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烟台河干流河道治理工程不同断面形式的探讨

来源：本站发布时间：2017-04-18 浏览量：2906

烟台河干流河道治理工程
不同断面形式的探讨

侯裕清
（辽宁省大连水文局，辽宁大连 116023）

[摘要] 本文在阐述烟台河治理思路的基础上比较了干流提防断面采用单一河槽断面、复式断面各自的优缺点，从中优选出一种兼顾防洪、造价、生态的防洪设计方案，由水力计算及河道地形、地质及水文情况，经方案比较认为提防断面采用复式断面较为合适
[关键词] 河道治理；防洪；断面形式；比选
[中图分类号] TV85 [文献标识码] B

1 工程概况
烟台河位于兴城市西南部，发源于兴城市碱厂乡西北老岭南谷山泉，自西北流向东南流经碱厂、南大山、望海、沙后所、海滨5个乡镇，穿过秦沈高速铁路桥、京哈高速公路桥、沈山铁路桥、102国道公路桥及滨海公路桥后而注入渤海。烟台河流域总面积366.92 km²。
烟台河干流河道治理工程位于烟台河新民至史树林段，区间干流河道长10.01km。本次设计主要内容包括该段干流堤防工程15.482km（其中干流左岸堤防7.746km，干流右岸堤防7.736km），支流回水堤0.49km及穿堤建筑物4座。
根据《防洪标准》（GB50201-94）及《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）的规定，防护区人口≤20万人，防护区耕地≤30万亩，防护区的防洪标准为20年～10年。根据社会经济发展情况，结合工程保护区发展定位及保护对象的重要性，本次设计烟台河干流堤防防洪标准为10年一遇（P=10%），堤防工程级别为5级；支流回水堤防洪标准及工程级别与干流堤防相同。根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）的规定，穿堤建筑物防洪标准及工程级别不能低于堤防工程，确定穿堤建筑物防洪标准为10年一遇（P=10%），工程级别为5级。
烟台河本河段现有堤防工程修建于20世纪七十年代，而且为群众分段修建，缺乏总体防洪规划，没有明确的指导思想，堤防不具有连续性、完整性，防洪标准不一，因此无论在工程建设的质量上，还是标准上都不能适应现在的防洪要求。另一方面，工程已经运行30多年，受多次洪水的冲刷、漫顶，多处堤段发生过溃坝，护坡脱落，大堤开裂，整体防洪工程已经破烂不堪。经现场测量查勘及水面线复核，现状左右岸干流堤防共9.69km达不到防洪标准，约占全线的63%；共有13.88km堤防的断面尺寸不满足规范要求（顶宽及边坡），约占堤防全线的90%。
此外，近十几年来，由于兴城市城市建设的快速发展，烟台河曾经为兴城市城市建设用砂的主要来源（现已禁采）。现状河道普遍存在采砂留下的砂坑和砂堆，主槽高低不平，改变了天然河道的特性，影响洪水顺畅下泄。同时由于采砂造成局部区段河道主槽下切严重，两岸岸坡陡立，护坡块石脱落，汛期极易发生塌岸，直接影响两岸堤防，危及两岸居民的生命财产安全。
2 干流防洪工程布置
2.1 干流防洪堤设计堤线
本区段干流堤防工程上游始于新民村下游，下游止于史树林村，全长10.01km，均利用现有堤防进行加高培厚，堤线维持原堤防堤线。堤防型式为均质土堤。
堤防加高培厚遵循下列原则：堤防工程布置尽可能利用现有堤防，优先采用临河侧加高培厚方案，加固中少占耕地及林地、避免占用房屋等建筑物而产生动迁，利于工程实施及工程施工，方便防汛抢险及工程管理。[1]
干流防洪堤堤距为176m～341m，平均堤距为265m。根据以上原则，确定本工程平面布置如下：（1）左岸堤防：左岸堤防（堤线）总长7.746km，里程桩号ZK0+000～ZK7+746。沈山铁路桥横穿本段堤防，102线国道桥左岸引路将左岸堤防划为两个区段。1）海滨公路桥～102线国道桥段。 2）102线国道桥～京哈高速公路桥段。（2）右岸堤防右岸堤防（堤线）总长7.736km，里程桩号YK0+000～YK7+736。下游堤防起点位于滨海公路桥下。102线国道桥右岸引路、沈山铁路桥右岸引路、范罗沟支流将右岸堤防划为四个区段。1）海滨公路桥～102线国道桥段。2）102线国道桥～沈山铁路桥段。3）沈山铁路桥～范罗沟支流段。4）范罗沟支流～京哈高速公路桥段。
2.2 河道干流断面型式选择
整治河段为农村段，河道干流断面型式存在以下两种方案：[2]
方案1：干流断面采用单一河槽，对不满足设计高度的现有堤防进行加高培厚，整修后的堤防堤顶宽4.0m，迎水坡坡比为1:2.5，背水坡坡比为1:3.0，迎水坡设计水位以下铺设格宾石笼护坡，河底设置宽0.7m、深1.2m的格宾石笼护脚，迎水坡设计水位以上及背水坡设草皮护坡。
方案2：干流断面采用复式断面，对现有河道地形进行整形，两岸形成宽度变化、高程起伏的滩地，滩地种植紫树槐进行固滩，紫树槐种植间距为0.5m×0.5m。主槽平均宽160米，主槽铺设格宾石笼护岸，主槽底设置宽0.7m、深1.2m的格宾石笼护脚。对不满足设计高度的现有堤防进行加高培厚，整修后的堤防堤顶宽4.0m，迎水坡坡比为1:2.5，背水坡坡比为1:3.0 ，迎水坡种植紫树槐，背水坡设草皮护坡。
由水力计算结果可知，设计洪水时滩地过水流速为1.0～2.0m/s，灌木及草皮护坡即可满足抗冲要求，综合考虑河道地形、地质及水文情况，并结合生态治河理念，方案2断面型式更适合本工程。
根据现状摊槽地形、潮位、城市取水井布置等因素，烟台河干流河道断面型式如下：
城市取水井紧贴堤防部位（干流桩号ZK3+800～ZK3+900及ZK4+130～ZK4+230段）迎水坡采用格宾石笼网箱重力墙防护至设计水位，墙顶宽1.0m，迎水侧垂直布置，背水侧呈台阶状布置，墙高1.8m，基础埋深1.2m。迎水坡设计水位以上堤坡及背水坡均采用草皮防护。
干流桩号ZK0+000～ZK1+605及YK0+000～YK1+705段迎水侧堤脚外侧结合河道疏浚设置平均宽10.0m、高1.5m～3.0m戗台，戗台临水侧岸坡坡比为1:2.5。迎水坡及戗台顶部均种植紫树槐护坡、固滩，背水侧采用草皮防护。
干流桩号ZK1+605～ZK3+159及YK1+705～YK4+880段迎水侧堤脚外侧结合河道疏浚设置平均宽40.0m、高1.5m滩地，滩地临主槽岸坎按1:2.5坡比整形。迎水坡及坡脚5m范围内的滩地均种植紫树槐护坡、固滩，坡脚5m外的滩地及背水侧采用草皮防护。
干流桩号ZK3+159～ZK6+150段迎水坡采用干砌石防护至设计水位，堤脚设置格宾石笼防淘刷齿墙，其中干砌石厚0.3m，下设一层反滤土工布，防淘刷齿墙宽0.7m，埋深1.2m。迎水坡设计水位以上堤坡及背水坡均采用草皮防护。
干流桩号ZK6+150～ZK7+746及YK4+880～YK7+736段迎水侧堤脚外侧结合河道疏浚设置平均宽40.0m、高1.5m滩地，滩地临主槽岸坎按1:2.5坡比整形，迎水坡及坡脚5m范围内的滩地均种植紫树槐护坡、固滩，坡脚5m外的滩地及背水侧采用草皮防护。
2.3 干流现有堤防加高培厚设计
结合滩地整形，对高程不满足设计要求的堤防进行加高培厚，根据河道地形、地质及水文情况，并结合生态治河理念，堤防断面的加高培厚在确保防洪安全的前提下，以生态为主导，同时兼顾占地及考虑今后施工的简便性。[3]
本次堤防断面加高培厚设计中综合考虑河道的自然特点，便于就地取材施工，尽量降低造价、努力减少占地，在满足《堤防工程设计规范》规定的前提下，进行干流堤防断面设计。工程拟采用河滩地土料筑堤，根据地勘成果，河滩地土料主要为以粗砂、砾砂为主的杂填土，为了减少土地占用，减少运土距离，降低土方造价，取临水侧加高培厚方案。
根据烟台河现状堤防型式，左岸ZK3+350～ZK7+746段现状堤顶建有海滨灌区引水渠道，针对这一特性，分段进行堤防断面型式比选。
（1）右岸及左岸ZK0+000～ZK3+350段堤防断面方案比较
烟台河右岸及左岸ZK0+000～ZK3+350段堤防，现有堤防宽度基本满足要求，堤防高程多数不满足要求，局部岸坡较陡。此段堤防改建，以YK5+480断面为例，比选以下方案：
方案1：设计堤顶宽4.0m，迎水坡坡比1:2.5，背水坡坡比1:3.0，临河侧加高培厚至设计高程，结构图见图2-1；方案2：设计堤顶宽4.0m，迎水坡坡比1:2.5，背水坡坡比1:3.0，临河侧加高培厚至设计水位以上0.9m，为降低堤防整体高度，堤顶临水侧设0.6m净高防浪墙，结构图见图2-2。

图2-2 YK5+480断面加高培厚方案二结构图
选取单位长度分别计算各个方案的工程量和相应投资；根据施工简便性、汛期抢险、工程范围内的地形、地质条件、河道水流形态等要求，经综合比较后确定堤防加高培厚型式。方案1单位长度工程投资363.5元，方案2单位长度工程投资362.5元。两方案单位长度工程投资相差不多，方案一施工简单，利于防汛抢险，因此选择方案1作为右岸及左岸ZK0+000至ZK3+350段堤防加高培厚的主要型式。
（2）左岸ZK3+350～ZK7+746段堤防断面方案比较
烟台河左岸ZK3+350～ZK7+746段堤防,现有堤防顶建有海滨灌区引水渠道，堤防高程基本不满足要求，局部岸坡较陡。此段堤防加高培厚，以ZK5+325为例，按下列方案进行比选：
方案1：设计堤顶宽4.0m，迎水坡坡比1:2.5，背水坡坡比1:3.0，临河侧加高培厚至设计高程，结构图见图2-3；方案2：设计堤顶宽4.0m，迎水坡坡比1:2.5，背水坡坡比1:3.0，临河侧加高培厚至设计水位以上0.9m，为降低堤防整体高度，减少迎水坡前伸距离，堤顶临水侧设0.6m净高防浪墙，结构图见图2-4 ；方案3：设计堤顶宽4.0m，迎水坡坡比1:2.5，背水坡坡比1:3.0，临河侧加高培厚至设计水位以上1.5m，为减少迎水坡前伸距离，堤防背水坡坡脚设1.74m净高挡土墙，结构图见图2-5 。

选取单位长度分别计算各个方案的工程量和相应投资；根据施工简便性、汛期抢险、工程范围内的地形、地质条件、河道水流形态等要求，经综合比较后确定堤防加高培厚型式。
方案1单位长度工程投资322.3元，方案2工程投资308.7元，方案3工程投资648.4元。三个方案中，方案1与方案2单位长度工程投资相差不多，均较低，方案1施工简单，利于防汛抢险，因此选择方案1作为烟台河右岸段治理的主要型式。
3 结论与建议
干流断面采用复式断面适合于流速较小河段，灌木及草皮护坡即可满足抗冲要求，综合考虑防洪、造价、生态的因素干流断面采用复式断面在一般中、小流量乡镇防洪中应用有一定的优势。
乡镇防洪工程往往施工工期较短，因此简单的断面形式更有利于施工的进行，有利于节约投资和缩短工期。通过本工程左右岸断面结构的比较可知，在投资相差不多的情况下，简单的断面布置更有利于施工，并且运行期更利于防汛抢险，可以作为此类乡镇防洪工程的推荐方案。

参考文献
[1] 钱波，郭宁. 水利水电工程施工组织设计[M].中国水利水电规划.2012:P67-87.
[2] 张守金,康百赢. 水利水电工程施工组织设计[M].中国水利水电出版社.2008：P25-40.
[3] 张黎明. 九龙湖段防洪大堤工程防渗标准及墙幕最优组合选择. 陕西水利.2016(3):P27-28.

[收稿日期] 2016-11-28
[作者简介] 侯裕清（1964 - ），女，大专，辽宁沈阳人，工程师，从事水资源论证工作。

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