李海洋
(雙鴨山市水務局,黑龍江雙鴨山155100)
安邦河是松花江下游右岸的一級支流。發源于完達山余脈,七星砬子東分水嶺北麓,自南向北流經雙鴨山市、集賢縣福利鎮至樺川縣境內,由樺川縣新河宮匯入松花江。干流全長167 km,主要支流有馬蹄河、柳樹河、小安邦河、哈達密河。安邦河干流福利鎮以上為山丘區河流,在福利鎮以下河流進入平原區。流域總面積原為2 755 km2,目前治理后安邦河集水面積1 168 km2,福利屯水文站以上山丘區集水面積547 km2。
安邦河干流中上游段,經由定國山水庫、雙鴨山嶺東區、尖山區過滾兔嶺(雙鴨山市域集賢縣交界)進入集賢縣境內的福利鎮,主河道長約20 km,雙鴨山市(滾兔嶺)以上控制面積為455 km2。
雙鴨山市是我省重要的煤炭產業基地,是以煤化工、電力、建材產業為重點的綜合性工業城市,2007年末原煤年產量2 000萬t左右,位居全國同行業前列,其次是石墨、建材、冶金、電子、化工等行業,生產總值近150億元。
雙鴨山市土地面積為2.251萬km2,市轄區面積1 767 km2。全市轄1市4縣19鎮38鄉。全市總人口151.21萬人,其中市區總人口50.34萬人,全市人口密度66人/km2,市區人口密度323 人/km2。
工程建設的主要任務是防洪排澇,提高城市防洪標準,兼顧改善城區生態環境。
在城區范圍內,實施安邦河干流中上游段的以防洪除澇為主要目標的綜合治理,建立和完善安邦河防洪體系,提高城市防洪標準,結合城市景觀建設 ,兼顧改善河道及兩岸生態環境。
到2010年,重點建設尖山區南福大橋~西福大橋段安邦河干流防洪工程,使治理后的該段干流防洪標準由現狀20 a一遇提高到50 a一遇洪水標準,同時配以河道治理等其他工程措施,初步形成防洪、河道整治、河道景觀建設一體的工程體系,近期實現提高主城區段防洪標準和改善城區河流水環境目標。
新建南福大橋~西福大橋段安邦河兩岸堤防,提高防洪標準;對南福大橋~西福大橋段河道進行治理,主要內容包括擴寬河道主槽、調整河道比降、修建跌水和橋梁;布置穿堤建筑物,消除內澇;修建南福大橋~西福大橋段河道景觀建筑物,非汛期抬高河道水位,使局部河道形成連續水面。
到2015年,在完成近期目標基礎上繼續建設雙鴨山市安邦河干流城區段防洪工程和河道治理工程,完善雙鴨山城區安邦河干流的防洪體系,使治理后的上段(嶺東區)安邦河干流防洪標準達到20 a一遇洪水,規劃新區(南福大橋~西福大橋)防洪標準提高到50 a一遇洪水標準,滾兔嶺至福利鎮段鐵路橋安邦河干流防洪標準達到防30 a一遇洪水。建成一個包括城市防洪、河道景觀建設和生態化建設一體的綜合防洪工程體系,實現提高雙鴨山市城市防御洪水災害能力和雙鴨山市全面建成生態化城市的總目標。
對定國山水庫壩下~南福大橋段之間安邦河已有4.03 km右堤達標擴建,新建該段右岸堤防。新建西福大橋~福利屯水文站下鐵路橋堤防工程,繼續修建河道整治工程中的建筑物、穿堤建筑物和河道景觀建筑物。
2.2.1 設計范圍
本次近期工程以雙鴨山市市區段為主,包括嶺東、尖山和集賢縣境內滾兔嶺至~福利屯水文站下鐵路橋之間,規劃范圍內安邦河干流河道長度約為20.9 km。
2.2.2 設計水平年
現狀基準年為2007年;近期一期工程設計水平年為2010年;近期二期工程設計水平年為2015年。
針對保護區的實際情況和上述特點,上段(嶺東區)河道比降陡,水流速度快,適合修堤;主城區(尖山區)段河道比降較上游緩,兩岸邊地勢均較低,建筑物非常密集,洪水極易出槽且洪水位高,應考慮修堤與挖河相結合;下段(集賢縣福利屯區)段河道比降較緩,左岸地勢較高,右岸邊地勢均較低,以保護農田為主,以筑堤為主。
堤線布置,安邦河右岸堤防從距定國山水庫壩下約600 m處公路為起點。沿安邦河右岸由北向南一直到福利屯水文站下鐵路橋止,右岸干流堤防全長19.99 km,回水堤總長1.1 km。左岸南福大橋—西福大橋為主城區段,結合挖河修建堤防7.926 km。
3.1.1 右岸堤防
其中上游農堤段(0+500定國山~7+357南福大橋)6.857 km;中游主城區堤防長7.971 km。其中,中游主城區上段(7+357南福大橋~10+372)3.015 km,中游主城區下段(0+000~4+956西福大橋)4.956 km;下游農堤段(15+328西福大橋~20+490福利屯鐵路橋)5.162 km。
右岸堤防除在上游段東升村和紅旗(窯地)村西因有2股較大支溝(東溝)匯入在7+092斷開外,其余均為連續堤防。東溝回水堤總長1.1 km,其中左回水堤長450 m,右回水堤長650 m。
3.1.2 左岸堤防
左岸堤防均為主城區段。
左岸南福大橋—西福大橋為主城區段,結合挖河修建堤防7.926 km。左岸其余地段基本為階地,設計標準情況下無需筑堤。
規劃堤防總長度26.87 km,河道整治7.954 km,與上游寒蔥溝水庫結合,使雙鴨山市主城區(尖山區)達到50 a一遇的防洪標準,郊區(嶺東區、集賢縣福利屯區)達到20~30 a一遇防洪標準。
本次設計堤防總長29.016 km,其中左堤7.926 km,右堤19.99 km,右側回水堤1.1 km。其中新建堤防24.982 km(左堤7.926 km,右堤15.956 km,右側回水堤1.1 km),擴建右岸已有堤防4.03 km。根據防護區安邦河兩岸地形條件和保護對象,堤線布置以安邦河右岸為主(右岸已有堤防堤線不變);左岸主城區段挖河筑堤,其余上下游2段均為自然階地,設計水位情況下淹沒面積較小,根據水面線和保護效益、投資比較,該2段設計標準情況下無需筑堤。
3.2.1 河道整治軸線平面布局
本次設計的河道整治范圍為主城區段。河道整治原則首先滿足防洪安全的基本功能要求,其次應盡量維持原有河勢,整治后河道水流應順暢,有利于河床長期安全穩定。還應滿足城市河流特有的自然性、生態型、觀賞性、親水性等多功能要求。
整治方案以原有自然形成的河勢為基礎,確定河道整治線,拓寬河道,調整河底比降,加大河道泄洪斷面,降低洪水水面線,提高河道的行洪能力。結合兩岸城市生活區、園林景觀區的建設,利用地勢條件修建河道整治建筑物,布置河道景觀,使整治后的河道既滿足防洪要求,又能達到城市河流對景觀性、觀賞性、親水性的要求。
從定國山水庫壩下約600 m處至南福大橋為天然河道,南福大橋至西福大橋下游200 m為主城區人工河道整治段,西福大橋下游200 m以下至福利鐵路橋段為天然河道。
3.2.2 攔河建筑物布局
本次設計人工整治河道總長7.954 km,對局部河底落差較大地段(雙勝溝下游河道3+400及人民公園8+536)分別設置跌水(閘)2處。結合景觀工程設計攔河建筑物橡膠壩4座:從上游至下游橡膠壩1(4+341)、橡膠壩2(2+492)、橡膠壩3(1+470)、尖山橡膠壩(右堤10+237)。
安邦河為松花江一級支流,安邦河城市堤防為2級堤防,農堤為3~4級堤防?!兜谭拦こ淘O計規范》GB50286-98)規定,當城市堤防堤頂設有防浪墻時,堤頂高程應高于設計洪水位0.5 m以上,經計算,農堤堤防超高值取1.0 m,城區堤防超高值取1.50 m,其中堤頂設高度為1.0 m的防浪墻。
安邦河干流堤防主要為砂堤。本次設計堤防以新建為主,新建堤防結合料場情況定堤型。擴建加高培厚堤段主要為上游段,主要考慮原有堤型情況確定堤型。
1)上游定國山水庫——南福大橋(0+500~7+092、7+092~7+357)段:該段堤防0+500~2+856段和6+884~7+357段為新建堤防,根據工程地質勘查的沿線料場情況,上游2段堤防均無沿線料場,本次設計采用河道疏浚整治的開挖土料,上游迎水坡采用土工膜防滲。堤頂寬度設計采用4.0 m,上游迎水邊坡為1∶3.0,下游背水邊坡均為1∶4.0。2+856-6+884段為已有堤堤段加高培厚,現狀堤體主要混合土,現狀堤體上下游邊坡坡比均為1∶4,設計維持原設計坡比不變,依然采用1∶4。上游1.1 km東溝回水堤斷面形式同主堤。堤防上下游邊坡采用草皮護坡。為滿足防汛搶險和工程維護管理的交通要求,在堤頂設20 cm砂石路面,路面由中間向兩側各有2%的坡度,以利排水,路面寬4.0 m。
2)南福大橋——西福大橋(7+357-10+372)段和0+000-4+956主城區段:采用河道開挖土料筑堤。根據市政景觀設計要求,堤頂寬度設計為6.0 m,上、下游邊坡分別為1∶1.5和 1∶2.5。
南福大橋——西福大橋主城區段堤防防洪標準為50 a一遇,屬2級堤防,設計堤頂寬6.0 m。內邊坡為1∶1.5,外邊坡為1∶2.5,內坡在日常水位以上0.2 m設1.9~18.7 m寬親水平臺,采用卵石混凝土0.15護砌,下設碎石墊層。親水平臺到堤頂高度0.57~2.7 m,坡比為1∶1.5,堤身斷面采用生物柔性膜袋腐質土草皮護坡。結合景觀設計的人行要求,每100 m設人行步道臺階1處,臺階寬度與材料選址應與臨近的景觀協調。壩頂設1.0 m高鋼筋混凝土防浪墻墩,汛期設置臨時鋼閘板防洪。
安邦河主城區段治理工程,長7 954 m,右岸堤頂設防浪墻長7 971 m。為滿足人們的近水要求,每100 m設一道雙門臨時閘口。汛期采用鋼閘板防洪。
3)下游西福大橋——福利屯水文站下游鐵路橋15+328-20+490段:沿線無料場,本段堤防采用河道開挖土料堤型。上游迎水坡采用土工膜防滲,堤頂寬度設計為4.0 m,上游迎水坡坡比為1∶3.0,下游背水坡坡比為1∶4.0。堤防上下游坡采用草皮護坡。為滿足防汛搶險和工程維護管理的交通要求,在堤頂設20 cm砂石路面,路面由中間向兩側各有2%的坡度,以利排水,路面寬4.0 m。
本次設計治理河道總長7 954 m,均在主城區內。
根據河底自然坡降,同時考慮河道左右岸人工湖等景觀要求的城市生態格局完整性和連續性、和諧性等,確定設計范圍內河底坡降為1/753-1/805。
河道斷面要設計一個能夠常年保證有水及能夠應付不同水位的河床,使該斷面洪水來時保證有較大的過流量;低水位時可以保證一個連續的水面,具有較好的親水性,適于休閑游憩。
城市內河道整治斷面設計成功經驗較多,根據本項目的實際情況,綜合考慮防洪過流要求、親水景觀要求、地下水位、斷面護砌材料、施工難度等要素,初步確定采用復式斷面。該城鎮段相對開闊,為體現自然河道的生態環境,采用復式梯形斷面結構,中間設親水平臺。為了滿足河道穩定,防洪安全,對河道進行護砌。
本次治理河道長7 954 m并修建左右岸堤防。由地質資料可知開挖后的河道主要由級配不良細粒、粗砂組成,當河道水深>3 m時,允許不沖流速為0.9 m/s(河道標準斷面流速為3.2 m/s),河道底部護砌采用干砌塊石,提高抗沖刷能力,干砌塊石厚度為0.3 m,下設砂礫石0.1 m。
根據3種形式河道護岸比選后(3種比選方案詳見5.4.4),選定的生態護坡護岸形式,設計河底至以上2 m內,邊坡比為1∶0.75,護砌采用雙絞合低碳鋼絲格賓墊塊石,格賓墊尺寸5 m×1 m×0.5 m(長度5 m、寬度1 m、厚度為0.5 m)的格賓墊。長度、寬度、高度公差:±5%。網孔規格為8 cm×10 cm,塊石粒徑>15 cm。
橡膠壩壅水水位以上0.2 m設1.9~18.7 m寬親水平臺,平臺面采用卵石混凝土0.15 m,下設碎石墊層。親水平臺到堤頂高度0.57~2.7 m,坡比為1∶1.5,采用生物柔性膜袋腐質土草皮護坡。結合景觀設計的人行要求,每100 m設人行步道臺階1處,臺階寬度與材料選址應與臨近的景觀協調。右側堤頂設1.0 m高鋼筋混凝土防浪墻,汛期設置臨時鋼閘板防洪。
5.3.1 河道防滲的必要性
本次雙鴨山市安邦河整治工程以防洪為主,主城區兼顧城市景觀工程建設。
主城區河道整治中,在保證防洪的前提下,在人工河道上布置壅水建筑物——橡膠壩,非汛期日常抬高河道水位,人為形成水面,解決河道在枯水期可能會出現斷流這一矛盾,與城市總體布局相吻合,滿足景觀水面要求,既增加河道親水性。橡膠壩在洪水預報后,防水塌落,完全滿足泄洪要求,不影響汛期河道正常行洪。
但是,由于整治后的河道基本為礫卵石基礎,滲透性強,滲漏量大,而且上游來水有限,因此為了減小景觀要求的日常連續水面的滲漏量,使河道水景觀與河岸人工景觀和諧融洽,在人工河底采取必要的防滲設施非常必要,也是雙鴨山城市總體規劃及景觀建設的要求。
5.3.2 河道防滲的可行性
安邦河主城區人工河道上采取防滲措施,一方面施工時有一定的難度,但采取相應施工措施是可以實施的。另一方面主城區人工河道上采取防滲措施將切斷主城區段河道地下水與地表河水的聯系,但是由于橡膠壩的設置,日??菟诋a生一定壅水,將會給橡膠壩上游馬蹄河日常匯流產生一定回水水位,減緩馬蹄河日常下泄流量速度,增加馬蹄河枯水期日常水面面積,在一定程度上增加主城區地表河水與地下水補給時間、面積和補給量。
另外,安邦河主城區河道水面持續時間及面積增大,可增加主城區空氣濕潤程度,改善主城區小氣候,對干旱季節降雨增加了誘因,對地表水與地下水良性循環起到推動作用。安邦河主城區上下游段仍為天然河道,它們的地下水之間是有機聯系的,當主城區地下水位有所下降時,上下游天然河道、城區主要支流范圍地下水會在相應時段回補。因此,對河道采取必要的防滲措施是的可行的。
5.3.3 防滲形式選定
根據本項目綜合實際情況,并參照目前水利、市政工程常用防滲材料的優缺點,初步選用水利工程常用的土工膜進行防滲設計。其它不常用的防滲新材料,待下一階段或二期工程經過考察了解后再進行比較試選用。
[1]黑龍江省水利水電勘測設計研究院.雙鴨山市安邦河治理工程規劃報告[R].哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院,2008.