壽陽縣白馬河城區(qū)段河道治理工程方案淺析

韓瑞麗

（晉中市水利局，山西 晉中030600）

1 白馬河流域概況

白馬河是瀟河的一級支流，史稱“黑水”，曾名“壽水”，全長66.7 km，流域面積1 067.5 km2,平均縱坡4.58‰，河床糙率0.032。

壽陽縣境內的白馬河流域，設計有10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，15萬余人，耕地面積3.07萬hm2（46萬余畝）。農作物種植以玉米、谷子、高粱為主，兼種蕎麥、豆類等小雜糧。近年來，大力發(fā)展蔬菜、草藥等經(jīng)濟作物種植。

白馬河流域共建有5座水庫，其中1座中型水庫（蔡莊水庫），在其上游人字河流域蔡莊村，2座小（一）型水庫（石門水庫、鄭家莊水庫）在石門河流域，2座?。ǘ┬退畮?，劉家山水庫在常村河上游，段王水庫在龍門河上游。總控制流域面積349.5 km2,占全流域面積的32.7%。

2 城區(qū)段河道存在的問題

2.1 防洪抗災能力低

白馬河城區(qū)段河道沒有統(tǒng)一規(guī)劃，流域沒有進行全面治理。兩岸在過去修建的一些防洪工程分布零散，毀壞嚴重，全河段的綜合防洪抗洪能力低。

2.2 河道淤積嚴重，行洪斷面嚴重不足

工程治理段基本位于壽陽縣城區(qū)，居民生活垃圾隨意傾倒河中，淤積抬高河床，阻塞河道。

2.3 人為設障，行洪不暢

除河道淤積外，隨意侵占、縮窄河道、人為設障也是造成河道過洪能力降低的原因。

2.4 沿河污染加劇，水環(huán)境質量差

近年來隨著工礦企業(yè)的不斷發(fā)展，白馬河流域的河流水庫不同程度地受到了污染。據(jù)晉中水文水資源勘測站監(jiān)測資料，壽陽縣城以上為Ⅲ類水體，縣城以下至趙家莊與瀟河匯流處，為V類和超V類水體，超標污染物主要有COD、氨氮、揮發(fā)酚、氟化物，其中氨氮超標達185倍，水污染已相當嚴重。

2.5 規(guī)劃滯后，疏于管理

由于白馬河流域沒有經(jīng)政府批準的、具有法律效力的河道治理規(guī)劃和河道治導線，河道管理范圍難以明確，致使管理工作明顯滯后，特別是近年來，隨著經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，沿河垃圾增多，河道中砂卵資源私挖濫采嚴重，河道行洪斷面被嚴重縮窄，行成阻水建筑物，而河道管理部門在沒有河道規(guī)劃治導線的前提情況下難以管理。

由上可見，目前白馬河城區(qū)及城區(qū)3條支流入口段的防洪抗災能力較低，迫切需要進行全面治理。

3 治理思路與規(guī)劃

3.1 前期治理情況

白馬河城區(qū)段一直沒有進行系統(tǒng)的規(guī)劃和治理。壽陽縣政府在2010年在白馬河縣城段，依河修建了濱河公園，其中在白馬河上修建了3條橡膠壩，蓄水段長約1.6 km，并對1.6 km的河堤進行了治理。治理段的河寬約30 m，堤高約3 m，治理時考慮了清洪分開的運行方式，清水進入橡膠壩蓄水河堤內，洪水從橡膠壩右側約30 m寬的河槽內下泄。

3.2 治理思路

本次白馬河治理段起點為石門河入口上游3 800 m（樁號0+000），終點為壽陽縣煤層氣廠大橋處（樁號11+400)，治理總長11.4 km。河道有比較固定的河槽，河寬40～100 m不等。河道左岸斷斷續(xù)續(xù)有堤防，但經(jīng)過多年運行，淤埋嚴重，現(xiàn)狀情況均不達設計標準；右岸主要為土石山體，局部地段有漿砌石護坡。工程區(qū)范圍內共有橋梁3座。

根據(jù)工程規(guī)劃的指導思想和規(guī)劃原則，分析壽陽縣白馬河及流域基本情況、治理現(xiàn)狀、存在的問題和經(jīng)驗教訓等諸多因素，確定白馬河城區(qū)段為本次治理的重點河流。

本次工程建成以后，可保護沿河中曲、下曲、石板溝、童子河、洞子溝、泥河等村莊及縣城5.85萬人和沿線企事業(yè)單位，以及保護沿河石太線鐵路、地方運煤專線、307國道、縣鄉(xiāng)公路等多條鐵路公路干線。按規(guī)范，河道行洪能力為20年一遇洪水標準。

白馬河河道治理，主要內容為河道疏浚、新建堤防、堤防加固等。根據(jù)治理段河道的保護對象和建設項目的所在地，結合項目前期的立項工作，依據(jù)《防洪標準》（GB 50201-94），河道設防標準按20年一遇洪水標準設計；依據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》（GB 50286-98）規(guī)定，確定本工程河道堤防等級為4級。

本次河道治理工程河槽寬度按照過流量進行控制疏浚，其中包括：對河道卡口、阻水河段進行疏浚，保證河道暢通；對河道內現(xiàn)有垃圾進行處理，運到指定垃圾處理場；將河道內現(xiàn)有土坎、土堆及違章建筑進行清除。

本次河道治理工程的主要建筑物為堤防。堤防工程的型式按照因地制宜、就地取材的原則，根據(jù)堤防所處的地理位置、重要程度、堤址地質、筑堤材料、水沙條件及汛浪特征、施工條件、運用管理要求，工程造價等因素，經(jīng)過技術經(jīng)濟比較，同時考慮與當?shù)貧v史習慣，與現(xiàn)有工程的特點有機結合而綜合確定。

3.3 工程布置

本次河道治理工程，治理段內堤線基本保持不變，局部河道萎縮嚴重處拓寬河道，以達到20年一遇的防洪標準?，F(xiàn)將工程總體布置敘述如下：

治理段起點0+000（南河橋處），終點11+404（煤層氣廠大橋處），沿河道左、右岸布設重力式漿砌石堤防總長11.4 km，堤防平均高4.5 m；右岸削坡護岸長度3.1 km，護砌高度2 m。

4 河道堤防設計

4.1 堤型方案比選

根據(jù)白馬河實際地形條件，設計中采用重力墻型式進行防護。在設計過程中，對白馬河4.5 m高重力式漿砌石擋墻及懸臂式鋼筋混凝土擋墻分別進行了比較，比較方案如下：

方案一：重力式漿砌石擋墻

斷面形式為梯形，堤防高4.5 m，迎水面坡為直墻，背水面坡為1∶0.4，基礎放大腳寬度為0.4 m，基礎埋深平均按1.5 m計算。采用M 7.5漿砌石砌筑。

重力式漿砌石擋墻施工工藝簡單，工程質量容易保證，基本能滿足設計要求。工程造價便宜。

方案二：懸臂式鋼筋混凝土擋墻

堤防高度為4.5 m，頂寬0.3 m，基礎寬3.64 m，迎水面為直立面，背水面坡為1∶0.15。采用混凝土C 25，鋼筋為HRB 335級。

懸臂式鋼筋混凝土擋墻施工藝較難，工程質量不容易保障，同樣能滿足設計要求。

通過以上比較，本著經(jīng)濟適用的原則，設計中采用第一方案，重力式漿砌石擋墻方案。

4.2 水面線推算

使用能量方程對河槽過流能力進行校核。計算公式如下：

式中：Z1、Z2——上、下游斷面水位，m；

α——上、下游斷面動量修正系數(shù)，取α=1；

ξ——局部阻力系數(shù)；

V1、V2——上、下游斷面流速，m/s；

ΔS——上、下游斷面間距；

Q——流量，m3/s；

K1、K2——上、下游斷面流量模數(shù)

白馬河河道斷面簡單，均為矩形斷面，河道糙率取0.025。

在本次治理段河道內，有水流平行于岸坡產生的沖刷，也有局部彎道處水流斜沖岸坡產生的沖刷，設計中對兩種沖刷均進行了計算。

4.3 堤距確定

本次河道治理工程的河道走勢基本沒有改變，治理段河道堤距主要根據(jù)現(xiàn)有地形、河道規(guī)劃，并按照河道設計過流量進行控制。

4.4 伸縮縫及排水孔設計

根據(jù)規(guī)范要求，為防止不均勻沉降及應力對堤防工程產生破壞，堤防每隔15 m設一道伸縮縫，縫寬20 mm，縫內用瀝青木板填充。

漿砌石堤防每隔5 m設1～2排排水孔，排水管采用DN 100 PVC管，管口外斜5%，背水面管口設置反濾體。

4.5 原有堤防處置

根據(jù)河道實測縱橫斷面圖和帶狀地形圖，河道兩側有斷續(xù)的河堤，通過水力計算，對已有河堤高度不滿足部分進行加高加固處理，對高度滿足部分，此次設計沒有進行任何處理。

4.6 新建堤防斷面設計

本次工程設計重建堤防型式均采用重力式漿砌石堤防，斷面型式均為梯形。

基礎埋深平均1.5 m，迎水面坡為直墻，背水面坡為1∶0.4，基礎放大腳寬0.4 m，基礎平均厚1.5 m；堤頂采用C 20素混凝土壓頂，厚0.2 m，頂寬為0.5 m。漿砌石采用M 7.5水泥砂漿砌筑。

加高加固堤防斷面設計，加高加固堤防均為在現(xiàn)有堤防基礎上進行，按原有形式從迎水面一側加高加固，增加部分厚度為0.5 m的漿砌石結構。

4.7 白馬河護坡設計

白馬河右岸部分為土石山體，為保證山體穩(wěn)定，不坍塌，對設計河底以上、設計水位以下山體進行砌護，砌護厚度0.5 m，總砌護長度3.1 km。

5 結語

治理工程實施以后，有效改善了白馬河河道水環(huán)境惡化的狀況，改善了沿岸生態(tài)環(huán)境，也減輕了流域內地下水資源的污染，為當?shù)厮Y源可持續(xù)發(fā)展奠定了堅實的基礎。是一項完善城市功能、提升城市品位、建設秀美山川的“藍天碧水”工程。