彭 華
(山東省水利工程局有限公司,山東 濟南 250013)
樂陵市位于北緯37°26′~37°52′、東經(jīng)117°21′~117°56′之間,屬于山東省西北部。躍豐一干是躍豐河與漳衛(wèi)新河之間樂西、樂北地區(qū)的重要灌排河道。從躍豐河向東,西起韓集經(jīng)喬張李、張牌、邸家、王言、小史、小劉、張連吳在王斗樞村西與榮家溝匯合,向南至劉七、劉閣在藥王廟東南入躍馬河。全長約27.8 km,控制流域面積127 km2,設計排澇流量35.3 m3/s。躍豐一干及其支流經(jīng)過多年運行,河道主要存在淤積嚴重、灌排能力下降、水質(zhì)富營養(yǎng)化,岸坡殘缺不全,沖灘、塌岸現(xiàn)象突出;建筑物老化嚴重甚至報廢等問題,導致工程效果一年年減弱,內(nèi)澇加劇,對本區(qū)域內(nèi)國民經(jīng)濟的發(fā)展造成阻礙。
躍豐一干及其支流經(jīng)過多年運行,河道主要存在淤積嚴重、灌排能力下降、水質(zhì)富營養(yǎng)化,岸坡殘缺不全,沖灘、塌岸現(xiàn)象突出;建筑物老化嚴重甚至報廢等問題。
(1)河道淤積嚴重、灌排能力下降
躍豐一干為灌排兩用河道,經(jīng)過多年的運行,淤積嚴重,使得農(nóng)田灌溉和排水功能日漸退化[1-2]。現(xiàn)狀河道平均淤深0.5 m~1.5 m,部分河道被全部堵塞,灌排水斷面減少,河道功能幾近喪失;河段堤岸殘缺不全,導致工程效果一年年減弱,內(nèi)澇加劇,對本區(qū)域內(nèi)國民經(jīng)濟的發(fā)展造成阻礙。
(2)河道建筑物老化嚴重
主要河道上的建筑物大部分建于20世紀60、70年代,標準低、質(zhì)量差,經(jīng)過多年的運用,跨河橋涵及涵閘垮塌破壞嚴重。大部分干支流與河流交叉處缺少控制性建筑物,一方面造成拉溝淤河,過流斷面變窄變淺,排洪除澇標準下降,另一方面形成斷堤,影響交通和經(jīng)濟發(fā)展的需要[3-4]。
(3)水環(huán)境功能退化
樂陵市位于李家岸灌區(qū)的最末端,旱、澇是樂陵主要災害,尤其旱災更為頻繁。所屬河道基本都是季節(jié)性河道,平時引用黃河水,由于經(jīng)濟社會的發(fā)展耗水量加大以及黃河水資源的減少,河道內(nèi)水量急劇減少。由于發(fā)展經(jīng)濟的需要,沿岸居民大量清理原有的森林植被,種植經(jīng)濟林,降低了森林涵養(yǎng)水源的能力。河流生態(tài)環(huán)境惡化,水資源短缺等一系列問題。
為體現(xiàn)魯中地區(qū)獨有的水利特點,提出以“生機、安全、生態(tài)”為建設目標。更好服務于河道沿岸的經(jīng)濟社會發(fā)展。通過實施綜合治理,解決其突出問題——行洪不暢及水環(huán)境惡化。通過河道疏浚、岸坡整治、水系連通、生態(tài)修復等治理措施,恢復河道的基本功能,基本達到河道暢通,河水清冽,沿岸綠化,景觀美麗的綜合治理目標。
(1)河暢。通過清淤清障,河道排洪除澇基本功能得到有效恢復,河道除澇能力將得到顯著提高,躍豐一干干支流達到“64雨型”除澇標準。
(2)水清。通過綜合整治,改善水質(zhì),滿足水功能區(qū)水質(zhì)要求。通過嚴加管理沿岸排污、亂到垃圾等,使河道水面保持清潔,并逐漸改善水質(zhì)。
(3)岸綠。采取工程措施進行堤岸、護坡綜合治理,以達到岸坡沒有破損、規(guī)范整齊,綠化狀況良好,河道、灘地自然形態(tài)均受到保護,形成綠色長廊。
本項目區(qū)工程治理范圍為躍豐一干0+000~12+000,河道整治長度12.0 km,本工程體系主要有:清淤清障工程、支流水系連通工程、岸坡整治工程、生態(tài)環(huán)境修復、景觀建設、交叉建筑物等。
為滿足河道防洪除澇及灌溉的需要,本次設計對躍豐一干按“64年雨型”除澇標準進行治理。
(1)干流自0+000~12+000段進行河道清淤擴挖,整治長度12.0 km;并對沿線垃圾、樹根、阻水建筑物等進行清障治理。
(2)對4處支流進行清淤擴挖治理,加強水系溝通;并對沿線垃圾、樹根、阻水建筑物等進行清障治理。
(3)岸坡整治險工段采取生態(tài)硬質(zhì)護坡,共治理10處,共640 m。
(4)進行河岸綠化、種植水生植物生態(tài)修復,設置景觀休閑廣場4處。完善配套干流及支流建筑物。其中改建生產(chǎn)橋3座,改建涵5座。
4.2.1 水力計算
(1)設計流量
根據(jù)水文分析計算成果,躍豐一干除澇流量見表1。
表1 躍豐一干干流各斷面設計洪水成果表
(2)起始水位
根據(jù)《德州市躍馬河下游段治理工程初步設計》躍豐一干匯入躍馬河處的斷面樁號20+420,斷面指標見表2。
表2 躍馬河治理段斷面設計要素表
除澇運用時,躍豐一干末端起始水位按德惠新河相應斷面處的除澇水位確定,根據(jù)《德州市躍馬河下游段治理工程初步設計》,經(jīng)復核,確定除澇末端起始水位為7.88 m。
(3)糙率
根據(jù)規(guī)劃內(nèi)容,河槽斷面規(guī)整,水流暢通、岸邊為土質(zhì),河槽糙率取為0.03。
(4)建筑物壅水高度
本次干流主要跨河建筑物有:交通橋39座,節(jié)制閘3座。其中本項目區(qū)內(nèi)干流跨河建筑物12座,節(jié)制閘1座。橋梁改建后壅水高度按0.01 m計,節(jié)制閘壅水高度按0.1計。(見表3)
表3 建筑物壅水高度成果表
4.2.2 河道縱、橫斷面設計
(1)河道縱斷面設計
河底比降河道縱斷面設計主要根據(jù)原設計指標確定河底比降,以及河道地形、地勢確定。河底根據(jù)控制建筑物高程恢復原設計比降。本項目區(qū)躍豐一干治理平均比降為1/26800。
河底主要控制點高程根據(jù)原控制點設計指標確定,躍豐一干入躍馬河處底高程為4.18 m。
(2)河道橫斷面設計
根據(jù)原河道設計底寬,本次設計河底底寬為6 m。
根據(jù)河道土質(zhì)情況,經(jīng)理論推算,其穩(wěn)定邊坡為1∶2~1∶2.5。從河道的實際情況以及測量資料分析看,除個別河段坍塌較嚴重外,大部分河段岸坡坡比為1∶2.0,基本趨于穩(wěn)定,說明現(xiàn)狀河道邊坡基本上是合理的,故此次清淤疏浚邊坡系數(shù)采用1∶2.0。
4.2.3 清障工程
經(jīng)過多年的運行,部分河道斷面淤積嚴重,排澇斷面狹窄,導致農(nóng)田的灌溉能力、排水能力逐漸降低?,F(xiàn)狀河道平均淤深0.3 m~1.5 m,部分河道被全部堵塞,灌排水斷面減少,導致工程效益逐漸減弱,內(nèi)澇現(xiàn)象嚴重,并在很大程度上阻礙了河道行洪。河道清障使河道恢復到設障前的原貌。清障工程的主要內(nèi)容:清除項目區(qū)河道內(nèi)的阻水構(gòu)筑物,河道及岸坡廢棄物、樹木等。
水系溝通工程包括拓寬引排水河道卡口段,引排水配套設施建設(小型)等,促進水體流動,改善水質(zhì)和提高排澇能力??茖W控制河道在豐水期和枯水期的水量。提高河道內(nèi)水質(zhì)。確保水資源循環(huán)利用以及生態(tài)環(huán)境的良好發(fā)展,盡力保持生物多樣性、補充地下水、降解污染物、土壤降堿等目的,從而有效提高水環(huán)境的承載能力。
本次對4處支流進行水系溝通清淤治理,共治理長度16.55 km。水系溝通治理情況表見表4。
表4 支流水系溝通治理情況表
(1)河道縱斷面設計
1)河道縱比降
河底比降主要根據(jù)現(xiàn)狀排澇運行狀況,支流雙向排澇,結(jié)合現(xiàn)狀河道地形、地勢確定采用平底設計,比降為0。
2)河底高程
河底高程根據(jù)現(xiàn)狀淤積情況,以及河道斷面除澇、灌溉要求確定。
(2)河道橫斷面設計
河槽治理以清淤疏浚為主,盡量不占用河道兩岸土地,保留部分自然岸灘;治理斷面需滿足除澇及灌溉流量要求。
1)河底寬度
根據(jù)原河道設計底寬,本次支溝設計底寬為3.0 m~4.0 m。
2)邊坡
河道的穩(wěn)定邊坡是1∶2.0~1∶2.5。根據(jù)河道的實際情況以及測量資料,大部分河段都基本趨于穩(wěn)定,此次清淤疏浚邊坡系數(shù)為1∶2.0。
為了改善魯中地區(qū)中小河流現(xiàn)狀,恢復河道生態(tài)環(huán)境,采用清淤清障、建設水系連通工程等措施加以改善。該流域治理工程的建設,改善了平原區(qū)河道水系連通情況,并結(jié)合相應的生態(tài)恢復措施,保證了河道恢復原有的生態(tài)健康。