滾龍河入河口段河道綜合治理方案設(shè)計(jì)研究

張海波

(朝陽(yáng)市水務(wù)工程技術(shù)審查中心，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

0 引 言

近年來(lái)，隨著鄉(xiāng)村建設(shè)的不斷發(fā)展，鄉(xiāng)村河道污染、河岸坍塌、破損等問題日趨突出，加之生活污水與工業(yè)廢水直排、生活垃圾與建筑垃圾隨意傾倒等造成水體污染，已嚴(yán)重影響到沿岸居民日常生活。因此，河道治理逐漸成為現(xiàn)階段鄉(xiāng)村建設(shè)的關(guān)鍵內(nèi)容之一。河道治理涉及的專業(yè)多、部門多，傳統(tǒng)的治理手段主要是利用修建堤防、修筑混凝土或漿砌石護(hù)坡、硬化河床等工程措施，從防洪的角度實(shí)施治理，大大降低了河道自凈功能和生物多樣性，其原有生態(tài)環(huán)境受到極大的破壞，并且景觀效果較差、渠坡硬化范圍廣。隨著人們對(duì)生態(tài)景觀要求的提高以及河道治理工程的普遍開展，河道治理理念出現(xiàn)了明顯的轉(zhuǎn)變。現(xiàn)狀河道治理既要達(dá)到排水、防洪要求，又要?jiǎng)?chuàng)造錯(cuò)落有致、景色優(yōu)美、供居民休閑娛樂的場(chǎng)所[1-2]。

1 工程概況

滾龍河屬于大四家子河較大的支流，規(guī)劃治理段均位于朝陽(yáng)縣南雙廟鎮(zhèn)以及北四家子鄉(xiāng)境內(nèi)。河道治理范圍為滾龍河入河口以上河段，治理河長(zhǎng)16.67km，布置工程段全長(zhǎng)15.6km，其中干流長(zhǎng)14.4km，支流長(zhǎng)1.2km，河道寬度為30-60m，海拔高程位于201-300m，河流比降7‰?，F(xiàn)狀主河道蜿蜒曲折，漫灘較多，局部為偏灘，漫灘與河岸多為平緩過(guò)渡，局部岸坡高出河床1-2m，經(jīng)測(cè)繪及附近探坑揭露，總體上部地層巖性以卵石為主，并沿上游至下游方向，卵石粒徑逐漸變小，局部下部揭露基巖。

河道兩岸山體與林地、耕地相間分布，沿岸有西山村、三家村2處村莊10個(gè)村民組，部分村級(jí)道路緊鄰河道；治理段河道兩岸無(wú)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，各個(gè)段分布著不連續(xù)砂埂及干砌石護(hù)岸，干砌石護(hù)岸由于修建年限較久遠(yuǎn)，石頭風(fēng)化比較嚴(yán)重，大部分岸坡未進(jìn)行任何防護(hù)并且出現(xiàn)倒塌、變形現(xiàn)象；由于缺乏科學(xué)治理，河道內(nèi)存在亂扔亂堆現(xiàn)象。

河流距離村屯較近，地勢(shì)相對(duì)平坦，河道凹岸受到嚴(yán)重的沖刷，雖然近幾年未出現(xiàn)較大洪水，河勢(shì)暫時(shí)穩(wěn)定，但未從根本上消除河道險(xiǎn)情，一旦遭遇較大降雨，將危及兩岸居民、工礦企業(yè)和交通干線的安全。河道兩岸有部分礦廠以及河道內(nèi)的廢棄沙場(chǎng)，堆積嚴(yán)重侵占河道，應(yīng)按統(tǒng)一規(guī)劃予以清除，因此迫切的需要對(duì)該流域河道進(jìn)行治理，改善當(dāng)?shù)氐纳瞽h(huán)境及投資環(huán)境。

2 工程任務(wù)

2.1 工程等級(jí)

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》、《河流治理工程初步設(shè)計(jì)》等確定滾龍河入河口段治理工程護(hù)岸穩(wěn)定及抗沖刷能力設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10a一遇，工程等別為Ⅴ等，護(hù)岸穩(wěn)定性及抗沖能力滿足10a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，工程合理使用年限為20a。

2.2 治理理念

河道建設(shè)工程必須科學(xué)規(guī)劃、全面保護(hù)、防治結(jié)合、綜合治理，實(shí)行治理保護(hù)與發(fā)展民生并舉，在確保防洪安全的前提下，兼顧環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)等多重經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)水土資源的有效保護(hù)與合理開發(fā)，結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)和水生態(tài)文明建設(shè)大局，逐步實(shí)現(xiàn)沿河農(nóng)民收入的增加、區(qū)域及河道生態(tài)環(huán)境改善的總體目標(biāo)。

樹立兼顧河流生態(tài)修復(fù)、河道綜合治理為主的治理理念，遵循非工程與工程措施相結(jié)合、河道治理與流域治理措施相結(jié)合的方針。同時(shí)，要有別于傳統(tǒng)的自然保護(hù)區(qū)管理和河道治理，兼顧河道與生態(tài)協(xié)調(diào)、同步治理。

2.3 工程目標(biāo)

工程規(guī)劃治理河段為大四家子河源頭至滾龍河入大四家子河河口，河道全長(zhǎng)16.67km，均為農(nóng)村段，工程布置總長(zhǎng)度15.6km，其中干流14.4km，支流1.2km。規(guī)劃采用護(hù)岸工程、河道平整工程、生態(tài)工程等形式，消除險(xiǎn)情隱患，減少河岸沖兌和水土流失，穩(wěn)定局部河勢(shì)，美化兩岸環(huán)境，保護(hù)農(nóng)田及公路等。

3 綜合治理方案設(shè)計(jì)

3.1 護(hù)岸工程

1)護(hù)岸型式的比選。根據(jù)各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)(表1)，對(duì)于河道較窄、岸坎陡坎明顯的情況，設(shè)計(jì)選?、蠓桨钢绷⑹阶o(hù)岸。工程段河道為農(nóng)村河段，考慮兩岸耕地較多，河道寬度較窄，選取格賓石籠護(hù)岸符合當(dāng)?shù)貙?shí)情，經(jīng)濟(jì)、合理。

表1 方案比較情況表

2)斷面設(shè)計(jì)。石籠護(hù)岸背為直立面，擋墻高3.2m，分3層砌筑，底層高1.2m，中層高1.0m，頂層高1.0m，由上至下，一層、二層石籠迎水側(cè)錯(cuò)臺(tái)0.5m，墻頂寬1.0m，石籠底寬2.0m，擋墻設(shè)10KN/m土工布，土工布自墻頂沿墻背鋪至基礎(chǔ)，基礎(chǔ)鋪設(shè)15cm厚砂石墊層。石籠網(wǎng)箱4m一分籠，網(wǎng)箱內(nèi)每米設(shè)隔斷，石籠護(hù)岸結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 石籠護(hù)岸斷面圖

3)石籠護(hù)岸設(shè)計(jì)。石籠護(hù)岸：在設(shè)計(jì)河底以下埋深1.2m，石籠網(wǎng)箱尺寸采用1.0m×1.2m×4m的2個(gè)，基礎(chǔ)以上高度為2m，石籠網(wǎng)箱尺寸采用1.5 m×1 m×4m，1 m×1 m×4m各1個(gè)。經(jīng)計(jì)算，石籠護(hù)岸設(shè)計(jì)斷面在正常運(yùn)用和非常運(yùn)用條件下，均滿足各項(xiàng)穩(wěn)定要求。通過(guò)沖刷深度計(jì)算，最大沖刷深度可達(dá)0.93m，根據(jù)計(jì)算結(jié)果、河道不穩(wěn)定因素，結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)，確定護(hù)岸工程基礎(chǔ)埋深為1.2m。

石籠網(wǎng)箱采用生態(tài)網(wǎng)格工藝，每4m一分石籠網(wǎng)箱，網(wǎng)箱內(nèi)每1m設(shè)隔網(wǎng)，所用生態(tài)網(wǎng)格為機(jī)編五鉸六邊形，材質(zhì)是熱鍍鋅絲，網(wǎng)孔為150×150mm，絲徑為φ3.75mm，熱鍍鋅絲含鋅量60g/m2。格賓石籠鋼絲抗拉強(qiáng)度應(yīng)為350MPa-500MPa，采用三鉸工藝，雙線鉸合部分長(zhǎng)度：格賓石籠≥55mm。網(wǎng)體綁扎間隔為200m，填充材料可采用天然塊石或卵石，要求填筑材料具有耐久性好、不易碎、無(wú)風(fēng)化跡象，填料的粒徑為1.5-2倍網(wǎng)孔尺寸，填充料級(jí)配應(yīng)合理，填充后空隙率應(yīng)<30%，抗壓強(qiáng)度不低于30Mpa，填充材料容重>20kN/m3。

4)原有護(hù)岸的拆除與利用。根據(jù)河道基本情況及防洪現(xiàn)狀情況中介紹的現(xiàn)有護(hù)岸工程情況，護(hù)岸工程破損嚴(yán)重，使用年限過(guò)長(zhǎng)，已失去了防護(hù)作用，并對(duì)河道安全產(chǎn)生一定影響，本次針對(duì)破損嚴(yán)重地部分進(jìn)行拆除重建，并重新建設(shè)防護(hù)工程，確保有效的穩(wěn)定河勢(shì)，保護(hù)岸坎。拆除后的塊石放置重建護(hù)岸護(hù)腳位置，作為護(hù)腳進(jìn)行防護(hù)，增加護(hù)腳的抗沖能力，見圖2[3-4]。

圖2 拆除工程護(hù)腳防護(hù)位置

3.2 河道平整工程

1)典型斷面設(shè)計(jì)。治理段部分河道因多年淤積，未曾清淤，縮窄了行洪斷面，造成河道彎曲，河床不穩(wěn)定，影響行洪；部分河段由于采砂等原因造成河道下切嚴(yán)重，河床不穩(wěn)定，因此對(duì)治理段進(jìn)行平整，恢復(fù)河道泄洪能力，以確保河道的行洪安全。河道平整總長(zhǎng)度13934m，其中干流河道平整長(zhǎng)度12745m，對(duì)應(yīng)中泓樁號(hào)K0+205-K12+950，支流平整長(zhǎng)度1189m，對(duì)應(yīng)中泓樁號(hào)Z0+000-Z1+189，典型斷面設(shè)計(jì)見圖3、圖4[5-6]。

圖3 河道平整典型斷面圖(Ⅰ)

圖4 河道平整典型斷面圖(Ⅱ)

2)設(shè)計(jì)比降。干流：樁號(hào)K0+205-K0+636段設(shè)計(jì)比降3.3‰；樁號(hào)K0+636-K1+800段設(shè)計(jì)比降4.1‰；樁號(hào)K1+800-K4+956段設(shè)計(jì)比降4.4‰；樁號(hào)K4+956-K6+977段設(shè)計(jì)比降5.1‰；樁號(hào)K6+977-K9+300段設(shè)計(jì)比降6.8‰；樁號(hào)K9+300-K10+853段設(shè)計(jì)比降8.9‰；樁號(hào)K10+853-K12+950段設(shè)計(jì)比降10.7‰。支流：樁號(hào)Z0+127-Z1+189段設(shè)計(jì)比降12‰。

經(jīng)計(jì)算，河道平整總量20.87萬(wàn)m3，其中干流段20.32萬(wàn)m3，支流段0.55萬(wàn)m3。土方就近運(yùn)至低洼或用于墻后回填，剩余土方開挖量-填方量=17596.03m3，運(yùn)至大四家子河河道岸坎沖刷嚴(yán)重區(qū)域，恢復(fù)原有岸坎或耕地。

3.3 生態(tài)工程

1)護(hù)岸林。護(hù)岸護(hù)腳種植耐澇的楊樹，洪水時(shí)，可減緩洪水流速，防風(fēng)防浪，搶險(xiǎn)時(shí)又可就地取材。護(hù)岸林種植2排，株距2.5m，行距為3m，樹種為楊樹，胸徑4-6cm。楊樹栽植樹坑尺寸為1.0×1.0×0.5m，種植土厚度0.5m，種植土外運(yùn)，平均運(yùn)距3km。

2)護(hù)岸帶。在護(hù)岸護(hù)腳1m寬度栽種棉槐，棉槐選擇棉槐，兩年生，高50cm，每簇2株，棉槐間距0.3m×0.3m，種植2排，種植總長(zhǎng)度12980m，其中左岸長(zhǎng)7572m，右岸長(zhǎng)5408m。植樹坑尺寸為0.3m×0.3m×0.3m，種植土厚度0.3m，種植土外運(yùn)，平均運(yùn)距3km。

3)生態(tài)帶。在河道中泓樁號(hào)K12+950-K14+605段左右岸自然岸坡種植棉槐，河道長(zhǎng)度1.66km，每岸種植排數(shù)3排，間距0.3m×0.3m。植樹坑尺寸為0.3m×0.3m×0.3m，種植土厚度0.3m，種植土外運(yùn)，平均運(yùn)距3km。生態(tài)工程典型斷面形式見圖5。

圖5 生態(tài)工程典型斷面圖形式

3.4 主要技術(shù)參數(shù)

1)石料。工程所需石料，要求質(zhì)地均勻、不易碎、無(wú)風(fēng)化跡象、耐久性好的優(yōu)質(zhì)塊石，塊石飽和抗壓強(qiáng)度不低于30Mpa(MU30)，比重不<2.65t/m3，填充空隙率≤30%，外圍巖石粒徑≥網(wǎng)孔，尺寸≥200mm。

2)土工布。工程土工布標(biāo)稱斷裂強(qiáng)度≥10kN/m。

3)石籠網(wǎng)箱。工程選用熱鍍鋅石籠網(wǎng)箱，技術(shù)參數(shù)如下：網(wǎng)絲采用φ3.75mm熱鍍鋅鋼絲，熱鍍鋅絲含鋅量60g/m2。網(wǎng)孔型號(hào)150×150mm(D×D)，允許公差±5%。鋼絲抗拉強(qiáng)度：350MPa-500MPa，延伸率：≥10%。石籠網(wǎng)箱每4m一分籠，籠內(nèi)每米設(shè)隔斷。

4 結(jié) 論

水是自然界最重要的生態(tài)環(huán)境要素，通過(guò)對(duì)滾龍河入河口段河道實(shí)施生態(tài)工程，有利于改善流域的水環(huán)境，使治理河段成為一條具有安全、生態(tài)的美麗河道，沿河兩岸環(huán)境清新，營(yíng)造水清、岸綠的生態(tài)環(huán)境。通過(guò)整治河道，岸線平順，可以開發(fā)利用更多的土地資源，消除險(xiǎn)情隱患，減少河岸沖兌和水土流失，穩(wěn)定局部河勢(shì)，美化兩岸環(huán)境，保護(hù)農(nóng)田及公路等。河道治理具有極大的經(jīng)濟(jì)效益，能夠給沿河村鎮(zhèn)發(fā)展帶來(lái)生機(jī)。