左權(quán)水系連通工程護岸工程設(shè)計研究

田貴海

（山西省晉中市水利建筑工程總公司,山西 晉中 030600）

1 引言

河道水系綜合治理工程建設(shè)是一項復(fù)雜的工程,涉及生態(tài)、環(huán)保、經(jīng)濟、水利等多個方面的因素［1-3］。為改善河道水環(huán)境和防洪現(xiàn)狀,進行河道連通工程建設(shè)以及護岸工程建設(shè)是非常必要的。傳統(tǒng)的河道護岸工程往往采用漿砌塊石、混凝土護岸等護面材料,在一定程度上改善了河道沖刷以及防洪現(xiàn)狀。然而,隨著生態(tài)、環(huán)保理念不斷深入人心,傳統(tǒng)的護岸方式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)狀需求。因此,需要提出更具備生態(tài)理念的護岸方式,再保證河道行洪安全的同時應(yīng)當具備一定的生態(tài)效果、觀賞效果,從而充分發(fā)揮城鎮(zhèn)河流的景觀、生態(tài)、環(huán)境效益［4-6］。

2 流域概況

清漳西源是山西省內(nèi)清漳河最大的支流,河流總流域面積1568 km2,河長104 km,在左權(quán)境內(nèi)流域面積1158 km2,河長70 km,平均縱坡6.3‰,河谷寬約200 m~400 m,河床寬50 m~100 m,流域內(nèi)有石匣水庫控制性中型水庫一座。河道多年平均徑流量為5726 萬m3,河道已治理長度13.5 km,未治理長度為44.5 km。清漳西源的主要支流有：白堠河、小嶺底河、枯河、十里店河、龍則河等。

3 河流現(xiàn)狀

3.1 農(nóng)村河道淤積堵塞嚴重,影響度汛安全

隨著人口的不斷發(fā)展,河道沿線受人類活動的影響越發(fā)嚴重,沿岸部分居民侵占河道開墾建廠,或者在河道中設(shè)置各種攔水設(shè)施,導(dǎo)致河道縮窄、淤積現(xiàn)象嚴重,在部分岸段形成阻水群,且擠占現(xiàn)象逐年嚴重。

3.2 防洪標準低,主槽不穩(wěn)定

由于河道沿岸不同區(qū)域發(fā)展先后的差異,農(nóng)村段防洪標準并不統(tǒng)一。村莊附近大部分有較為系統(tǒng)的堤防設(shè)施,采用漿砌塊石擋墻型式；非村莊段目前主要以土坡型式為主,防洪標準不高。過村莊段的堤防大部分是20 世紀80 年代后期通過群眾投勞修筑,存在岸線不整、局部侵占河道等問題,堤防高程基本至多只能達到5 年一遇的設(shè)防標準。

清漳河及清障西源由于河道較寬,河道內(nèi)河灘地較多,由于缺失必要的主槽防護工程,主槽常常擺動不定,即使比較小的洪水也會給沿線群眾造成較大財產(chǎn)損失。

3.3 已建護岸生硬,生態(tài)效果差

清漳河干流及支流部分河道兩側(cè)已建護岸,已建護岸均采用直立式漿砌塊石擋墻。已建護岸外觀非常生硬,一方面阻止了兩岸居民親水的可能性；另一方面隔斷了護坡后土體與水體之間的交融通道,并且加速了水流的流速,對河道底部造成了一定的沖刷。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研可知,大范圍的采用直立式漿砌塊石擋墻,不利于河道內(nèi)原本蜿蜒曲折生境的培育。

3.4 農(nóng)村污水直接排進河道

由于經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們生活水平的提高,生活污水的大量排放,外加農(nóng)業(yè)面源污染,致使清漳河干流和西源存在不同程度的污染,如果不改變現(xiàn)狀,勢必造成地區(qū)生態(tài)水環(huán)境惡化。

清漳西源上有石匣水庫,石匣水庫為左權(quán)縣縣城居民生產(chǎn)生活用水的主要水源；下游河北省邯鄲市與河南省安陽交界處修建有岳城水庫,岳城水庫灌溉農(nóng)田220 萬畝,并向邯鄲、安陽兩市提供部分工業(yè)及生活用水。左權(quán)河流水質(zhì)的情況對石匣水庫、下游漳河及岳城水庫的水質(zhì)有著重要影響,在左權(quán)縣實施截污控污和生態(tài)治理非常必要。

4 護岸形式分析

4.1 干流護岸形式

4.1.1蒿溝—石匣水庫段

本工程治理段位于左權(quán)縣清漳西源左權(quán)縣境內(nèi)石匣水庫上游,治理段北起蒿溝村,南至石匣水庫,河道全長17 km；由于石匣水庫上游段屬于清漳河濕地公園范疇,因地制宜,對未防護段耕地采取防沖不防淹的設(shè)計理念,增設(shè)主槽防護工程。過村段堤防采用10 年一遇,主槽防護無設(shè)計標準,從河底防護至地平。

生態(tài)護坡的型式進行防護,對過村段設(shè)置蓄水面,逐步實現(xiàn)人水和諧的目標。

工程治理內(nèi)容為新建主槽護岸、新建護村段堤防、原有堤防加固、河道疏浚工程等。本次工程新建主槽護岸總長4985 m,新建護村段堤防長度205 m。

主槽護岸布置在縱斷上盡量依原河堤布置。橫斷面采用生態(tài)袋+工程連接扣,內(nèi)置水生植物草籽,增強護坡的整體性和穩(wěn)定性。

圖1 生態(tài)袋護坡斷面圖

對全段17 km主河槽進行疏浚,保障水體的連接性。

河道綜合整治17 km,治理段為石匣鄉(xiāng)蒿溝村至石匣水庫,其中新建主槽護岸總長4985 m,新建護村段堤防長度205 m,共投資1543.1 萬元。

4.1.2左權(quán)縣縣城—下交漳段

（1）防洪標準

本段河道兩側(cè)為村莊及農(nóng)田,保護區(qū)內(nèi)有21 個村莊約1.5 萬人。根據(jù)《防洪標準》（GB 50201-2014）和《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50286-2013）,左權(quán)縣清漳河西源段的防洪標準為農(nóng)村段10年一遇,堤防級別為5級。

（2）設(shè)計堤防型式

堤防加固段

①對現(xiàn)有漿砌石岸墻加固段,現(xiàn)狀堤頂?shù)陀谠O(shè)計堤頂高程漿砌石堤防,采用采用C25 混凝土在原斷面頂面加固至設(shè)計堤頂高程,原堤防基礎(chǔ)順直段埋深不滿足抗沖刷要求的應(yīng)增設(shè)格網(wǎng)石籠護腳,厚0.5 m,寬5.0 m。堤防加固加高長度（兩岸）為1.63 km。見圖2。

圖2 現(xiàn)有漿砌石岸墻加固

②格網(wǎng)石籠斜坡式堤防

新建格網(wǎng)石籠斜坡式堤防,采用4 m×1 m×0.5 m格網(wǎng)石籠砌筑,斜坡坡比為1∶2,基礎(chǔ)采用同規(guī)格格網(wǎng)石籠砌筑,基礎(chǔ)伸入堤岸坡腳1.5 m,斜坡式護岸下設(shè)反濾土工布。新建堤防總長2.69 km。見圖3。

圖3 新建格網(wǎng)石籠斜坡式岸墻

③漿砌石重力式堤防

新建漿砌石堤防其結(jié)構(gòu)采用M10 漿砌石重力式,岸墻臨水側(cè)坡比1∶0.4,背水側(cè)坡比1∶0.1,斷面尺寸為頂寬0.5 m,底寬2.25 m,高度為2.5 m,基礎(chǔ)伸入堤岸坡腳1.5 m。新建堤防總長96 m,主要位于馬家樓村上游。見圖4。

圖4 M10漿砌石重力式岸墻

④格網(wǎng)石籠重力式主槽岸墻

格網(wǎng)石籠重力式主槽岸墻結(jié)構(gòu)為背水側(cè)直立,臨水側(cè)錯臺式砌筑,邊坡1∶0.5。斷面尺寸為頂寬1 m,底寬1 m~2.5 m,高度為2.5 m~4.5 m,基礎(chǔ)伸入堤岸坡腳1.5 m,背后鋪設(shè)反濾土工布。新建堤防總長6.34 km。

圖5 格網(wǎng)石籠重力式主槽岸墻

（3）岸坡防沖設(shè)計

經(jīng)計算,順直段堤腳最大沖刷深度為1.04 m,彎道凹岸堤腳的最大沖刷深度為3.81 m,根據(jù)地基條件,從工程安全等方面考慮,基礎(chǔ)埋深1.5 m；彎道凹岸堤腳設(shè)水平、柔性防沖設(shè)施,防沖設(shè)施采用500 mm厚格網(wǎng)石籠護腳,防護寬度5 m。彎道凹岸格網(wǎng)石籠護腳位置為樁號Z15+086.41~Z15+503.38段和樁號Z22+446.10~Z22+649.40段,總長度為0.63 km。

4.2 清漳西源一級支流

本次整治的一級支流共7條,主要采護岸型式為以下三種。

生態(tài)袋護坡：主槽護岸布置在縱斷上盡量依原河堤布置。橫斷面采用生態(tài)袋+工程連接扣,內(nèi)置水生植物草籽,增強護坡的整體性和穩(wěn)定性,見圖6。

圖6 生態(tài)袋護坡斷面圖

生態(tài)砌塊護岸：采用單式梯形斷面,堤防型式為土堤,河道底寬21 m,邊坡1∶1.5,結(jié)構(gòu)型式自上而下為100 mm厚水工種植磚、200 mm厚種植土,見圖7。

圖7 水工植草磚護坡斷面圖

格網(wǎng)石籠重力式主槽岸墻：格網(wǎng)石籠重力式主槽岸墻結(jié)構(gòu)為背水側(cè)直立,臨水側(cè)錯臺式砌筑,邊坡1∶0.5。斷面尺寸為頂寬1 m,底寬1 m~2.5 m,高度為2.5 m~4.5 m,基礎(chǔ)伸入堤岸坡腳1.5 m,背后鋪設(shè)反濾土工布,見圖8。

圖8 格網(wǎng)石籠重力式主槽岸墻

5 結(jié)論

清漳西源整治工程中充分結(jié)合了生態(tài)環(huán)保理念,在河道護岸工程中主要采用了生態(tài)袋護坡、格網(wǎng)石籠護坡、水工植草磚護坡等新型、生態(tài)護岸形式,同時,針對部分采用漿砌塊石治理的河段,采取加固措施,以保證河道行洪安全。河道治理工程所采用的生態(tài)護岸具有良好的生態(tài)環(huán)境效益,也保證了河道安全,為城市宜居水生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供了條件,可為類似河道治理工程提供參考。