佟 亮

（昌圖縣水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 昌圖 112599）

1 概 述

珍珠河發(fā)源于瓦房店市駝山鄉(xiāng)平山屯，河源海拔高程196.0m。在復(fù)州城鎮(zhèn)那家屯注入復(fù)州河。珍珠河是復(fù)州河右岸一級(jí)支流，干流全長(zhǎng)為19.3km，流域面積為72km2，河道平均比降2.478‰。

珍珠河及其支流大窯河位于復(fù)州城鎮(zhèn)主城區(qū)，城鎮(zhèn)化程度高，工商業(yè)發(fā)達(dá)，人口較多且集中。多年以來(lái)，復(fù)州城鎮(zhèn)主城區(qū)建設(shè)緩慢，環(huán)境質(zhì)量不高，大窯河在主城區(qū)穿過(guò)，整體建設(shè)水平不高，主要以防洪建設(shè)為主，未充分發(fā)揮城區(qū)河流在生態(tài)景觀方面的效益。

根據(jù)《復(fù)州城中心鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展總體規(guī)劃（2016—2030）》，要完善村鎮(zhèn)體系，推進(jìn)全域城市化發(fā)展，按照集約、高效、科學(xué)、合理的思路，結(jié)合復(fù)州城中心鎮(zhèn)的定位和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展特征，將復(fù)州城中心鎮(zhèn)確定為“兩核、三區(qū)、三軸、一帶”的發(fā)展格局。其中“一帶”為珍珠河與大窯河生態(tài)景觀廊帶，注重生態(tài)廊道的生態(tài)效應(yīng)，使其成為集康健、休閑、運(yùn)動(dòng)于一體的獨(dú)具活力的公共空間廊帶。因此，為了落實(shí)《復(fù)州城中心鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展總體規(guī)劃（2016—2030）》，完善珍珠河與大窯河水環(huán)境及沿線生態(tài)綠化設(shè)施，保護(hù)并恢復(fù)自然生態(tài)為重點(diǎn)，開(kāi)展環(huán)境保護(hù)、生態(tài)建設(shè)等工作，在大窯河入珍珠河匯合口處建設(shè)橡膠壩是十分必要的。

治理珍珠河總長(zhǎng)度為200.74m，起點(diǎn)為大窯河匯入珍珠河口處（0+000.00），終點(diǎn)為上游200.74m 的河道轉(zhuǎn)彎處（0+200.74）。工程建成后，不僅可以防洪排澇，滿足居民的安全需求，更重要的是治理后的河道，對(duì)區(qū)域的環(huán)境和生態(tài)有明顯的提升，增加復(fù)州城鎮(zhèn)吸引力，促進(jìn)招商引資，對(duì)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要意義[1-3]。

2 珍珠河堤防

2.1 堤線布置原則

1）根據(jù)河流水文、地形、地質(zhì)條件和既有河岸的穩(wěn)定性，選擇河道寬度、平面形狀最優(yōu)的岸線，既能滿足泄洪要求，又符合河床演變規(guī)律，又能節(jié)省工程投資。

2）所選岸線應(yīng)平整，原岸線應(yīng)“寬處不收窄，窄處加寬”，使岸線走向盡量與洪水主流一致，以減少?zèng)_刷和淤積。

3）岸線應(yīng)與河上橋梁順暢連接，盡量利用現(xiàn)有的河流和有利地形，盡量結(jié)合兩岸的植物規(guī)劃結(jié)合堤岸，沿河修建的建筑物與岸線保持足夠的距離，留出交通或綠化帶的寬度[4-6]。

2.2 珍珠河堤型方案選擇

設(shè)計(jì)河道堤型與現(xiàn)有下游河道堤型保持一致，采用復(fù)式斷面直墻式漿砌石的斷面結(jié)構(gòu)型式。

2.3 珍珠河縱、橫斷面

根據(jù)1∶500 河道平面帶狀圖，經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算，各斷面河道的河底高程與河道寬度詳見(jiàn)表1。

3 珍珠河水面線推算

3.1 計(jì)算條件

3.1.1 計(jì)算范圍

珍珠河水面線下游計(jì)算起點(diǎn)為樁號(hào)0-230 處，位于大窯河匯入珍珠河處下游230m 左右過(guò)水路。計(jì)算終點(diǎn)為樁號(hào)0+200.74 處。

3.1.2 地形資料

本次珍珠河道治理工程有實(shí)測(cè)1∶500 平面圖，實(shí)測(cè)橫斷面圖，水面線計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)平面及斷面圖進(jìn)行水面線推求。

3.1.3 標(biāo)準(zhǔn)及流量

珍珠河治理段10a 一遇洪峰流量,大窯河支流匯入前為197.33 m3/s，大窯河支流匯入后為245.10 m3/s。

3.1.4 起推水位

大窯河匯入珍珠河河口處下游約230m（即樁號(hào)0+230）處有一過(guò)水路，過(guò)水路上游10m 處有一水閘（即樁號(hào)0-220），珍珠河水面線主要受過(guò)水路控制，上游水閘的影響已在推求水面線過(guò)程中考慮局部損失。過(guò)水路路面高程為17.20m，過(guò)水路上游河道寬度為60.10m，河底高程為15.40m。根據(jù)2021 年《瓦房店市珍珠河河道管理范圍劃界報(bào)告》可知，過(guò)水路下游水位為18.93m，過(guò)水路上游水位根據(jù)《水力計(jì)算手冊(cè)》中堰流公式推算，經(jīng)計(jì)算，過(guò)水路上游設(shè)計(jì)洪水時(shí)水位為19.24m，以該水位為珍珠河水面線計(jì)算起推水位[7-9]。

3.1.5 糙率選取

河道糙率取值參考《水力計(jì)算手冊(cè)》中的襯砌渠槽糙率表，并結(jié)合本次治理后河道的實(shí)際情況綜合確定。珍珠河河槽水流較平順，斷面規(guī)整，經(jīng)綜合考慮，河道采用綜合糙率0.03。

3.2 計(jì)算方法

水面線的推算方法是應(yīng)用濟(jì)南百圖水利科技開(kāi)發(fā)有限公司開(kāi)發(fā)的百圖水利計(jì)算軟件，依據(jù)能量守恒定律，逐斷面推算水面線，主要公式如下：

式中：Z1為下游斷面水位高程，m；Z2為上游斷面水位高程，m；hf為兩斷面間的沿程水頭損失，m；hJ為兩斷面間的局部水頭損失，m；α1、α2為下、上游動(dòng)能修改系數(shù)；V1、V2為下、上游斷面平均流速，m/s；為計(jì)算河段的平均水力坡降；L為計(jì)算河段長(zhǎng)度，m；n為河床綜合糙率。

緩坡段從河道下游（入?？冢┫蛏嫌沃饠嗝嫱魄?，陡坡段從臨界水位向下推求。局部損失主要考慮截面突然擴(kuò)大或縮小的,以及彎道轉(zhuǎn)角較大情況，局部損失系數(shù)的采用是參考《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的規(guī)定。

3.3 計(jì)算結(jié)果

河道水面線計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表2 珍珠河河道水面線

4 珍珠河堤防工程

4.1 珍珠河堤防結(jié)構(gòu)斷面設(shè)計(jì)

珍珠河治理長(zhǎng)度200.74m，樁號(hào)0+000～0+200.74河段，基礎(chǔ)坐落在土質(zhì)地基上。河道寬度53.52～63.22m，堤防采用復(fù)式漿砌石直墻斷面結(jié)構(gòu)型式，主河槽兩側(cè)直墻及河道兩側(cè)直墻結(jié)構(gòu)相同，墻體頂部寬度為0.5m，墻體采用砌體直墻式，墻高1.20～1.60m，基礎(chǔ)埋深1.0m，前趾0.5m，后趾0.3m。直墻前趾采用鉛絲石籠護(hù)腳，護(hù)腳長(zhǎng)度1.5m，護(hù)底厚度1.0m。直墻每10m 設(shè)置伸縮縫，縫寬為20mm，縫間用閉孔泡沫板填充。人行步道自上而下結(jié)構(gòu)為30mm 厚花崗巖石板面層，30mm 厚1∶ 6干硬性水泥砂漿，150mm 厚3 ∶ 7 灰土。行車道自上而下結(jié)構(gòu)為200mm厚C30混凝土，150mm厚水穩(wěn)層。

4.2 堤頂高程的確定

根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，堤頂設(shè)計(jì)高程按設(shè)計(jì)洪水位加堤頂超高確定，堤頂超高為安全超高加風(fēng)浪爬高加風(fēng)壅水面高。

根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，其堤頂超高計(jì)算公式為：

式中：Y為堤頂超高，m；R為設(shè)計(jì)波浪爬高，m；e為設(shè)計(jì)風(fēng)壅增水高度，m；A為安全加高，不允許越浪取0.5m。

按《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》確定，河道墻頂高程見(jiàn)表3。

表3 珍珠河河道墻頂高程

4.3 沖刷計(jì)算

其沖刷計(jì)算公式為：

式中：hS為為局部沖刷深度，m；H0為沖刷處的水深，m，以斷面平均水深代替；Ucp為平均流速，m/s；UC為泥沙啟動(dòng)流速，m/s；n 為與護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，一般取n=0.25。

式中：U為行進(jìn)流速，m；η為流速不均勻系數(shù)，根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》選取1。

沖刷深計(jì)算成果見(jiàn)表4。

表4 沖刷深度計(jì)算成果表

4.4 防洪墻穩(wěn)定計(jì)算

4.4.1 計(jì)算斷面

穩(wěn)定計(jì)算取1 個(gè)典型計(jì)算斷面進(jìn)行計(jì)算，土基防洪墻高為2.60m，頂寬0.5m，墻背坡比1∶ 0.5，墻前趾0.5m，墻后趾0.3m，基礎(chǔ)深度1m，漿砌石墻身。

4.4.2 計(jì)算指標(biāo)

漿砌石擋土墻的計(jì)算指標(biāo)參考已建類似工程及地勘報(bào)告選取，詳見(jiàn)表5。

表5 堤防材料物理力學(xué)指標(biāo)

4.4.3 計(jì)算工況

1）運(yùn)行期，迎水面水位在墻趾上表面處，水位同河底持平；背水面水位在排水管處高于迎水面0.3m。

2）完建期，迎水面、背水面水位在墻趾上表面處，水位同河底持平[10-12]。

4.4.4 計(jì)算公式

1）抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)按下式計(jì)算：

式中：KC為抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；∑W為作用與墻體上的全部垂直力的總和，kN；∑P為作用與墻體上的全部水平力的總和，kN；? 為底板與堤基之間的摩擦系數(shù)（土基取0.40）。

2）抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)按下式計(jì)算：

式中：K0為抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)；MV為抗傾覆力矩，kN·m；MH為傾覆力矩，kN·m。

3）基底壓應(yīng)力按下式計(jì)算：

式中：σmax、min為基底的最大和最小壓應(yīng)力，kPa；∑G為垂直荷載，kN；A為底板面積，m2；∑M為荷載對(duì)底板形心軸的力矩，kN·m；∑W為底板的截面系數(shù)，m3。

4.4.5 計(jì)算結(jié)果

穩(wěn)定計(jì)算成果見(jiàn)表6。

表6 穩(wěn)定計(jì)算成果表

4.4.6 穩(wěn)定計(jì)算成果分析

從計(jì)算結(jié)果看，運(yùn)行期，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)1.37 ≥[ Kc]=1.20， 抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)2.90 ≥[ K0]=1.50，土基防洪墻基底應(yīng)力最大值與最小值之比2.43 ≤2.50，滿足規(guī)范要求。

5 結(jié) 語(yǔ)

珍珠河現(xiàn)狀為多年形成的天然河道及部分經(jīng)過(guò)治理的河堤，本次治理段河道兩岸建有漿砌石直墻，但防洪標(biāo)準(zhǔn)不足10a 一遇標(biāo)準(zhǔn)，且邊墻破損較為嚴(yán)重，洪水發(fā)生時(shí)，河水出槽，對(duì)復(fù)州城鎮(zhèn)主城區(qū)造成較大威脅。工程建成后，能保證河道沿線居民生活、人身安全，保證區(qū)內(nèi)企業(yè)的安全生產(chǎn)，推進(jìn)復(fù)州城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展，提升復(fù)州城鎮(zhèn)的競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要意義。