李正瓊

（重慶市水利規(guī)劃院，重慶401147）

重慶市中小河流治理河道設(shè)計(jì)方案研究

李正瓊

（重慶市水利規(guī)劃院，重慶401147）

根據(jù)重慶市中小河流的分類特點(diǎn)，借鑒近年實(shí)施中小河流治理項(xiàng)目的河道設(shè)計(jì)技術(shù)方案經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合中小河流治理項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)審查中發(fā)現(xiàn)的一些問題，從平面布置、橫斷面設(shè)計(jì)、縱向設(shè)計(jì)等三個(gè)方面提出了適合重慶市中小河流特點(diǎn)的河道設(shè)計(jì)技術(shù)方案，對(duì)類似地區(qū)中小河流治理項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)具有一定的參考作用。

中小河流；治理；技術(shù)方案；研究

重慶市幅員面積8.24萬km2，境內(nèi)河流以中小河流為主，中小河流流域面積占全市幅員面積65%以上。按照全國中小河流治理的統(tǒng)一部署，重慶市于2009年12月啟動(dòng)實(shí)施了第一批中小河流治理示范項(xiàng)目，并迅速在全市范圍推進(jìn)中小河流治理。近幾年中小河流治理已成為全市水利工作的重要任務(wù)之一。為了總結(jié)重慶市近年中小河流治理經(jīng)驗(yàn)，研究分析治理中存在的問題，市里開展了中小河流治理模式調(diào)查研究，其中河道設(shè)計(jì)技術(shù)方案研究是重慶市中小河流治理模式調(diào)查研究的主要內(nèi)容之一。

1 中小河流分類特點(diǎn)

重慶市中小河流按其流經(jīng)地區(qū)不同分為丘陵區(qū)河流和山區(qū)河流。

丘陵區(qū)河流主要分布在渝西和渝中部地區(qū)，河床大部分海拔高程200～500m。河道平面形態(tài)蜿蜒曲折，彎道多。河道縱向比降較緩，一般在4%以下，河床及兩岸沖刷較小，但淤積嚴(yán)重。河道橫斷面多呈拋物線形、矩形，河床相對(duì)較窄，兩岸植被較好。

山區(qū)河流主要分布在渝東南、渝東北地區(qū)，河床大部分海拔高程在500m以上。河道地勢(shì)變化大，平面形態(tài)蜿蜒曲折，彎多而急，沿程寬窄相間。河道縱向坡降較陡，一般在5%以上，水流急，推移質(zhì)多、兩岸沖刷嚴(yán)重，河勢(shì)不穩(wěn)定。河道橫斷面多呈“V”或“U”型，岸坡較陡，兩岸植被較差。該區(qū)域大部分地區(qū)喀斯特發(fā)育，河流中溶洞、暗河等過水通道較多，部分地表河段為間歇性河流，甚至有少數(shù)河流并無連續(xù)河道，地下暗河、溶洞等是其唯一過水通道。

2 河道設(shè)計(jì)技術(shù)方案

河道設(shè)計(jì)技術(shù)方案研究主要從平面布置、橫斷面設(shè)計(jì)、縱向設(shè)計(jì)三個(gè)方面進(jìn)行分析。由于丘陵區(qū)河道和一般明流山區(qū)河道設(shè)計(jì)技術(shù)方案分析時(shí)需考慮因素相同點(diǎn)較多，因此，將其歸類為一般山丘區(qū)河道，技術(shù)方案分析時(shí)按一般山丘區(qū)河道和地下暗河兩種情況分類。

2.1 河道平面布置

2.1.1一般山丘區(qū)河道

河道平面布置方案設(shè)計(jì)主要為堤線、岸坡兩方面。重慶近年實(shí)施治理項(xiàng)目設(shè)計(jì)堤線基本沿原岸線布置，僅對(duì)局部地段進(jìn)行調(diào)整，盡量順應(yīng)天然河勢(shì)；岸坡設(shè)計(jì)對(duì)天然穩(wěn)定岸坡維持現(xiàn)狀，不穩(wěn)定岸坡采取因地制宜護(hù)岸措施。設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題主要是渠化河道、岸坡平面布置與城鎮(zhèn)規(guī)劃布局出現(xiàn)矛盾、對(duì)征地拆遷實(shí)施難度估計(jì)不足、對(duì)運(yùn)行檢修要求考慮不周等。

堤線、岸坡布置設(shè)計(jì)方案，應(yīng)綜合考慮河流洪水特性、河道斷面現(xiàn)狀、城鎮(zhèn)規(guī)劃、征地拆遷等因素。

（1）堤線

堤線應(yīng)進(jìn)行上下游，左右岸，洪、中、枯期統(tǒng)籌布置，與河勢(shì)流向相適應(yīng)，充分發(fā)揮天然河道的作用。

針對(duì)山區(qū)河流還要考慮與大洪水的主流線平行，有利于河勢(shì)控制。盡可能保持河道平面的蜿蜒性，隨彎就彎，寬窄相宜。對(duì)過度彎曲河道裁彎取直，應(yīng)進(jìn)行必要的分析論證。

對(duì)河道彎曲形成的淺灘可適當(dāng)縮窄河道斷面，所造成雍水以不增大上游防洪壓力為限。

盡可能利用有利地形，避開軟弱地基、深水地帶和強(qiáng)透水地基。

丘陵區(qū)河道可結(jié)合治理段功能要求布置分段攔蓄設(shè)施，形成水景觀和方便利用。

典型丘陵區(qū)河道堤線布置設(shè)計(jì)方案如圖1。從圖中可看出，河道治理段設(shè)計(jì)堤線基本沿原岸線布置，隨彎就彎，僅局部急彎段進(jìn)行了截彎取直，兩岸堤距22～35m。

圖1 某丘陵區(qū)河道堤線布置示意圖

（2）岸坡

應(yīng)與城鎮(zhèn)規(guī)劃相銜接，統(tǒng)籌考慮土地利用、市政設(shè)施、沿河綠化等。

盡量少占耕地、拆遷房屋，減少征地拆遷費(fèi)用。

盡量結(jié)合工程檢修要求布置沿河親水設(shè)施、檢修便道和護(hù)岸頂部人行便道。

2.1.2地下暗河

地下暗河的平面布置方案設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在隧洞進(jìn)口前的引水渠和暗河洞線。重慶近年實(shí)施治理項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，現(xiàn)狀巖溶暗河洞線較順直的，基本保持現(xiàn)狀洞線走向不變。設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題主要是暗河進(jìn)出口的水流銜接不暢，對(duì)現(xiàn)狀巖溶洞內(nèi)出現(xiàn)的彎道水流重視不夠等。

暗河洞線布置應(yīng)綜合考慮溶洞沿線地形地質(zhì)、水力學(xué)、施工、運(yùn)行、樞紐總布置及對(duì)周圍環(huán)境的影響等因素。

暗河洞線應(yīng)盡量短直，擴(kuò)洞洞線布置應(yīng)盡量利用現(xiàn)狀溶洞一側(cè)。隧洞進(jìn)口力求水流順暢，出口水流應(yīng)與下游河道平順銜接。當(dāng)現(xiàn)狀暗河部分洞線轉(zhuǎn)角偏大時(shí)，可保留原暗河泄洪通道不變，對(duì)該段洞線進(jìn)行局部調(diào)整，調(diào)整洞線轉(zhuǎn)彎半徑不宜小于5倍洞徑（或洞寬），轉(zhuǎn)角不宜大于60°。

2.2 河道橫斷面設(shè)計(jì)

2.2.1一般山丘區(qū)河道

河道具有行洪、排澇、供水、灌溉、景觀等多種功能，主要功能均是行洪。重慶近年實(shí)施治理項(xiàng)目河道橫斷面一般按照首先滿足防洪功能，其次盡量保持河道形態(tài)的多樣性和與環(huán)境的協(xié)調(diào)性要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)中盡量保持河道斷面天然性，兩岸土地資源較少的城鎮(zhèn)老城區(qū)一般采用矩形斷面，兩岸土地資源較多的城鎮(zhèn)老城區(qū)、新建城區(qū)一般采用梯形斷面。設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題主要是由于對(duì)河道及岸坡特性認(rèn)識(shí)不到位，對(duì)天然穩(wěn)定岸坡保護(hù)不力、在城鎮(zhèn)老城區(qū)及山區(qū)河道片面強(qiáng)調(diào)生態(tài)而放緩邊坡造成征地范圍加大等。

河道橫斷面設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮河道功能、城鎮(zhèn)規(guī)劃、征地拆遷、護(hù)岸結(jié)構(gòu)等因素。河道橫斷面按其是否需采取護(hù)岸措施可歸納為天然河道斷面、人工河道斷面（矩形斷面、梯形斷面等）。

（1）天然河道斷面

適宜于現(xiàn)狀岸坡自然穩(wěn)定，植被覆蓋較好的山丘區(qū)河道的城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)和鄉(xiāng)村河段。這類河道兩岸不需采取任何治理措施，維持天然河道岸坡的自然形態(tài)即可，盡量避免河道斷面的規(guī)則化。

（2）人工河道斷面

主要有矩形斷面、梯形斷面等。

矩形斷面：適用于現(xiàn)狀河道較窄、洪水流量較小的丘陵區(qū)、山區(qū)明流河道。治理河道的防洪保護(hù)對(duì)象主要為兩岸土地資源較少的城鎮(zhèn)老城區(qū)和鄉(xiāng)村河段。矩形斷面占地少，可減少征用土地和舊城拆遷工作，但該斷面的護(hù)岸結(jié)構(gòu)用料較多，經(jīng)濟(jì)性較差。

梯形斷面：適用于河道較寬，洪水流量較大的丘陵區(qū)河道、山區(qū)明流河道。治理河道的保護(hù)對(duì)象主要為兩岸土地資源較多的城鎮(zhèn)老城區(qū)、鄉(xiāng)村河段和新建城區(qū)。梯形斷面邊坡坡比一般為1∶2～1∶3.5，該斷面雖占用土地資源較多，但其護(hù)岸結(jié)構(gòu)用料較少，經(jīng)濟(jì)性較好。采用梯形斷面設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合城鎮(zhèn)建設(shè)、市政景觀要求，兼顧市民休閑、近水親水，綠化美化河道兩岸，與城鎮(zhèn)沿岸景觀相融合。

典型河道梯形斷面設(shè)計(jì)如圖2。該河道梯形斷面設(shè)計(jì)采用2級(jí)邊坡，變坡處設(shè)在常年水位以上0.5m左右，兩級(jí)邊坡之間布置檢修平臺(tái)，邊坡上緩下陡，坡度分別為1∶0.5、1∶2.5。

圖2 典型河道梯形斷面示意圖

2.2.2地下暗河

地下暗河的主要功能是行洪、排澇等，以減少洪水淹沒面積和淹沒歷時(shí)，防洪保護(hù)對(duì)象主要為山區(qū)溶蝕洼地內(nèi)現(xiàn)有老場(chǎng)鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村河段。重慶近年實(shí)施治理項(xiàng)目地下暗河設(shè)計(jì)一般是在現(xiàn)有巖溶隧洞基礎(chǔ)上擴(kuò)洞，斷面型式主要采用圓拱直墻型。設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題主要是斷面寬高比取值不合適，造成過水面積相同時(shí)洞頂跨度偏大，加大隧洞襯砌量；擴(kuò)洞斷面布置在原溶洞的兩側(cè)，不利于施工。

地下暗河隧洞橫斷面設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮功能、地質(zhì)、水力學(xué)、施工、運(yùn)行等因素。地下暗河橫斷面型式有圓拱直墻型、圓形等。有壓隧洞一般采用圓形斷面，無壓隧洞一般采用圓拱直墻型斷面。

隧洞橫斷面設(shè)計(jì)應(yīng)充分利用現(xiàn)有的溶洞過水通道擴(kuò)洞增流，橫斷面尺寸應(yīng)滿足設(shè)計(jì)工況運(yùn)行時(shí)的過流能力要求，無壓隧洞洞內(nèi)設(shè)計(jì)洪水水面線以上的空間不宜小于隧洞斷面面積的15%。

2.3 河道縱向設(shè)計(jì)

2.3.1一般山丘區(qū)河道

河道縱向設(shè)計(jì)主要是河道縱坡擬定、水力計(jì)算控制斷面選擇、設(shè)計(jì)洪水水面線推求等。重慶近年實(shí)施治理項(xiàng)目河道縱向設(shè)計(jì)采取了分段擬定縱坡、分段推求設(shè)計(jì)洪水水面線等方法，設(shè)計(jì)中存在問題主要是水力計(jì)算控制斷面選擇不當(dāng)、設(shè)計(jì)洪水水面線推求有誤等。

河道縱向設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮現(xiàn)狀河床沿程高程、沿程跨河建筑物影響、設(shè)計(jì)洪水對(duì)上下游段的影響、景觀要求等因素。

（1）設(shè)計(jì)原則

保證汛期泄洪暢通，枯期盡可能形成水景觀；

盡量使上下游洪水水面線銜接平順，不受下游洪水頂托；

盡可能保留或恢復(fù)深潭、淺灘等原有河流地貌形態(tài)，避免河道縱向形態(tài)規(guī)則化；

山區(qū)河流要注意控制河道河勢(shì)穩(wěn)定，避免河道游蕩。

（2）河道縱坡擬定

河道縱坡應(yīng)根據(jù)河道現(xiàn)狀縱坡分段擬定，保留河灣和河灘。

（3）水力計(jì)算控制斷面選擇

首先應(yīng)調(diào)查治理段河道或其下游一定范圍內(nèi)是否有攔河堰、跌坎、跨河橋、水庫庫尾等控制工程。然后分析這些控制工程在發(fā)生設(shè)計(jì)洪水時(shí)是否對(duì)治理段產(chǎn)生影響，若影響較大，則可選擇其作為控制斷面。

當(dāng)治理段末端下游附近無控制工程時(shí)，控制斷面可選擇在河段末端向下游延伸一段距離處。假定選擇斷面水位發(fā)生變化，對(duì)治理段末端水位進(jìn)行敏感性分析，若治理河段末端水位參考文獻(xiàn)

［1］SX SL 101-2012.山西省大水網(wǎng)工程無壓輸水隧洞標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)導(dǎo)則［S］.

［2］王仁坤，張春生.水工設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：中國水利水電出版社，2013.

［3］田永清.萬家寨引黃工程南干線7#隧洞T B M施工工程地質(zhì)條件分析［J］.水利水電技術(shù)，2010（07）.

［4］謝成泰.全斷面掘進(jìn)機(jī)（T B M）在引黃工程中的應(yīng)用［J］.水力發(fā)電，1999（05）.

［5］梁晉平.蜂窩狀六邊形混凝土預(yù)制管片裂縫原因分析［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2011（04）.

［6］李文全，許潔，韓龍.引黃工程總干線6#隧洞管片裂縫及移位原因的進(jìn)一步分析［J］.水利水電技術(shù)，2002（08）.

［7］熊啟鈞，高昌俠.隧洞（灌區(qū)水工建筑物叢書）［M］.北京：水利電力出版社，1993.

［8］SL 279-2002.水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.面的引水渠及隧洞洞口段水力學(xué)條件分析不到位，導(dǎo)致隧洞進(jìn)口引水渠與上游河道以及隧洞洞身縱坡相互間銜接處理不當(dāng)，洪水無法正常進(jìn)入隧洞泄洪。

（1）隧洞進(jìn)出口水流銜接

隧洞進(jìn)口水流銜接主要靠連接河道與隧洞進(jìn)口之間的引水渠。引水渠的作用就是將河道水流順暢引入隧洞，因此，其縱坡設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)初擬河道末端底高程和隧洞進(jìn)口底高程情況，采用水力計(jì)算分析確定。引水渠縱坡一般在0.015～0.04之間。

隧洞出口水流銜接設(shè)計(jì)主要是要與下游河道銜接順暢，保證水流下泄安全，出流平穩(wěn)。出口為陡坡的，應(yīng)考慮下游沖刷問題。

（2）隧洞洞身縱坡擬定

隧洞洞身縱坡擬定應(yīng)根據(jù)泄洪方式（有壓、無壓）、上下游銜接、施工等因數(shù)綜合分析確定。有壓隧洞的縱坡主要取決于進(jìn)出口高程，不宜采用平坡或反坡，以方便檢修。無壓隧洞縱坡應(yīng)根據(jù)水力計(jì)算分析確定，洞中流速宜按小于10m/s控制，以免錨噴襯砌沖刷破壞。

3 結(jié)語

中小河流治理河道設(shè)計(jì)技術(shù)方案包括河道平面布置、橫斷面選擇、縱向設(shè)計(jì)三個(gè)方面，在具體項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，應(yīng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)治理河道空間布局，兼顧各方面的布局要求，達(dá)到河流治理的預(yù)期效果。

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：1672-2469（2015）09-0056-03

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李正瓊（1966年—），女，高級(jí)工程師。