李 健，高 蛟，齊益達(dá)

（水利部河北水利水電勘測設(shè)計研究院，天津 300250）

1 工程背景及基本條件

1.1 工程背景

近年來，渤海海域污染問題已引起黨中央、國務(wù)院和社會各界的高度重視。為徹底改善北戴河及相鄰地區(qū)近岸海域環(huán)境，中央和河北省委、省政府決定從2012年起開展為期3年的“北戴河及相鄰地區(qū)近岸海域環(huán)境綜合整治行動”，提出“努力使北戴河近岸海域水質(zhì)2012年有明顯改觀，力爭到2014年重點區(qū)域達(dá)到I類水質(zhì)”的總體目標(biāo)要求。

1.2 工程基本條件

教場河位于秦皇島盧龍縣的中部，為青龍河下游主要支流，發(fā)源于盧龍縣下寨鄉(xiāng)的彭家溝村東，流經(jīng)下寨鄉(xiāng)、盧龍鎮(zhèn)兩個鄉(xiāng) （鎮(zhèn)）的19個行政村，沿102國道南側(cè)由東至西穿城而過，之后西行匯入青龍河，主河道全長20 km，流域面積65.5 km2，河道縱坡在1/1 000～1/600之間，屬于季節(jié)性山洪河道，具有源短、流急、暴漲、暴落的特點。

盧龍縣城處于暖溫帶亞濕潤氣候區(qū)，屬大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，春季溫涼少雨、夏季炎熱濕潤、秋季干濕相間、冬季寒冷干燥。自10月至次年5月為極地大陸氣團(tuán)控制，氣候干燥，雨雪稀少，6—9月為熱帶海洋氣團(tuán)與極地大陸氣團(tuán)交綏地帶，氣候濕潤多雨，多年平均年降水量706.3 mm；最大年降水量1 092 mm，發(fā)生在1953年；最小年降水量323 mm；日最大降水量393.3 mm，年內(nèi)降水多集中在七八月份，約占全年降水量的70%?？h城多年平均氣溫為10.6℃，1月最冷，平均氣溫-6.2℃，多年平均最低氣溫-15.4℃；7月最熱，平均氣溫24.8℃，多年平均最高氣溫33.4℃；年極端最高氣溫39℃。

教場河流域無實測徑流資料，本次設(shè)計主要通過暴雨途徑推算流域設(shè)計洪水。設(shè)計暴雨采用《秦皇島市水文手冊》中提供的特征時段暴雨等值線圖計算，設(shè)計洪水按分段進(jìn)行計算。經(jīng)計算，本次設(shè)計洪水計算成果與海河水利委員會批復(fù)的灤河青龍河口段防洪治理工程可行性研究報告中設(shè)計洪水成果基本一致，本次設(shè)計該河段設(shè)計洪水仍沿用前述批復(fù)成果，教場河20、10、5年一遇設(shè)計洪峰流量分別為190、128、76 m3/s。

2 工程規(guī)劃

2.1 工程任務(wù)

教場河污染治理項目的主要任務(wù)是：通過對教場河8.1 km河道實施清淤清污及修建護(hù)岸堤防工程，結(jié)合新建橡膠壩等工程措施，改善渤海灣及河道自身水環(huán)境，保證下泄青龍河入渤海水質(zhì)達(dá)標(biāo)，提高河道防洪能力，恢復(fù)河系健康生態(tài)系統(tǒng)，優(yōu)化河系環(huán)境，形成城內(nèi)連續(xù)水面，美化縣城環(huán)境，支持區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 工程規(guī)模

根據(jù)文獻(xiàn)[1]，盧龍縣城為一般城鎮(zhèn)，保護(hù)人口小于20萬人，教場河采用20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計洪水流量為140～190 m3/s。治理范圍內(nèi)河道左右堤按20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，教場河污染治理項目等別為Ⅳ等，堤防工程級別為4級。橡膠壩工程等主要建筑物為4級，次要及臨時建筑物為5級，建筑物抗震設(shè)防烈度為7度。

3 河道治理布置原則

為達(dá)到徹底清污的目的，綜合考慮盧龍縣城防洪問題，根據(jù)河道現(xiàn)狀情況和實際地形條件，并與盧龍城區(qū)總體規(guī)劃相協(xié)調(diào)，依據(jù)文獻(xiàn)[2]，確定以下線路布置原則：

（1）以徹底清除河底污泥、避免污水處理廠達(dá)標(biāo)出水2次污染為清污治理的基本原則。

（2）本著突出重點、統(tǒng)籌兼顧、合理布局的原則，針對上下游、左右岸、干支流情況及防洪工程體系存在的問題，合理確定工程布局。

（3）立足現(xiàn)狀，兼顧長遠(yuǎn)，在完善河道防洪工程體系的基礎(chǔ)上，為城區(qū)綜合開發(fā)搭建平臺。

（4）滿足防洪設(shè)計功能及規(guī)模要求，并與已實施段工程有較好的銜接性，盡量避免占地和拆遷，就地取材，盡量節(jié)省工程投資。

（5）堤線力求自然，各堤段平順連接，并考慮防洪搶險和工程管理的要求。

（6）改善周邊生態(tài)環(huán)境，不干擾或盡量少干擾社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境，最終達(dá)到技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境健康、社會滿意的效果。

根據(jù)各個地基處理方案的適用條件，結(jié)合本工程的地基情況，確定采用水泥土攪拌法。

4 工程設(shè)計

4.1 河道治理工程

本次教場河污染治理工程起自教場河與青龍河主槽交匯處 （教場河防洪閘1 070 m）、設(shè)計樁號0+ 000，終至肖家河村東、設(shè)計樁號8+100，全長8.1 km。

考慮到建成的趙莊子攔河閘、規(guī)劃建設(shè)的教場河防洪閘以及樁號1+270－3+400段兩岸已修建的擋土墻工程，本次治理方案根據(jù)兩閘的位置將河道分3段分別進(jìn)行設(shè)計，斷面設(shè)計依據(jù)已（預(yù)）建工程情況，努力保障新老工程的順暢銜接。通過對河道實施清淤清污、筑堤防護(hù)等綜合措施，使治理后河道實現(xiàn)徹底清污的目標(biāo)，達(dá)到20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。

4.1.1 河道治理縱斷面設(shè)計

本次教場河治理段全長8.1 km，20年一遇設(shè)計洪水流量190 m3/s。治理段現(xiàn)狀河道平均縱坡約為1/1 000～1/600，本次設(shè)計充分結(jié)合原河道縱坡走勢，考慮到治理段下游防洪閘及中游趙莊子攔河閘的結(jié)構(gòu)布置及其與上下游的銜接關(guān)系，將河底縱坡分3段設(shè)計，樁號0+000－1+033（防洪閘下海漫）段采用1/800，樁號1+100.3（防洪閘上護(hù)底）－4+095.75（趙莊子攔河閘下）段采用1/650，樁號4+120（趙莊子攔河閘上）－4+200段采用1/80，樁號4+200－6+200段采用1/1000，樁號6+200－8+100段采用1/650。樁號1+033、1+100.3、4+120處河底高程為控制性高程，分別為31.86、31.89、38.69 m，3段河道設(shè)計河底縱坡分別依此控制性高程推算。

通過對河底污泥進(jìn)行厚度勘察，教場河全線河底污染層厚度為1.0～1.5 m，按照以上控制高程及縱坡進(jìn)行河道清淤，多數(shù)河段能夠保證清污徹底。對于局部不能徹底清污的河段，施工過程中根據(jù)現(xiàn)場情況以徹底清除河底污泥為標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)增加清污厚度。

4.1.2 河道治理橫斷面設(shè)計

本次教場河治理段位于山前平原區(qū)，按兩閘位置劃分的3個河段，現(xiàn)狀地形各不相同。本工程針對各河段特點分別擬定斷面方案。

（1）樁號0+000－1+033（防洪閘下海漫）段處于規(guī)劃的青龍河防洪堤以內(nèi)，地勢較平坦，屬于青龍河行洪灘地。河道設(shè)計采用底寬40 m方案對行洪主槽進(jìn)行清淤疏浚，保證教場河主槽平順延伸入青龍河主槽。主槽開挖邊坡按天然穩(wěn)定邊坡1∶3.0控制。

（2）樁號1+100.3（防洪閘上）-4+095.75（趙莊子攔河閘下）段絕大部分位于縣城主城區(qū)內(nèi)，本段河道既不宜產(chǎn)生過多的工程占地以減少工程投資，又要滿足防洪安全、生態(tài)景觀的要求。經(jīng)方案比選，河道斷面采用復(fù)式斷面，下部為漿砌石擋墻矩形槽，擋墻高度根據(jù)河道蓄水位確定，墻頂高程為河道蓄水位以下0.7 m，以利于墻頂水生植物生長；擋墻以上河道部分由景觀工程設(shè)計、投資，采用梯形斷面，邊坡不陡于1∶3，景觀地形高程不低于20年一遇洪水位+設(shè)計超高。

（3）樁號4+120（趙莊子攔河閘上）－8+100段河道斷面變化相對較大，部分河段河底寬窄不一，20～60 m不等，兩岸多村鎮(zhèn)，且部分村鎮(zhèn)緊鄰河道。該段河道治理設(shè)計底寬原則上按40 m控制，現(xiàn)狀寬度大于40 m的河段仍然按照現(xiàn)狀寬度確定河底，設(shè)計段內(nèi)寬度基本統(tǒng)一，段間平順漸變，設(shè)計河底范圍進(jìn)行清淤疏浚，兩岸結(jié)合村鎮(zhèn)建筑及其他地物采用1∶2.5邊坡對現(xiàn)狀兩岸進(jìn)行必要筑堤防護(hù)。該方案采用堤線自然的治理理念，依據(jù)河勢適當(dāng)整理河道，宜寬則寬，過窄河段適當(dāng)擴(kuò)挖，保持并優(yōu)化了原有行洪寬度，增加了防洪保障率，根據(jù)兩岸現(xiàn)狀進(jìn)行必要筑堤防護(hù)，總工程量最小，迎水面護(hù)坡防護(hù)工程投資較之擋墻更為節(jié)省，方案整體經(jīng)濟(jì)性好。

4.2 新建橡膠壩工程設(shè)計

為了營造縣城段河道寬闊水面、美化縣城環(huán)境，本次設(shè)計于河道樁號2+730處新建橡膠壩1座，長40m，寬10 m，高2.5m，上游設(shè)10 m混凝土鋪蓋，鋪蓋首端設(shè)5.5m寬拋石防沖槽，下游設(shè)10 m長混凝土消力池，消力池下接5 m長砌石（石籠）海漫，海漫末段設(shè)11.5 m長拋石防沖槽。泵房布置于左岸，沖壩水源為橡膠壩上游靠右岸大口井，壩袋采用充水式，內(nèi)壓比α＝1.4，壩袋采用雙錨固線。

5 新型生態(tài)護(hù)岸技術(shù)的應(yīng)用

由于教場河河道縱坡相對較陡，沿岸村莊及彎道多，流量較大，設(shè)計流速較高，村莊及彎道處迎水面在行洪期間堤基表層土易受沖刷，影響堤岸安全。因此，本次設(shè)計對樁號4+120－8+100段村莊及河道彎道處兩側(cè)內(nèi)坡采用必要防護(hù)措施，防止洪水沖刷，保證邊坡穩(wěn)定。經(jīng)方案必選，最終選用格賓石籠網(wǎng)墊護(hù)坡作為河道護(hù)岸形式。

格賓網(wǎng)石籠護(hù)岸是近幾年廣泛應(yīng)用的一種生態(tài)護(hù)岸技術(shù)，具有柔中帶剛、導(dǎo)濾抗沖、護(hù)持水土、還原生態(tài)、適應(yīng)變形等優(yōu)點。格賓網(wǎng)是指經(jīng)表面防蝕處理的低碳鋼絲通過機械偏織而成的雙鉸六角形柔性金屬網(wǎng)。格賓護(hù)坡是將上述金屬網(wǎng)綁扎成不同結(jié)構(gòu)和尺寸的相互連接的網(wǎng)籠、網(wǎng)墊，填入適當(dāng)?shù)氖瘔K，然后綁扎蓋網(wǎng)形成的石籠、石墊整體護(hù)面。當(dāng)帶土球的植物根系經(jīng)石間土進(jìn)入坡體之后，可以起到淺層長期錨固作用，稱為根錨。 植被、石籠、石墊與土坡一四者形成一個剛?cè)嵯酀?jì)的“板塊”，柔中帶剛，既綠化環(huán)境，保持水土，又能適應(yīng)一定的位移?！鞍鍓K”既可以抵抗坡面外水沖刷，也可以排除內(nèi)水。一兩年后，根系深扎，盤根錯節(jié)，起連接作用的格賓網(wǎng)將與具有強大再生力的植被根系共同發(fā)揮護(hù)坡作用。格賓結(jié)構(gòu)本質(zhì)上都具有透水性，對地下水的自然作用及過濾作用具有較強的包容性，水中的懸移物和淤泥得以沉淀于填石縫中，有利于自然植物的生長，逐步恢復(fù)原有生態(tài)環(huán)境。

6 效益分析

盧龍縣教場河污染治理項目的效益主要是改善環(huán)境和提高防洪效益。受益地區(qū)為秦皇島市環(huán)渤海地區(qū)。秦皇島市是我國重要的旅游城市，通過對河道進(jìn)行治理，結(jié)合污染治理設(shè)施的建設(shè)運行，能夠保證入海水源的清潔，保護(hù)環(huán)渤海地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，改善渤海水質(zhì)，有利于增加秦皇島市的環(huán)境發(fā)展競爭力，對地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有巨大的推動作用。

教場河橫穿縣城，沿河地區(qū)村莊密集，經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，河道周邊地區(qū)擁有眾多經(jīng)濟(jì)效益好、可持續(xù)發(fā)展能力強、運作靈活、多元發(fā)展的中小型企業(yè)，各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在全縣均排名靠前。本工程可提高河道防洪標(biāo)準(zhǔn)，待污染治理項目全部完工后，可使教場河滿足20年一遇標(biāo)準(zhǔn)的防洪要求，保障縣域經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展，保護(hù)人民生命財產(chǎn)免受洪水危害，因此本工程的防洪經(jīng)濟(jì)效益也較大。

同時，教場河污染治理項目能夠營造健康的生態(tài)系統(tǒng)，提高當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量，有利于提升縣城整體形象，增強縣城的環(huán)境競爭力，對縣域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和招商引資都將產(chǎn)生極大的推動作用。因此，工程的實施還具有較高的生態(tài)和社會效益。

[1]SL252－2000，水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]GB50286－1998，堤防工程設(shè)計規(guī)范[S].

[3]GB50288－1999，灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范[S].

[4]DL 5077－1997，水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范[S].

[5]SL/T191－2008，水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[6]DL5073－2000，水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范[S].

[7]JTJ319－1999，疏浚工程技術(shù)規(guī)范[S].

[8]GB50007－2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[9]SL285－2003，水利水電工程進(jìn)出口設(shè)計規(guī)范[S].

[10]SL171－1996，堤防工程管理設(shè)計規(guī)范[S].

[11]JGJ79－2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[12]GB50201－1994，防洪標(biāo)準(zhǔn)[S].