崔 進

(遼寧省鐵嶺市銀州區(qū)水利局， 遼寧 鐵嶺 112000)

1 自然地理

中山河位于遼東半島東南部，大連市普蘭店市境內(nèi)。中山河發(fā)源于普蘭店市墨盤鄉(xiāng)西廟二塔山，河源海拔高程176.6m。中山河是碧流河右岸一級支流，干流全長12.72km，流域面積51.82km2，河道平均比降3.06‰。流經(jīng)墨盤鄉(xiāng)的瓦盆里、佟莊、騰屯、初屯、孫屯、小秦家房、劉臺子、劉屯、后李屯、趙德興、后李屯、中山村、土門子、前磨盤山等，最后由祝窯匯入碧流河。

2 河道堤防現(xiàn)狀

中山河全長12.72km，本次中山河河道規(guī)劃總長度8.224km，自墨盤鄉(xiāng)祝窯屯的碧流河匯入口(0+000)至初屯(8+224)。規(guī)劃范圍內(nèi)現(xiàn)狀堤防迎水側(cè)堤肩線寬度為26m-188m。中山河河道規(guī)劃總長度8.224km，兩岸堤防全長16.448m，其中左岸長6.329km、右岸長7.299km(右岸3+500-4+220段、長0.72km為無堤段)，合計長13.588km，堤防堤頂高程達不到設(shè)計標準要求，需進行堤防加固工程。現(xiàn)狀護坡全長2.46km， 0+000-1+230河段，左右岸全長2.46km，既有干砌石護坡因年久失修、且受碧流河回水的頂托，護坡有不同程度的損壞、護腳鉛絲石籠斷裂、護腳石散落，已經(jīng)失去功效[1-2]。

3 堤防工程

3.1 堤防斷面型式

堤防斷面型式為堤頂寬3.0m，堤頂向臨水側(cè)傾斜，傾斜坡度為2%，迎水側(cè)坡比1∶2.0、背水側(cè)坡比1∶2.0。

3.2 填筑土料設(shè)計

為了保證堤防(岸)的填筑質(zhì)量，需將表層含有樹根、草根、垃圾等土層清除。按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，黏性土堤身的填筑采用壓實度控制，對5級堤防，壓實度≥0.90；無黏性土的相對密度≥0.60。分層碾壓，填筑土料含水量與最優(yōu)含水量允許偏差宜控制在±3%。當填筑土料含水量大于最優(yōu)含水量3%時，通過晾曬辦法降低上堤含水量，當含水量小于最優(yōu)含水量3%時，應(yīng)考慮灑水等措施，或采取調(diào)整碾壓機械類型，加大壓實功率等措施，以確保壓實質(zhì)量[3-4]。

3.3 堤頂高程

根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，堤頂設(shè)計高程按設(shè)計洪水位加堤頂超高確定，堤頂超高為安全超高加風浪爬高加風壅水面高[5]。確定各斷面波浪爬高,設(shè)計風壅水面增高及安全加高見表1。

根據(jù)《中小河流治理工程初步設(shè)計指導(dǎo)意見》，本次設(shè)計堤頂超高均取1.0m。

表1 中山河各段堤防堤頂超高表m

3.4 堤身滑動穩(wěn)定分析

3.4.1 計算方法

根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》，堤體為均質(zhì)土堤，抗滑穩(wěn)定計算可采用瑞典圓弧法[6]。土體的抗剪強度根據(jù)導(dǎo)則要求，穩(wěn)定滲流期采用有效應(yīng)力法；水位降落期采用總應(yīng)力法進行計算，計算公式為：

有效應(yīng)力法：

(1)

總應(yīng)力法：

(2)

式中：b為土條寬度，m；W為條塊的重力，kN；W1為在堤坡外水位以上條塊的重力，kN；W2為在堤坡外水位以下條塊的重力，kN；Z為堤坡外水位高出條塊底面中點的距離，m；u為穩(wěn)定滲流期堤身或堤基中的孔隙壓力，kPa；ui為水位降落前堤身的孔隙壓力，kPa；β為條塊的重力線與通過此條塊底面中點的半徑之間的夾角；γw為水的重度，kN/m3；Ccu、φcu、C′、φ′為土的抗剪強度指標，kN/m3，°。

3.4.2 計算工況

1) 背水坡穩(wěn)定計算，取迎水側(cè)為設(shè)計洪水位，背水側(cè)無水。

2) 迎水坡穩(wěn)定計算，迎水側(cè)水位為1/3堤高，背水側(cè)無水。

3.4.3 計算參數(shù)及力學(xué)指標

參照原有設(shè)計計算及類似工程參數(shù)，并結(jié)合工程實際情況選取堤防土料的物理力學(xué)指標見表2。

表2 穩(wěn)定計算采用物理力學(xué)指標表

3.4.4 計算結(jié)果分析

堤防斷面的抗滑穩(wěn)定分析成果見表3。

3.5 干砌石護坡設(shè)計

3.5.1 護坡設(shè)計

本次規(guī)劃對河道走向變化較大的凹岸及流速過大堤段進行干砌石護坡措施。規(guī)劃維修護坡兩段，全長2.46km，新建護坡5段，全長4.67km。在迎水坡設(shè)計水面線以下采用250mm厚干砌石護坡，下設(shè)300g/m2反濾無紡布，設(shè)計水面線以上及背水面采用草皮護坡。

表3 抗滑穩(wěn)定分析計算成果表

3.5.2 沖刷深度計算

沖刷深度計算按下式進行：

(3)

(4)

(5)

式中：hs為局部沖刷深度，m；H0為沖刷處的水深，m；Ucp為近岸垂線平均流速；Uc為泥沙起動流速，m/s；U為行近流速；n為與防護岸坡在平面上的形狀有關(guān)(取n=1/4)；η為水流流速不均勻系數(shù)。

沖刷深度根據(jù)河道的洪水流速、水深共分3種情況進行計算詳見表4。

表4 沖刷深度計算成果表

根據(jù)計算結(jié)果，河道護腳采用1.0m(深)×1.0m(寬)鉛絲石籠護腳，石籠周圍鋪設(shè)300g/m2反濾無紡布。

4 結(jié) 語

通過對中山河河流整治規(guī)劃，使洪水威脅嚴重、洪澇災(zāi)害發(fā)生較頻繁、損失較大、嚴重影響區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的河段的防洪能力得到增強，使河流所涉及的主要城鎮(zhèn)、基礎(chǔ)設(shè)施、基本農(nóng)田等防洪保護對象的防洪標準有較大提高，河流流域及區(qū)域內(nèi)人民生命財產(chǎn)和經(jīng)濟社會發(fā)展的防洪安全保障問題得到根本解決。通過生物工程治理措施，恢復(fù)河流的天然生態(tài)功能、維護河流通暢、建設(shè)生態(tài)文明，達到“水清、流暢、岸綠、景美”的目標，適應(yīng)城鄉(xiāng)現(xiàn)代化建設(shè)和提高居民生活質(zhì)量的需要，促進當?shù)厣鐣?jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。