孫文偉
(遼寧省營口水文局,遼寧 營口 115003)
狗河發(fā)源于綏中縣加碑巖鄉(xiāng)窩嶺村康莊北,流經加碑巖、秋子溝、明水、范家、前衛(wèi)、沙河、網戶、荒地等八個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。河流穿過京沈高速公路橋、G102國道橋、沈山鐵路及濱海公路后注入渤海,是綏中最大的獨流入海河流。全長86.7km,流城面積539km2,多年平均徑流量為13522萬m3。該河道工程位于狗河中下游的沙河鎮(zhèn)狗河城子村小官帽段,地理坐標為東經120°08'10"-120°08'34",北緯40o14'59"-40o14'24"。治理河段為狗河下游段,鐵路橋以上0.4km,距離猴山水庫約21km,距離綏中縣約20km。
對狗河下游段干流進行治理,治理段全長1159m(河道軸線樁號0+000-1+159)。設計主要內容包括生態(tài)格網結構護岸工程。
共修建護岸1446m。其中左岸修建護岸長度676m,共分兩段,第一段長度230m(樁號L0+000-L0+230),起點接已建護岸,左岸第一段終點位于河口處。左岸第二段長度446m(樁號L0+000-L0+446),起點位于攔河壩下游88m。
右岸修建護岸長度770m,共分兩段,第一段長度250m(樁號R0+000-R0+250)起點接已建漿砌石護岸末端。右岸第二段長度520m(樁號R0+000-R0+520)起點位于攔河壩右岸下游處。對治理河段全段清淤,清淤總長度1159m(河道軸線樁號0+000-+159)。
工程治理段上游為一期、二期工程已建護岸,已建護岸采用綠濱墊護坡,固濱籠護腳,邊坡為1∶2.0,坡長為7-9m,現狀運行狀況良好。
狗河治理段兩岸間距離為70-330m,現狀主河槽比較順直,上游已建護岸,護岸型式為綠濱墊及漿砌石。河道局部有簡易砂堤,兩岸多為耕地。本次治理段河道現狀縱坡約為3‰。河道樁號0+660處有一座溢流堰(堰型為實用堰),堰高1.9m,凈寬335m;溢流堰左岸設沖砂閘,沖砂閘為5孔;左岸設引水閘2孔,引水閘后接大官帽干渠。溢流堰下游設消力池,寬度為20m。溢流堰現狀完好,運行狀態(tài)良好。
2.3.1 河道淤積嚴重
狗河上游為山區(qū),中下游為平原區(qū)。當遇歷時短、降雨強度大的暴雨時,洪水沿河溝夾帶泥沙宣泄而下,上游山區(qū)河段往往是水流湍急,對兩岸沖刷較大。一旦進入下游平原區(qū),洪水流速陡減,加之泄流不暢,造成泥沙淤積嚴重,致使現狀河床高程與河床外地面高程幾乎齊平,形成“河床淤積致使泄流不暢,泄流不暢加劇河床淤積”的惡性循環(huán)。
此外,一些村民違法占用河道, 使河道變窄、行洪不暢,這些人為因素也是造成河道淤積嚴重的主因之一。
2.3.2 防洪工程不完善,洪水災害頻繁
本次治理段現狀河道右岸基本無堤,或是早期修建的簡易砂堤,不僅防護標準低,面且沒有護岸措施。豐水年汛期洪水泛濫 經常發(fā)生決口事件,直接威脅人民群眾的生命財產安全。
隨著綏中縣社會經濟的快速發(fā)展,防洪問題越來越受到當地政府的重視。近年綏中縣的雨水較多,洪水泛濫,同時,項目區(qū)所在地主要以經濟田為主,是流域內鄉(xiāng)鎮(zhèn)的主要經濟收入,當前的防洪問題更加不容忽視。治理段河道內嚴重淤積,大大削弱了河道的過水能力,河道防洪清淤工程是迫切必行的[1];另外河道兩岸岸坡沖刷嚴重,簡易砂堤防洪標準較低,河道岸坡護砌工程是迫切必行的。因此,合理規(guī)劃、科學治理,因地制宜的加快實施河道疏浚工程,提升防洪能力,改善流域面貌,是推進社會主義建設的基本要求。通過本次設計,開展河道綜合治理工程,能夠進一步健全狗河小官帽段防洪工程體系,增強水體自凈及置換能力。同時,加強河道的管理,加強綠化,將為維系和保護生態(tài)環(huán)境向良性循環(huán)方向發(fā)展創(chuàng)造有利條件,是處理好環(huán)境與經濟、社會協調發(fā)展的關系的前提,最終實現人與自然和諧相處[2-3]。
針對本段河道現狀及存在的問題,通過本次河道治理,可有效提高河道的抗沖能力,保護沿岸居民生命財產安全,改善生態(tài)系統(tǒng),使河道周邊環(huán)境與當地經濟發(fā)展相適應[4]。因此,本工程實施十分必要。
根據河道地形、地質及水文情況,在保證行洪安全的前提下,修建護岸1446m(包括左岸676m,右岸770m),工程設計采用綠濱墊型式防護,工程布置以對環(huán)境影響最小為前提,兼顧占地及施工的方便性,工程完工后易于維護,使工程與河道生態(tài)相協調。護岸走向依照現狀河道走勢進行布置。通過護岸工程增加防洪的安全性,減輕自然災害造成的損失,造福沿岸百姓。
對狗河下游段干流進行治理,治理段全長1159m(河道軸線樁號0+000-1+159)。治理段河道現狀岸坡雜草叢生,兩岸多為耕地,土質岸坎沖刷嚴重,岸坡塌岸處較多。另外,河床泥沙淤積嚴重,致使現狀河床高程幾乎河床外地面高程齊平。針對以上問題,工程主要建設內容包括清淤工程、生態(tài)格網結構護岸工程。共修建護岸1446m,其中左岸修建護岸長度676m,共分兩段,第一段長度230m(樁號L0+000-L0+230),起點接已建護岸,左岸第一段終點位于河口處。左岸第二段長度446m(樁號L0+000-L0+446),起點位于攔河壩下游88m。右岸修建護岸長度770m,共分兩段,第一段長度250m(樁號R0+000-R0+250)起點接已建漿砌石護岸末端。右岸第二段長度520m(樁號R0+000-R0+520)起點位于攔河壩右岸下游處。為恢復河道過流能力,對治理段河道進行清淤,清淤段長1159m。
工程護岸采用綠濱墊型式防護,坡腳采用固濱籠護砌。軸線樁號0+000-0+328段綠濱墊垂直防護高度3.55m,護岸迎水面邊坡1∶2,坡長為8m,護岸頂部設0.5m寬壓頂。綠濱墊厚度0.3m??紤]坡面綠化,在綠濱墊塊石上部鋪設20cm厚生態(tài)袋(袋內含草籽),塊石和生態(tài)袋均位于石籠網內。故綠濱墊規(guī)格為6m×2m×0.5m,每隔2m設單層隔片。綠濱墊下設20cm厚砂礫墊層,墊層下鋪設≥400g/m2無紡布(延伸至護腳底部)。護岸頂部種植灌木榆葉梅,種植間距1.2m,榆葉梅高度h=0.8-1.0m,冠幅w=0.8-1.0m,每穴基部枝條數n>60。護腳采用固濱籠結構,規(guī)格6m×1m×1.5m,每隔2m設單層隔片,下層鋪設≥400g/m2無紡布,基礎開挖邊坡1∶1。護岸回填部分應分層夯實,夯實后相對密度≥0.6。
軸線樁號0+684-1+159段綠濱墊垂直防護高度2.66m,護岸迎水面邊坡1∶2,坡長為6m,護岸頂部設0.5m寬壓頂。綠濱墊厚度0.3m??紤]坡面綠化,在綠濱墊塊石上部鋪設20cm厚生態(tài)袋(袋內含草籽),塊石和生態(tài)袋均位于石籠網內。故綠濱墊規(guī)格為6m×2m×0.5m,每隔2m設單層隔片。綠濱墊下設20cm厚砂礫墊層,墊層下鋪設≥400g/m2無紡布(延伸至護腳底部)。護岸頂部種植灌木榆葉梅,種植間距1.2m,榆葉梅高度h=0.8-1.0m,冠幅w=0.8-1.0m,每穴基部枝條數n>60。護腳采用固濱籠結構,規(guī)格6m×1m×1.5m,每隔2m設單層隔片,下層鋪設≥400g/m2無紡布,基礎開挖邊坡1∶1。護岸回填部分應分層夯實,夯實后相對密度不低于0.6。
格賓石籠填充物采用塊石,要求石料質地堅硬,飽和抗壓強度要求>30MPa,天然密度≥23.5kN/m3,最大吸水率<10%,不易水解,耐久性好,單塊重量≥150N,最小尺寸應>15cm,級配均勻填充空隙率≤30%。薄片、條狀等形狀的石料不宜采用。風化巖石、泥巖等亦不得用作充填石料。
綠濱墊規(guī)格6m×0.5m×2m,每隔2m設單層隔片。固濱籠護腳規(guī)格6m×1m×1.5m,每隔2m設單層隔片。
綠濱墊及固濱籠和綠濱墊均采用包覆PVC的熱鍍鋅鋼絲并符合CECS353:2013標準,網孔大小均為100×120mm,網絲直徑2.5mm,涂塑后直徑3.5mm;邊絲直徑3.0mm,涂塑后直徑4.0mm;綁扎絲直徑2.0mm,涂塑后直徑3.0mm。網絲為熱鍍鋅,鍍鋅層層厚為100g/m2以上。
填充石料必須堅固密實、耐久性好、不易碎、無風化跡象,填料的中值粒徑介于15-20cm之間,不在外表面的填料可有15%的超出該范圍。質量控制應符合《生態(tài)格網結構技術規(guī)程》標準。級配應合理,填充后生態(tài)網格結構的空隙率應<30%,石料強度等級≥MU30。
綠濱護坡厚度計算按照《生態(tài)格網結構技術規(guī)程》的公式計算,公式如下:
1)綠濱墊中填石的平均粒Dm應按下列公式計算:
(1)
式中:Dm為填石的中值粒徑,50%的填石粒徑超過該值;S0為粒徑安全系數(推薦最小1.1);Cs為填石穩(wěn)定系數,大多數情況為0.1(適用于填石有棱角,最大與最小填石尺寸比在1.5-2.0之間);Cv為流速分布系數,Cs≥1.0,在堤和混凝土渠道的端部一般為1.25;d為流速V處局部水深,m;γs為填石的重度,kN/m3;γw為水的重度,kN/m3;V為斷面平均流速,m/s,通常取水面以下0.6倍水深處流速,或者取0.2倍、0.8倍水深處流速平均值;g為重力加速度,10m/s2;K1為邊坡修正因子,坡度1∶1取0.46,1∶1.5取0.71,1∶2取0.88,1∶3取0.98,1∶4以上取1.0;R為水力半徑;b為水面寬度。
通常情況下,填石粒徑確定后,應按下式確定綠濱墊厚度:
t=2.0Dm
(2)
式中:t為綠濱墊的最小厚度。
2)考慮波浪作用,當tanα≥1/3時,t應按下式計算。
(3)
式中:Hs為波浪設計高度,m,取值可按現行國家標準《堤防工程設計規(guī)范》執(zhí)行;α0為河岸傾角,o;n為填石空隙率,%;△m為水下材料的相對重度;γs為填石的重度,kN/m3;γw為水的重度,kN/m3。
計算結果見表1。
表1 綠濱護坡厚度計算成果表
根據計算結果可知,選取計算結果較大值為0.12m,結合填充塊石粒徑及施工要求,選取綠濱墊厚度為0.3m合理。但考慮坡面綠化,在綠濱墊塊石上部鋪設20cm厚生態(tài)袋(袋內含草籽),塊石和生態(tài)袋均位于石籠網內。故綠濱墊網片厚度為0.5m,規(guī)格為6m×2m×0.5m,根據規(guī)定塊石粒徑填料的中值粒徑宜介于1.5D-2.0D之間,計算得石籠網網孔尺寸應控制在10cm以下,考慮工程實際經驗,綠濱墊格賓網網孔規(guī)格為100mm×120mm。
治理河段河道經多年淤積,導致主河槽過窄,局部河段因淤積嚴重導致灘地抬高,影響洪水渲泄,需合理清淤拓寬。清淤工程以恢復河道原貌為原則[5-6],基本貼合其原狀比降及治導線,設計清淤比降基本與原河道比降一致,清淤寬度60-335m,均屬于河道原始寬度;拓寬后使水流更平順的下泄[7]-[10]。清淤土方除用于岸邊填筑、回填土外,余料運至5km處的坑塘以保護岸灘。
通過對狗河綠濱墊型式防護及生態(tài)網格設計工程的實施,提高了河道岸坡防沖能力,使狗河的防洪體系得到了整體提升,使沿岸人民群眾的生命、財產安全得到保障。同時,工程清除了河道內垃圾、雜草、淤泥等,使狗河沿線生態(tài)環(huán)境得到極大的改觀,同時帶動區(qū)域經濟發(fā)展。