高素霞

(建平縣水利局，遼寧朝陽122400)

中小型河流綜合治理設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)分析

高素霞

(建平縣水利局，遼寧朝陽122400)

受各方面條件制約，中小型河流大都未進(jìn)行過綜合治理，洪災(zāi)頻發(fā)，旱澇交替，區(qū)域水資源供需矛盾日漸突出，制約了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和新農(nóng)村建設(shè)。文章以黑水河河道綜合治理為例，闡述了本項(xiàng)目的河道清淤、河道清障、堤防工程設(shè)計(jì)、回水堤設(shè)計(jì)以及根據(jù)設(shè)計(jì)方案編制的施工組織設(shè)計(jì)要點(diǎn)，希望能夠給類似項(xiàng)目提供一些參考和依據(jù)。

中小河流;綜合整治;設(shè)計(jì);一體化

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

黑水河屬老哈河一級(jí)支流，流域地形東部為丘陵山區(qū)，西部為老哈河河谷，東高西低，河道比降明顯不一，由于上游山區(qū)主河槽及支流比降大，平均比降為20.87‰的河段長(zhǎng)25.66 km，占河道總長(zhǎng)的2/3。下游河道平均比降為1.53‰的河段長(zhǎng)12.43 km，占河道總長(zhǎng)的1/3。

一遇暴雨帶來大量泥沙，上游大量泥沙都淤積在下游河床上，致使河床逐年抬高，現(xiàn)在的黑水河已成懸河。

下游黑水鎮(zhèn)西南關(guān)村、昌隆鎮(zhèn)章京營(yíng)子村，河床已高出村莊屋頂2.5 m。上游的跨河橋設(shè)計(jì)橋高3.5 m，現(xiàn)在已不到1 m，如遇5 a一遇洪水，該橋無法行洪，洪水只能溢壩，決堤［1］。

1.2 水文情況

黑水河流域?qū)儆诖箨懶詺夂騾^(qū)，其特點(diǎn)是:四季分明，太陽輻射強(qiáng)烈，日照豐富，氣溫年、日差較大。黑水河系中小河流，沒有徑流觀測(cè)資料，屬于無資料地區(qū)，本次河道治理工程洪水計(jì)算采用1998年遼寧省水文手冊(cè)計(jì)算。10 a一遇洪峰流量為704.77 m3/s。

1.3 工程地質(zhì)

黑水河下游堤防間距普遍為100 m左右，現(xiàn)僅存堤防低矮瘦小，其余部分堤段已不存在，堤防已遭到破壞嚴(yán)重。

河灘土質(zhì)多為砂壤土和黏性土，堤基為二元土層結(jié)構(gòu)，上部為透水性很小的低液限黏土，層厚不均;下部為透水性較大的砂礫石層。擬建堤址地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定，無不良地質(zhì)現(xiàn)象［2－3］。

2 設(shè)計(jì)方案

本次設(shè)計(jì)治理河道長(zhǎng)度為7 km，從黑水河下游河口至錦赤大橋以上1 km(L0+000～L7+000)。加固堤防總長(zhǎng)度為7.645 km，從黑水河河口至三道溝止(見堤防平面布置圖)。

栽植灌木林帶護(hù)岸4.58 hm2。

左岸:筑堤范圍為 Z0+000～3+911，堤防全長(zhǎng)3 911 m。

右岸:筑堤范圍為 Y0+000～3+734，全長(zhǎng)3 734 m。

堤防結(jié)構(gòu)型式:堤防工程按Ⅴ級(jí)設(shè)計(jì)。堤頂超高確定為1.0 m，堤防主體采用黏性土料(沙壤土)填筑，迎水坡坡度為1∶2.5，背水坡坡度為1∶2;堤頂寬度為4 m。

迎水坡、背水坡均采用種草生物護(hù)坡。栽植灌木護(hù)腳，寬度為5 m，護(hù)腳范圍為標(biāo)準(zhǔn)堤防段，長(zhǎng)7 645 m。

3 河道清淤

3.1 河道淤積現(xiàn)狀

由于河道上游溝壑縱橫，上游幾乎沒有水保工程，造成大量水土流失，上游河道坡度很陡，下游河道比降很緩，加之周邊農(nóng)民在河道內(nèi)種植各種高桿作物，每到汛期，洪水?dāng)y帶大量泥沙都淤積在下游，淤積最嚴(yán)重的河段為三道溝至下游河口處，平均淤積深度為2.5 m，橋梁凈空已經(jīng)不到1 m，無法滿足行洪斷面要求，必須予以清除［4－5］。

3.2 河道清淤方案設(shè)計(jì)

由于資金限制，不能將全斷面全部清理，本次設(shè)計(jì)只在重點(diǎn)地段清除一部分。

清淤范圍:自黑水河河口至上游L5+200處，平均比降為1.98‰。其中L0+000～L0+503，比降為3.08‰;L0+503～L3+183，比降為1.28‰;L3+183～L5+200，比降為3.57‰。

3.3 河道清障

在堤線附近，兩岸有林地2萬余株，有些林地正處于堤防基礎(chǔ)部位，必須進(jìn)行清除，否則影響堤防修建;部分林木位于新建堤防內(nèi)側(cè)，起到保護(hù)堤腳的作用，此部分林木予以保留［6］。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，共需要清除林木10 500株，保留林木1萬余株。

4 堤防工程設(shè)計(jì)

4.1 筑堤材料選擇及填筑標(biāo)準(zhǔn)

黑水河下游河道內(nèi)淤積大量的粉質(zhì)黏土、壤土、砂壤土，充分利用這些土料，不僅能就地取材，還能起到疏通河道的作用［7］。

黏性土按設(shè)計(jì)壓實(shí)度控制，設(shè)計(jì)壓實(shí)度按計(jì)算公式為:

黑水河堤防為V級(jí)堤防，壓實(shí)度≥0.90。

4.2 堤頂高程的確定

根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286—98)規(guī)定，堤頂高程應(yīng)按設(shè)計(jì)水位加堤頂超高確定。

根據(jù)最大風(fēng)速及其風(fēng)向等條件，本次設(shè)計(jì)選用了最不利斷面L15(2+378.89)進(jìn)行堤頂超高計(jì)算。

計(jì)算采用《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286—98)中的公式，計(jì)算成果詳見表1:

表1 堤防壩頂超高計(jì)算表

4.3 沖刷計(jì)算

黑水河河床多為粉質(zhì)黏土和砂壤土，建堤后，改變了原河槽流態(tài)，其流速超過了河床的允許流速，將對(duì)堤腳產(chǎn)生沖刷。需設(shè)置護(hù)腳防止堤腳的沖刷破壞［8］。

從工程平面布置圖可以看到，黑水河整治后河道基本平順，沒有連續(xù)彎，則護(hù)腳沖刷計(jì)算只需驗(yàn)算水流平行于岸坡這種情況即可。

采用《水力計(jì)算手冊(cè)》所列公式，選取最不利斷面L15進(jìn)行計(jì)算。

水流平行于岸坡產(chǎn)生的沖刷公式:

沖刷深度計(jì)算結(jié)果:

根據(jù)計(jì)算的護(hù)腳沖深及地質(zhì)情況、水流特性等因素，本工程河段的護(hù)腳采用生態(tài)灌木護(hù)腳。護(hù)腳寬度為5 m，灌木采用沙棘苗，株距1 m，株間采用梅花形布置。

4.4 回水堤設(shè)計(jì)

該河道治理范圍內(nèi)有三條支流匯入黑水河，分別為一棵樹支流、興隆溝支流和三道溝支流。前兩條支流流量都很小，最大一條支流為三道溝支流，溝長(zhǎng)量大，需要進(jìn)行分析確定回水堤長(zhǎng)度和高度［9］。

4.4.1 一棵樹支流

10 a一遇流量為63.17 m3/s，此處不布置堤防，所以不需要設(shè)回水堤。

4.4.2 興隆溝支流

10 a一遇流量為119.33 m3/s，通過錦赤公路下涵洞流入黑水河，此處也不需要布置堤防，所以不需要設(shè)回水堤。

4.4.3 三道溝支流

10 a一遇流量為403.22 m3/s，經(jīng)第二章水文計(jì)算遭遇分析結(jié)果計(jì)算出設(shè)計(jì)水位，從而確定堤防高程，與從匯流斷面向上平拉回水堤防高度一致。

最終確定回水堤長(zhǎng)度為:從黑水河左岸標(biāo)準(zhǔn)堤防與非標(biāo)準(zhǔn)堤防分界斷面Z3+911至三道溝上游339 m處止。三道溝右岸回水堤為Z4+617至三道溝上游367 m，堤防高度與左岸一致。

5 主體工程施工

5.1 堤防工程施工

5.1.1 堤基清理

料場(chǎng)開采及堤身加高填筑之前必須將表層雜物及不合格土等清除干凈。清除的雜土就近運(yùn)至上游棄渣場(chǎng)填埋［10］。

使用推土機(jī)進(jìn)行清基，清基深度為地面線下30 cm，清基邊界應(yīng)在設(shè)計(jì)邊線外30～50 cm。

5.1.2 河道清淤

采用1.5 m3挖掘機(jī)鏟運(yùn)土，將超出設(shè)計(jì)河底高程的多余土方按設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行挖除，用8 t自卸汽車運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)卸除［11］。

挖除后的棄土一部分運(yùn)至上游沙場(chǎng)的大坑中填埋，一部分運(yùn)至下游老哈河兩岸的料場(chǎng)備用。

5.1.3 堤身填筑

5.1.3.1 填筑作業(yè)要求

1)地面起伏不平時(shí)，應(yīng)按水平分層由低處開始逐層填筑，不得順坡鋪填。

2)堤防橫斷面上的地面坡度陡于1∶5時(shí)，應(yīng)將地面坡度削至緩于1∶5。

作業(yè)面應(yīng)分層統(tǒng)一鋪土、統(tǒng)一碾壓，并配備人員或平土機(jī)具參與整平作業(yè)，嚴(yán)禁出現(xiàn)界溝。相鄰施工段的作業(yè)面宜均衡上升，若段與段之間不可避免出現(xiàn)高差時(shí)，應(yīng)以斜坡面相接［12－13］。

5.1.3.2 鋪料作業(yè)要求

1)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求將土料鋪至規(guī)定部位。

2)料厚度宜通過碾壓試驗(yàn)確定。

3)輔料至堤邊時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)邊線外側(cè)各超填一定余量，人工輔料宜為10 cm，機(jī)械鋪料宜為30 cm。

5.1.3.3 壓實(shí)作業(yè)要求

1)施工前應(yīng)先做碾壓試驗(yàn)，驗(yàn)證碾壓質(zhì)量能否達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)度，若已有相似條件的碾壓經(jīng)驗(yàn)也可參考使用。

2)分段填筑，各段應(yīng)設(shè)立標(biāo)志，以防漏壓，欠壓和過壓，上下層的分段接縫位置應(yīng)錯(cuò)開。

護(hù)腳灌木采用沙棘苗進(jìn)行防護(hù)，株距2 m×2 m，每穴栽2株，栽植坑規(guī)格為0.6 m×0.6 m×0.4 m。草皮應(yīng)選擇耐貧瘠的草，坡面整平后，即可進(jìn)行草皮鋪設(shè)，草皮采用散鋪的方式，草皮覆蓋率為37%。鋪好后進(jìn)行澆水［14］。

6 結(jié)語

建平縣黑水河整治工程作為遼寧西部防洪體系的重要組成部分，工程規(guī)模與標(biāo)準(zhǔn)直接關(guān)系到兩岸的防洪安全，該工程的實(shí)施，確保了黑水、昌隆兩鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的防洪安全，消除了長(zhǎng)期以來阻礙本地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水患影響。

黑水河整治工程實(shí)施后，將提高建平地區(qū)的防洪抗災(zāi)能力，為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生命財(cái)產(chǎn)提供保障，推動(dòng)該地區(qū)的工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的健康發(fā)展，具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。

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1007－7596(2014)07－0087－03

2014－02－17

高素霞(1974－)，女，遼寧朝陽人，工程師，從事水利工程移民工作。