徐衛(wèi)東

（渾源縣水務(wù)局，山西 渾源 037400）

1 流域概況

唐峪河屬于海河流域永定河水系桑干河上游渾河支流，發(fā)源于黃花灘鄉(xiāng)北花峪一帶，由渾源縣南部山區(qū)自南向北在唐家莊村處出峪口至仁和號村匯入渾河。流域面積164 km2，干流長度31.6 km，河道平均縱坡2.9%，河床糙率0.03。唐峪河分為左、右支溝，左溝為龍蓬峪，右溝為正峪溝。龍蓬峪流域面積74 km2，植被較好，森林覆蓋面積12 km2，其余為天然灌木和雜草覆蓋，水土流失較少。正峪溝流域面積90 km2，流域內(nèi)溝壑縱橫，河道寬淺，巖石風(fēng)化嚴(yán)重，土質(zhì)松散，水土流失嚴(yán)重。

唐峪河河道治理工程位于大同市渾源縣城南5 km處，大磁窯鎮(zhèn)大磁窯村附近恒山水庫上游，是渾源縣恒山風(fēng)景區(qū)和懸空寺的重要生態(tài)屏障。治理起點為大磁窯村，治理終點為恒山水庫庫尾，項目區(qū)涉及渾源縣大磁窯鎮(zhèn)2個行政村，共計716戶、2 742人，耕地面積282.6 hm2。

2 河道治理工程設(shè)計

2.1 治理目標(biāo)及措施

唐峪河是一條破壞較為嚴(yán)重的河道，河道內(nèi)亂挖、亂采現(xiàn)象嚴(yán)重，建筑垃圾隨意傾倒現(xiàn)象嚴(yán)重，河水水質(zhì)渾濁，攜帶大量顆粒物進(jìn)入下游河道。從保護(hù)生態(tài)的角度進(jìn)行近自然治理，主要采取以下治理措施：新建堤防工程，河道內(nèi)采砂坑改造為人工濕地。治理防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇。

2.2 堤防設(shè)計

河堤縱段設(shè)計原則：盡量結(jié)合原河道底坡，并使土方挖填平衡。河道設(shè)計流量393 m3/s（10年一遇），工程等別為Ⅴ等，主要建筑物級別為5級，次要建筑物級別為5級。

2.2.1 水面線推算河道水面線計算采用恒定非均勻流分段試算法：

式中：Z——（上、下游）水位；

α——動能改正系數(shù)；

ζ——局部阻力（損失）系數(shù)；

Q——流量；

g——重力加速度；

A——過水?dāng)嗝婷娣e；

ΔS——計算河段間的間距；

K——輸水率〔K=1/（n·R2/3·A）〕。

若已知下游斷面水位Z下，按公式推算上游一斷面水位Z上，該水位對下一個流段來講，又是下游水位。循環(huán)上述步驟，可依次求出上游各斷面水位。

2.2.2 堤頂超高計算

堤頂高程為設(shè)計洪水位加堤頂超高。堤頂超高Y由波浪爬高R、風(fēng)壅增水高度e和安全加高A三部分構(gòu)成：Y＝R+e+A

經(jīng)計算堤頂超高取0.6 m。唐峪河部分?jǐn)嗝鍼為10%水力計算成果如表1。

2.2.3 沖刷深度計算

水流平行于岸邊產(chǎn)生的沖刷深度計算采用《水力計算手冊》中的計算公式：

表1 唐峪河P=10%水力計算成果表

式中：hB——水面起算的局部沖刷深度，m；

hp——沖刷處的水深（以近似設(shè)計水位最大深度代替），m；

Vcp——平均流速，m/s；

V允——河床面上允許不沖流速，m/s；

n——防護(hù)岸坡形狀系數(shù)，一般取n=1/4。

經(jīng)計算，沖刷深度為1.40～1.62 m，另加0.5 m安全埋深，取基礎(chǔ)深度為2.2 m。

2.2.4 堤防斷面設(shè)計

漿砌石防護(hù)壩斷面為：頂寬0.5 m，堤高為4.2 m（包括基礎(chǔ)），臨水坡1∶0.1，背水坡1∶0.3，底寬2.68 m，基礎(chǔ)埋深2.2 m，基礎(chǔ)寬2.88 m，采用M 7.5水泥砂漿砌筑。為防止不均勻沉降及應(yīng)力對堤防工程產(chǎn)生破壞，擋土墻每10 m設(shè)一道伸縮縫，縫寬2 cm，采用聚乙烯閉孔泡沫板填縫。堤防沿長度方向每隔2.5 m設(shè)DN 110 PVC排水管，坡度3%，進(jìn)口設(shè)反濾料。

2.2.5 堤防穩(wěn)定計算

抗滑穩(wěn)定計算：

式中：Kc——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

ΣW——作用于墻體上的全部垂直力的總和，kN；

ΣP——作用于墻體上的全部水平力的總和，kN；

f——底板與堤基之間的摩擦系數(shù)。

抗傾穩(wěn)定計算：

式中：Ko——抗覆穩(wěn)定安全系數(shù)

ΣMV——抗傾覆力矩，kN·m；

ΣMH——傾覆力矩，kN·m。

基地壓應(yīng)力計算：

式中：ΣG——垂直荷載，kN；

A——底板面積，m2；

ΣM——荷載對底板形心軸的力矩，kN·m；

ΣW——底板的截面系數(shù)，m3。

堤防抗滑穩(wěn)定、抗傾穩(wěn)定、基地壓應(yīng)力滿足要求，安全系數(shù)由《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50286-2013）選用。

2.3 人工濕地改造

唐峪河地處山區(qū)，目前，尚無流域總體規(guī)劃方案。在項目區(qū)上游700 m，兩岸漿砌石堤防完好的溝道內(nèi)設(shè)置了5道跌水，利用跌水小堰壅高水位，初步凈化上游來水，同時營造周邊的水利景觀。項目區(qū)下游200 m為下盤鋪村已治理溝道，布置了4道跌水，形成了3座小型蓄水面，進(jìn)一步凈化水質(zhì)，有效改善了緊鄰的恒山景區(qū)停車場環(huán)境條件，下游即進(jìn)入恒山水庫。

堤防穩(wěn)定計算成果表

在項目區(qū)內(nèi)有三處亂挖亂采的砂石坑，按照濕地恢復(fù)治理的要求，不采取簡單填埋措施進(jìn)行處理，因地制宜進(jìn)行改造，利用河道疏浚及河道重塑，將3處砂坑改造為人工濕地，砂坑總設(shè)計面積13 256 m2，其中，1號砂坑面積5 912m2，2號砂坑面積4 078 m2，3號砂坑面積3 266 m2。將村內(nèi)排洪渠與沙坑連通，砂坑與河道主槽連通，排洪渠水流含沙量較大，通過沙坑沉淀凈化后進(jìn)入河道主槽。三處沙坑的底設(shè)計標(biāo)高以現(xiàn)狀底高程為基準(zhǔn)，進(jìn)行適當(dāng)平整，只采取適量開挖且不回填的措施進(jìn)行處理。

本次沙坑護(hù)坡采用植被鉛絲籠護(hù)岸。該模式是傳統(tǒng)鉛絲籠護(hù)岸的變革，它整體性好，抗沖能力強，適應(yīng)不同岸坡，石縫間隙利于生物生長，鉛絲壽命10～15年，但岸坡灌木長成之后，其根系將替代鉛絲起捆束卵石作用。鉛絲籠護(hù)坡厚40 cm，坡比為1∶2.5，護(hù)腳厚100 cm，寬200 cm。

3 結(jié)語

項目實施后，該地區(qū)的水、土地資源將得到合理利用，在一定程度上可以減輕自然災(zāi)害的危害；隨著各類工程效益的不斷發(fā)揮，可為保護(hù)下游唐峪河水質(zhì)起到積極作用。工程不僅可以改善當(dāng)?shù)氐幕A(chǔ)設(shè)施條件，還可以提高恒山風(fēng)景名勝區(qū)的生態(tài)環(huán)境，為當(dāng)?shù)芈糜斡^光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到推動作用，社會影響面廣，具有良好的社會效益。項目為山西省首個生態(tài)清潔小流域建設(shè)，可為后續(xù)項目積累經(jīng)驗，具有良好的示范效果。