楊 光

（北票市防汛抗旱指揮部辦公室，遼寧 北票 122100）

河道工程是防洪排澇的重要通道， 但目前我國(guó)很多中小型河道面臨年久失修、淤塞、護(hù)岸腐蝕等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了河道行洪能力，甚至部分河段堆滿垃圾， 一旦發(fā)生連續(xù)強(qiáng)降雨必然會(huì)造成大范圍洪水災(zāi)害，因此河道治理迫在眉睫。

1 工程概況

本次治理河段位于綏中縣與建昌縣交界處五指山下游葛家鄉(xiāng)新房子村起，經(jīng)盤嶺、葛家、上坎子、廣裕店、木掀溝、平臺(tái)子村止，治理河長(zhǎng)11.608km。2012年8月4日大水過(guò)后，該段黑水河堤岸遭到嚴(yán)重?fù)p毀，連續(xù)護(hù)岸工程沖毀，已無(wú)力承擔(dān)防洪任務(wù)，沿線堤防達(dá)不到5年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)。2018年7月份，相關(guān)部門決定啟動(dòng)黑水河段修復(fù)工程，主要任務(wù)為：河道清淤、主河槽岸坎修復(fù)工程、護(hù)岸工程及生態(tài)工程。

2 設(shè)計(jì)水面線計(jì)算

由于黑水河流域沒(méi)有水文站和歷史洪水記錄，根據(jù)1998年《遼寧省中小河流（無(wú)資料地區(qū)）設(shè)計(jì)暴雨洪水計(jì)算方法》計(jì)算河道內(nèi)各斷面（P=10%）設(shè)計(jì)暴雨洪水［1］。 本項(xiàng)目河段位置屬于Ⅵ2區(qū)，控制流域面積578.84km2，在五萬(wàn)分之一地形圖上，沿河中心量取河流長(zhǎng)度60.64km。 限于篇幅，本次設(shè)計(jì)以廣裕店為控制斷面計(jì)算洪水，基本資料如表1。

表1 廣裕店控制斷面基本資料

2.1 河道水文計(jì)算

（1）斷面流域特性。

表2 10%設(shè)計(jì)雨量計(jì)算

表3 各歷時(shí)設(shè)計(jì)面雨量（部分） 單位：mm

（2）洪峰流量計(jì)算。 設(shè)計(jì)洪峰流量Q的計(jì)算對(duì)河道通洪能力的參數(shù)確定有著決定作用，本項(xiàng)目采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算［2］，經(jīng)計(jì)算可知Q=1769m3/s，因此在此以該值作為廣裕店控制面河道行洪能力的防洪標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有河道尺寸基本滿足通流需要，因此無(wú)需擴(kuò)大。

式中 k為徑流系數(shù)，取0.35；F為廣裕店控制面以上集水面積（km2），取364.38km2；I為最大降雨量（mm/s），取0.0499mm/s。

2.2 河道水面線計(jì)算

（1）控制斷面水力計(jì)算。本次治理河段位于黑水河中游，在此選用工程末端斷面水位為起始斷面，運(yùn)用明渠均勻流確定該點(diǎn)設(shè)計(jì)水位為92.60m， 再運(yùn)用能量方程往上推求水面線。 在設(shè)計(jì)斷面洪水流量計(jì)算基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目選用“曼寧公式”進(jìn)行推求該斷面水位流量關(guān)系代替該河段天然情況下水位流量關(guān)系，如式（2）［3］，計(jì)算結(jié)果如表4。

表4 廣裕店斷面水力計(jì)算

由表4數(shù)據(jù)可知： 黑水河河道流量由治理前的1754m3/s增大至治理后的1769m3/s，達(dá)到了洪峰流量，因此滿足防洪排澇要求。

式中 Q為河道斷面流量（m3/s）；A為過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（m2）；n為河道糙率，取0.025；R為水力半徑（m）；i為河道縱比降（‰）。

（2）水面線推求。 上文計(jì)算了黑水河在“治理后和天然”兩種情況下的斷面水力數(shù)據(jù)，在此以治理后相關(guān)數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，采用能量方程式（3）推算水面線［4］，結(jié)果如表5（部分）。

表5 治理后河道水面線推求結(jié)果（部分）

從以上水面線計(jì)算結(jié)果上可知： ①本次治理河段范圍內(nèi)10年一遇 （P=10%） 起始斷面 （末端11+608.1）設(shè)計(jì)水位為92.60m，終點(diǎn)（始端0+000）水位為134.90m；②通過(guò)水面線推算，河道整治后不同斷面水位降低高度不同，基本為0.14～1.87m范圍內(nèi)；③為了確保防護(hù)安全， 護(hù)岸頂高按天然水面線加安全高度0.5m確定。

3 護(hù)岸工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

3.1 險(xiǎn)彎段綠濱墊護(hù)岸工程設(shè)計(jì)

河道險(xiǎn)彎險(xiǎn)段由于受洪水沖刷嚴(yán)重， 岸坡穩(wěn)定性較差，對(duì)農(nóng)田、橋梁、村莊帶來(lái)嚴(yán)重威脅，因此是本次重點(diǎn)治理部位［5］。 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用“綠濱墊生態(tài)格網(wǎng)”形式對(duì)岸坡進(jìn)行防護(hù)。

（1）固濱籠護(hù)腳設(shè)計(jì)。岸坡沖刷深度直接決定了固濱籠護(hù)腳設(shè)計(jì)參數(shù)，本文通過(guò)實(shí)地測(cè)量，以“局部最大沖刷深度” 這種最不利情況為計(jì)算依據(jù)， 如式（4）［6］。 經(jīng)計(jì)算：hs最大值1.62m，最小值0.97m，考慮凍層及安全系數(shù)，最終確定固濱籠護(hù)腳最大高度2.0m，最小高度1.5m。

每組固賓籠護(hù)腳為長(zhǎng)6.0m、 寬1.0m長(zhǎng)方形蜂巢形式， 中間共設(shè)2 道隔片， 網(wǎng)孔尺寸為130mm×150mm， 材料為熱鍍低碳高鍍鋅鋼絲， 中絲直徑3.2mm，邊絲直徑3.7mm，扎絲直徑2.2mm［7］。

式中 h0為沖刷處水深（m）；Ucp為近岸垂線平均流速（m/s）；Uc為河床面上允許不沖流速（m/s）；n為相關(guān)系數(shù)，取0.2。

（2）綠濱墊厚度計(jì)算。 本項(xiàng)目綠濱墊護(hù)坡厚度D參照CECS353—2013 《生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中相關(guān)計(jì)算公式確定［8］，考慮到項(xiàng)目河段風(fēng)浪爬高影響（最大值為0.67m），計(jì)算得本項(xiàng)目綠濱墊厚度最大值0.40m，最小值0.19m，因此設(shè)計(jì)值取0.4m。

綠濱墊下設(shè)置0.2m厚反濾墊層， 其他參數(shù)與固濱籠一致，不再詳述，護(hù)岸具體結(jié)構(gòu)如圖1［9］。

圖1 綠濱墊護(hù)岸結(jié)構(gòu)

式中 S0為粒徑安全系數(shù)，不小于1.1；Cs為填石穩(wěn)定系數(shù)，取值0.1；Cv為流整分布系數(shù)，取值1.25；d為流速V處局部水深（m）；γs/γw為填石/水的重度，分別取25，9.8kN/m3；V為斷面平均流速（m/s）；g為重力加速度（m/s2），取值9.81m/s2；k為邊坡修正因子，取值0.93。

3.2 順直段生態(tài)護(hù)灘護(hù)岸工程設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目河道順直段采用生態(tài)護(hù)灘形式進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)長(zhǎng)度總計(jì)4.0km，設(shè)計(jì)坡比為1∶3.0，采用人工修坡。 岸坡種植灌木種類為紫穗槐， 行、 株距均為0.5m；坡下種植15.0m寬喬木，行、株距為3.0m，具體結(jié)構(gòu)如圖2［10］。

圖2 順直段生態(tài)護(hù)灘護(hù)岸結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語(yǔ)

黑水河（新房子—平臺(tái)子村段）河道經(jīng)過(guò)本次治理后，行洪能力大大增加，而且河道兩岸生態(tài)環(huán)境得到徹底改善，附近村莊在規(guī)劃設(shè)計(jì)沿河休閑公園，也能夠提高群眾自覺(jué)保護(hù)河道流域環(huán)境意識(shí)。 河道治理工程是解決部分地區(qū)洪澇災(zāi)害的重要手段， 但也面臨需治理河道分布范圍廣、資金缺口大等問(wèn)題，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要能夠?qū)こ踢M(jìn)行“輕重緩急”分類，并且兼顧實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。