中小河道整治工程堤線比選方案研究

安普太

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 山西太原 030024）

沿江河、渠、湖、海岸邊或行洪區(qū)、分洪區(qū)、圍墾區(qū)邊緣修筑的擋水建筑物，稱為堤防，這里的“防”也是堤。筑堤可抵御洪水泛濫，擋潮防浪，保護(hù)堤內(nèi)居民和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全，是世界上最早廣為采用的防洪工程措施。從上述百度百科中對(duì)堤防的定義可知，堤防為防洪工程中的主要建筑物。本文以介休市龍鳳河綜合治理工程為例，針對(duì)堤線布置的方案比選思路進(jìn)行論述。

1 工程概況

龍鳳河是介休市境內(nèi)最大的汾河一級(jí)支流，位于介休市東南部，發(fā)源于沁源縣王鳳鄉(xiāng)境內(nèi)的紅砂崖山，由東而西切割綿山進(jìn)入晉中盆地。介休市內(nèi)龍鳳河干流，起點(diǎn)龍鳳河入介休市界線至終點(diǎn)龍鳳河入汾河口處，長(zhǎng)度約34 km。其中，從介休市界線到龍鳳鎮(zhèn)上游為河源保護(hù)區(qū)段，長(zhǎng)約16 km；龍鳳鎮(zhèn)以下河道為平原開發(fā)利用區(qū)段，長(zhǎng)18 km，本次治理的范圍為平原開發(fā)利用區(qū)段（樁號(hào)0+000～18+000）。該治理段上游12 km 河道縱坡較陡，為下切侵蝕型河床，河槽較深，現(xiàn)狀河道寬度為60～100 m。下游6 km 河道坡度變緩，流速減慢，河流逐漸呈現(xiàn)堆積地貌，現(xiàn)狀河道寬為20~50 m。

2 防洪標(biāo)準(zhǔn)確定

根據(jù)城鄉(xiāng)總體規(guī)劃、龍鳳河兩岸村落和廠礦企業(yè)布置、高程及其歷史洪水淹沒(méi)受損范圍，結(jié)合歷次河道治理中城鎮(zhèn)段劃分情況分析，龍鳳河分段確定防洪標(biāo)準(zhǔn)是合理的，綜合確定本次河道綜合治理工程分界點(diǎn)為石虹橋（樁號(hào)8+450）。石虹大橋上游防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，下游近期為20年一遇（遠(yuǎn)期為50年一遇），在遠(yuǎn)期進(jìn)行河道治理時(shí)，適當(dāng)拓寬河道寬度或加高堤防，基本能滿足防洪要求。

龍鳳河規(guī)劃開發(fā)利用區(qū)內(nèi)具體各河道分區(qū)分段確定防洪標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 河道分區(qū)分段防洪標(biāo)準(zhǔn)表

3 現(xiàn)狀防洪能力復(fù)核

入汾口以上河段重現(xiàn)期10、20 和50年的設(shè)計(jì)洪峰流量分別為343 m3/s、559 m3/s 和906 m3/s，樊王河入口以上設(shè)計(jì)洪峰流量分別為286 m3/s、466 m3/s 和754 m3/s。按恒定非均勻流分段核算現(xiàn)狀河道過(guò)水能力。

通過(guò)對(duì)龍鳳河現(xiàn)狀河槽宣泄10年、20年和50年一遇不同設(shè)計(jì)洪水推算可知：隨著洪水標(biāo)準(zhǔn)的提高，下游段受淹面積逐步越大。張義線橋（樁號(hào)10+900）以下右岸有東段屯村和洪相園則村，左岸有南張家莊村，現(xiàn)狀河道過(guò)水?dāng)嗝婵s小明顯，河道防洪能力降低，如遇10年一遇洪水河道將滿溢，兩岸居民和耕地將會(huì)受洪水威脅。據(jù)資料記載龍鳳河因洪水泛濫，造成生命財(cái)產(chǎn)損失的事件有8 次之多，平均16年發(fā)大水一次，南張家莊數(shù)次被淹。為保障兩岸人民生命及財(cái)產(chǎn)安全，實(shí)施本工程進(jìn)行拓寬河道并重新規(guī)劃堤線，提高防洪標(biāo)準(zhǔn)，滿足防洪安全十分必要。

4 堤線布置原則

龍鳳河上游為山區(qū)型河道，洪水來(lái)勢(shì)較為猛烈，歷時(shí)短，流速快，破壞力強(qiáng)，堤線布置直接關(guān)系到區(qū)域防洪安全，河岸堤防以城市防洪規(guī)劃和自然岸線為基礎(chǔ)，結(jié)合城市總體規(guī)劃目標(biāo)和生態(tài)景觀的要求，采取合適的堤線方案，實(shí)現(xiàn)功能保護(hù)目標(biāo)，維護(hù)河流的生態(tài)健康。堤線布置應(yīng)遵循以下基本原則：

1）堤線布置應(yīng)與規(guī)劃的治導(dǎo)線相一致，同時(shí)應(yīng)趨于自然，岸線布置應(yīng)盡量與河勢(shì)流向相適應(yīng)。兩岸堤距以治導(dǎo)線規(guī)劃成果管理范圍為邊界，按照河道現(xiàn)狀堤線布置并滿足行洪安全需求，必要時(shí)應(yīng)退岸及清障，保證河道有足夠的過(guò)水?dāng)嗝妫岳谛购樗?/p>

2）岸線應(yīng)布置在土質(zhì)較好，較為穩(wěn)定的岸帶上，盡可能避開軟弱地基、深水地帶以及高陡岸坡等。

3）根據(jù)河道現(xiàn)狀堤線，結(jié)合龍鳳河生態(tài)景觀規(guī)劃堤線位置，兼顧上下游、左右岸，均衡地方政府各部門要求及城鄉(xiāng)總體規(guī)劃，在滿足水安全的前提下，結(jié)合生態(tài)景觀規(guī)劃、城鄉(xiāng)總體規(guī)劃需要，統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

4）在城鎮(zhèn)段河道，總體與相應(yīng)的治導(dǎo)線規(guī)劃、城鎮(zhèn)規(guī)劃、現(xiàn)狀河道走向一致，并盡可能為區(qū)域的綜合發(fā)展提供有利的環(huán)境空間。

5）在滿足河流行洪宣泄的同時(shí)，盡量保留河流原有形態(tài)，減少硬化、渠化河道，達(dá)到“水清、岸綠、坡穩(wěn)、景美、便民”的目標(biāo)，并結(jié)合沿線綠地景觀，為營(yíng)造水域濕地景觀創(chuàng)造條件。

6）注重安全、經(jīng)濟(jì)、效益，充分體現(xiàn)“調(diào)整坡降、穩(wěn)定河床、加固河岸、兼顧生態(tài)”的山區(qū)型河流治理模式，利用已建堤防平順銜接，并與洪水的主流線大致平行，合理布置，盡可能減少土地占?jí)汉筒疬w，節(jié)省工程投資。

5 堤線方案比選

河道堤線布置除遵循以上原則外，還應(yīng)根據(jù)河道能否滿足行洪斷面分別確定：能滿足時(shí)，考慮左右岸規(guī)劃、生態(tài)景觀、堤頂?shù)缆返囊蟛贾茫环駝t，需按照河道治導(dǎo)線、設(shè)計(jì)洪水流量、地形地質(zhì)、施工條件等因素，分河段進(jìn)行比較論證。

根據(jù)前述現(xiàn)狀河道防洪能力復(fù)核結(jié)果可知，張義線橋（樁號(hào)10+900）上游現(xiàn)狀河道寬度為60～100 m，基本能滿足近、遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)洪水；張義線橋下游河道，現(xiàn)狀河道寬為20～50 m，不能滿足近、遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)洪水。本次設(shè)計(jì)原則上以張義線橋（樁號(hào)10+900）為界，上游河道堤距維持現(xiàn)狀，下游河道需適當(dāng)拓寬，以滿足防洪安全要求；又由于樊王河匯入口下游河道（16+200～18+000）受汾河洪水回水影響，堤距受龍鳳河洪水影響較小，此段河道堤線不再比選。因此，本次堤線方案比選河道范圍為張義線橋至樊王河匯入口段（樁號(hào)10+900～16+200），長(zhǎng)5.3 km。

按照現(xiàn)狀河道縱坡分段采用明渠均勻流公式計(jì)算水深，與現(xiàn)狀岸坡高度比較。上游段（10+900～12+200）河道縱坡為8.7‰，岸坡高度為3.5～5.0 m；下游段（12+200～16+200）河道縱坡為1.91‰，岸坡高度為0.9～2.0 m，河道縱斷面見圖1。設(shè)計(jì)洪水分別按照20年一遇（466 m3/s）和50年一遇（754 m3/s），堤距初步擬定60 m、90 m 和100 m 三個(gè)方案進(jìn)行比選。

圖1 河道縱斷面圖

方案一（60 m 堤距）：上游段河道（南張家莊段）現(xiàn)狀河寬基本滿足，不擴(kuò)河槽；下游河槽需擴(kuò)寬。計(jì)算斷面按照梯形斷面，河道底寬為50 m，邊坡系數(shù)為3.0。

方案二（90 m 堤距）：該河段需全線擴(kuò)寬，計(jì)算斷面為梯形斷面，河道底寬擴(kuò)至80 m，邊坡系數(shù)為3.0。

方案三（100 m 堤距）：該河段需全線擴(kuò)寬，計(jì)算斷面為梯形斷面，河道底寬擴(kuò)至90 m，邊坡系數(shù)為3.0。

計(jì)算結(jié)果見表2、表3。

表3 堤距比選方案水面線成果表（P=5%）

從以上計(jì)算結(jié)果可以看出：三個(gè)方案中，1）上游南張家莊村段河道（10+041～12+000）在宣泄近期20年一遇設(shè)計(jì)洪水時(shí)，基本能滿足行洪要求；宣泄遠(yuǎn)期50年一遇設(shè)計(jì)洪水時(shí)水面低于河道岸坡頂最小為0.9m，稍小于堤頂超高允許值（1.2 m），不滿足規(guī)范要求，考慮現(xiàn)狀村落緊鄰河道，堤距拓寬條件有限，可采用調(diào)整堤岸坡度增加過(guò)流能力，滿足堤頂超高。因此，上游南張家莊村段推薦方案一，維持現(xiàn)狀堤距。2）下游段河道（12+000～16+200）在宣泄近、遠(yuǎn)期時(shí)水位均高于現(xiàn)狀地面，需填筑堤防滿足規(guī)范要求。3）下游段河道（12+000～16+200）在宣泄近期20年一遇洪水時(shí)，水位高出現(xiàn)狀地面分別為2.1 m、1.5 m 和1.3 m；在宣泄遠(yuǎn)期50年一遇洪水時(shí)，水位高出現(xiàn)狀地面分別為3.1 m、2.2 m 和2.0 m。堤距從60 m 增加至90 m 時(shí)，水位降幅度為0.6 m 和0.9 m；堤距從90 m 增加至100 m 時(shí)，水位降幅度僅為0.2 m；堤距再加寬對(duì)水位的影響將不明顯，但會(huì)對(duì)占地和工程投資增加較為顯著。因此，下游段河道堤距推薦方案二（90 m）。4）下游段河道（12+000～16+200）在分別宣泄近、遠(yuǎn)期洪水時(shí)，不同方案水位均增加了0.7 m，因此，從遠(yuǎn)期考慮，可采用增設(shè)防浪墻或其他工程措施，即可滿足遠(yuǎn)期洪水標(biāo)準(zhǔn)，因此，近期采用方案二堤距較為合適。

通過(guò)上述分析，龍鳳河河道近期治理時(shí)，上游段現(xiàn)狀堤距滿足要求；下游段河道考慮水面高度、水面降幅以及近遠(yuǎn)期等因素采用不同方案綜合比選，推薦方案二（90 m 堤距）。

6 結(jié)論

本文根據(jù)龍鳳河現(xiàn)狀和地形情況，分段確定河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀河道防洪能力的復(fù)核，繪制出對(duì)應(yīng)的淹沒(méi)范圍，結(jié)合治導(dǎo)線情況，提出了60 m、90 m 和100 m 三個(gè)堤距方案，綜合分析確定了90 m堤距方案為最優(yōu)方案，滿足近期洪水設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)；隨著社會(huì)的發(fā)展，待條件成熟后可通過(guò)后續(xù)工程滿足遠(yuǎn)期洪水設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。

在河道治理工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)保護(hù)河道的自然形態(tài)、河道蜿蜒區(qū)域。將保障當(dāng)?shù)厮踩珨[在首位，同時(shí)考慮堤防間距、生態(tài)恢復(fù)、生態(tài)保護(hù)等內(nèi)容。充分利用水資源和土地開發(fā)之間的關(guān)系，在確保水利堤防滿足泄洪需求的基礎(chǔ)上，盡量減少占地和挖填方工程量，為河灘預(yù)留足夠空間，發(fā)揮河道自凈化、自恢復(fù)的作用，提供給動(dòng)植物更好、更穩(wěn)定的生存環(huán)境。