN，閉門力150kN，啟閉機(jī)為手電一體啟閉機(jī)。

滯洪區(qū)退水閘上游連接段包括河床的防滲鋪蓋、兩岸八字翼墻，防滲鋪蓋的位置緊靠閘室底板的上游，采用C25鋼筋混凝土鋪蓋，厚0.5m。

閘室段包括閘底板、閘墩、閘門、工作橋、交通橋。根據(jù)該水閘的運(yùn)行要求，確定閘室結(jié)構(gòu)為開敞式。閘底板采用C25鋼筋混凝土，厚度為0.8m，閘底板基礎(chǔ)采用0.1m厚的素混凝土和12.5m長(zhǎng)的直徑800的鋼筋混凝土灌注樁。

閘墩采用C25鋼筋混凝土，寬1.0m，高5.2m，閘門選用鑄鐵閘門（雙吊耳），尺寸為4.0m×4.0m，閘墩上設(shè)鋼筋混凝土框梁，閘框柱高4.8m（其中兩側(cè)梁柱厚0.7m，中間梁柱厚0.4m）；閘梁板采用C25鋼筋混凝土厚0.3m，寬1.8m，梁板兩邊設(shè)鍍鋅鋼管欄桿，橋欄高1m。

下游連接段主要包括護(hù)坦，兩岸翼墻。護(hù)坦采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，護(hù)坦厚度為0.5m；兩岸采用從C25鋼筋混凝土與八字翼墻與堤防銜接，翼墻末端與安上河河底銜接，以保證河道行洪能力。

滯洪區(qū)退水閘閘后為交通橋（兼檢修平臺(tái)之用），橋面板采用現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土，厚0.25m，橋基礎(chǔ)為C25鋼筋混凝土，厚1.0m，橋遠(yuǎn)離橋面一側(cè)設(shè)鍍鋅鋼管欄桿，橋欄高1m。

滯洪區(qū)退水閘下游內(nèi)河低采用鋼筋混凝土護(hù)底，護(hù)底全長(zhǎng)25.8m，厚0.3m。

5 結(jié)語(yǔ)

工程實(shí)施后，整治段河道防洪標(biāo)準(zhǔn)可達(dá)到10a一遇，保障了治理段防洪安全，降低了洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，減少洪水災(zāi)害，改善了治理段人民群眾的生活環(huán)境。保證了安上河兩岸村莊的生命財(cái)產(chǎn)安全，保證了杏花村水庫(kù)及文峪河的安全運(yùn)行，同時(shí)對(duì)杏花村鎮(zhèn)和肖家莊鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)等都有顯著促進(jìn)作用。