蒙陰縣梓河治理工程設計

潘士勇

(山東省臨沂市水利勘測設計院 276000)

梓河屬沂河水系，發源于蒙陰縣岱崮鎮后雪山，東流至上旺村后折向南流經尹家洼村入沂水縣境，至坦埠鎮東坦埠村復入蒙陰縣境內，在馬家莊村南匯入岸堤水庫。干流全長66km，流域面積928km2，其中蒙陰縣境內長56km，流域面積630km2。坦埠西河為梓河最大支流，長32km，流域面積205.4km。梓河屬典型山區型河流。20世紀50年代末，對河道堤防加固后，提高了河道防洪能力，但由于受歷史經濟條件的制約，河道治理標準偏低，且工程運行50多年來，存在諸多安全隱患，洪水威脅著兩岸人民群眾的生命財產安全。

為提高河道防洪能力，保護沿河兩岸人民群眾生命財產安全，對梓河潘莊大橋下游0.84km—高莊大橋段、支流坦埠西河入梓河口—坦埠大橋段進行治理是十分必要的。該工程(蒙陰縣梓河一期治理工程)為山東省2011年第四批重點中小河流治理項目之一。

1 工程現狀存在的主要問題

a.堤防斷面不滿足要求。梓河此次治理河段除左岸局部山坡高地段和右岸局部以路代堤段達到20年一遇防洪標準外，其余河段堤防不足20年一遇，經核算現狀防洪能力僅為20年一遇的34%，遠達不到20年一遇防洪標準。現狀堤防殘缺不全、堤身單薄低矮且無防滲措施，現狀漿砌石防洪墻段頂高程、斷面均不滿足要求，墻身老化嚴重。

b.出現多處險工。梓河為多沙河床，河道比降陡，水流急，河槽彎曲多變，流勢不穩。現狀多處灘地受河槽主流沖刷，致使灘地坍塌、河床擴展，危及堤防和堤外村莊的安全。

c.排水涵洞老化嚴重、配套差。根據對梓河治理范圍內的建筑物調查情況，現狀排水涵洞為砌石蓋板涵、拱涵，出現砂漿脫落、拱頂開裂，洞身老化嚴重，且無防倒漾配套設施，現狀兩岸排水溝較多。

d.現狀無防汛道路不能滿足防汛管理要求和兩岸群眾生產與生活需要。

2 設計標準及設計洪水

根據《防洪標準》(GB 50201—94)及《堤防工程設計規范》(GB 50286—98)，確定該工程等級為Ⅳ等，防洪標準為20年一遇，涵洞的排水標準為5年一遇，堤防和涵洞的建筑物級別均為4級。

根據流域面積和水文資料，經分段計算，梓河馬家莊大橋—高莊大橋段、支流坦埠西河入梓河口—坦埠大橋段的20年一遇河道區間分段洪峰流量見表1。

3 工程總體布置

梓河一期治理工程治理范圍為潘莊大橋下游0.84km—高莊大橋段(長6.05km，中泓樁號范圍10+200～16+250，以入岸堤水庫處馬家莊大橋為0+000)、支流坦埠西河入梓河口—坦埠大橋段(長0.725km)。河道治理范圍內，梓河及支流坦埠西河河道橫斷面要素見表2。

表1 河道分河段設計流量

表2 河道斷面要素

以現有堤線為基準進行布置堤線，對達不到防洪要求的堤段進行復堤，對險工段進行護砌，結合復堤對排水溝入口處新建涵洞、改建現狀涵洞，建設堤頂防汛道路。

4 河道工程設計

4.1 堤防工程

堤頂高程按20年一遇設計洪水位加堤頂超高1.1m(由計算確定)計，河道兩岸需復堤總長度10.217km，其中，梓河復堤段長8.753km，支流坦埠西河復堤段長1.464km。工程區地處山丘地區，黏性土料比較缺乏，按照因地制宜、就地取材的原則，堤型采用斜坡式砂堤，防滲體設計經對壤土斜墻防滲和復合土工膜防滲兩個方案進行技術經濟比選，復合土工膜防滲效果優于壤土斜墻，但壤土斜墻具有投資省、便于施工及管理維護的優點，經綜合分析論證，確定采用壤土斜墻防滲方案。堤頂寬度結合防汛管理要求和當地道路規劃確定，梓河左堤頂寬為6.0m，梓河右堤及坦埠西河兩岸堤頂寬均為4.5m，迎、背水坡均為1∶2.5，于堤防臨水側設壤土斜墻防滲，其底部厚1.2m、頂部厚0.9m，下端設防滲齒槽深1m，背水側填0.3m厚種植土，迎、背水坡設草皮護坡。根據堤防填筑材料和規范要求，壤土斜墻填筑壓實度不小于0.90;砂堤填筑相對密度不小于0.60。經滲流穩定和土堤抗滑穩定計算，各種計算工況下堤防不會發生滲透破壞，堤防抗滑穩定安全系數滿足規范要求。

4.2 護險工程

根據實測梓河1∶1000河道帶狀地形圖，通過現場實地查勘，為穩定河床，需對沖刷嚴重的灘岸進行護砌。險工護砌共8處，總長度4.1km，其中梓河長3.56km，支流坦埠西河長0.58km。根據險工段地形、地質和水流條件，以及當地建筑材料，擬定漿砌塊石護砌、干砌方塊石和現澆混凝土護砌等幾種結構型式方案進行比選，根據各方案的優缺點，考慮漿砌塊石護砌具有抗沖能力強、造價低和利于質量控制的優點，并參考已建工程實例和當地實際情況，確定采用漿砌塊石坡式護岸。M10漿砌塊石護坡護砌頂高程平于灘地頂高程，無灘地段護砌頂高程為設計洪水位以上0.5m，護坡厚度0.3m，邊坡1:1.5(護灘)和1∶2.5(護堤)，護坡下設0.1m厚碎石墊層;設PVCφ50排水管，底部包反濾土工布，間距2.5m，梅花形布設;基礎頂寬0.5m、底寬1m，基礎埋深確定為2.0m(按局部沖刷深度1.5m加安全埋深0.5m)。護砌頂為0.5m×0.6m的M10漿砌塊石壓頂，經計算，護坡穩定和護面厚度均滿足要求。

4.3 排水涵洞工程

結合復堤對排水溝入口處新建涵洞、改建現狀涵洞共12座(其中，新建9座，改建3座)，排水涵洞設計流量根據流域內實測暴雨資料計算。經鋼筋混凝土方涵和預制鋼筋混凝土管涵兩種結構型式對比，按照技術可行、投資省、便于施工的原則，確定采用鋼筋混凝土管涵。根據結構計算，預制鋼筋混凝土管采用Ⅲ級管(GB/T 11836—2009)，每座涵洞孔數及長度分別根據設計排水流量和堤防斷面尺寸確定，鋼筋混凝土管直徑采用1.0m和1.2m兩種。涵洞進口設上游連接段、扭曲面漸變段，出口設扭曲面漸變段、消力池和下游連接段，均采用M10漿砌塊石護砌。為防止洪水時倒漾，出口設自控拍門。

4.4 堤頂防汛道路

根據防汛管理要求和兩岸群眾生產與生活需要，結合復堤新建堤頂防汛道路總長10.217km，梓河左堤頂路面寬為5.0m，梓河右堤及坦埠西河兩岸堤頂路面寬均為3.5m，采用泥結碎石路面，總厚度為20cm，其中，泥結碎石壓實厚18cm，磨耗層厚2cm。兩側路肩各0.5m寬種植草皮防護，為利于路面排水，路面設2%的橫坡，由路面中心坡向兩側堤肩。

5 工程效益分析

該工程總工程量為67萬m3，其中，土石方開挖15.7萬 m3，土方填筑49.7萬m3，漿砌石1.6萬 m3，工程概算總投資為2710萬元。

根據計算結果，該工程總的年防洪效益為445萬元，該項目的經濟凈現值ENPV=1535萬元＞0，經濟內部收益率EIRR=13.8% ＞8%(社會折現率)，經濟效益費用比EBCR=1.45＞1，說明該項目的各項評價指標均達到合理性要求，經濟上是可行的。

6 結語

該工程以防洪保安全為目標。工程建成后，河道防洪能力將達到20年一遇標準，保障了沿河兩岸人民群眾生命財產安全，改善了交通條件和排澇條件，為沿河兩岸工農業正常生產和可持續發展提供了保障，社會、經濟和環境效益顯著。