長治陶清河上游李坊段河道治理工程設計及管理

孟文建

(山西省水利建筑工程局，山西太原 030006)

1 工程概述

長治縣位于北緯35°～36°，東經112°～113°之間。是山西、河南、河北三省承接地。

長治縣兩河(蔭城河、南宋河)治理美化工程李坊段約1．5 km，河道一期治理主要內容包括:河道的疏浚、防洪、防滲以及蓄水等。

2 主要建筑物設計

2．1 工程等別和建筑物級別

根據GB 50201-94防洪標準和GB 50286-98堤防工程設計規范，陶清河上游北宋水庫至陶清河水庫段周邊城鎮規模較小，居住人口較少，確定本工程等別Ⅳ等，防洪標準按10年一遇洪水設計。兩岸的堤防工程按5級建筑物設計;蓄水池蓄水容積小于100萬m3，相應工程等別為Ⅴ等，壅水壩按5級建筑物設計，次要建筑物、臨時工程按5級建筑物設計。

據GB 50011-2001建筑抗震設計規范及附圖GB 18306-2001中國地震動峰值加速度區劃圖(圖A1)及GB 18306-2001中國地震動反應譜特征周期區劃圖(圖B1)，工程區設計基本地震峰值加速度值為0．10g，特征周期值為0．40 s，抗震設防烈度為7度。

2．2 工程總體布置

本工程河道治理項目位于長治縣東南的蔭城河段，起點位于中村下游，終點至李坊河道入陶清河水庫處。治理段長約1．44 km。為了改善當地水域環境，配合改善沿河兩岸綠化后的景觀，在李坊村段河道上設置了一座壅水壩。

堤防布置在平面上盡量以現有河道走向布置。河道控導寬度20 m左右。由于李坊段河現有河道較窄，而10年一遇洪水流量較大，達到600 m3/s，現有主槽僅能滿足200 m3/s～450 m3/s的行洪能力，由此將全部過流需向兩岸擴展河道，每側擴展20 m～30 m，影響到兩岸現有公路的改建和占用大量耕地。結合現場實際，將該段河道整治分兩期實施:主河道20 m治理為一期工程，能滿足200 m3/s～450 m3/s過洪能力，兩岸擴展作為二期工程，結合交通改線和局部建筑物拆遷統一考慮。在縱斷上盡量依原河底布置，河道平均縱坡為1‰～1．7‰。壅水壩高約2．7 m，水面寬度為20 m～40 m，蓄水量約4．3萬m3。兩側堤防外為10 m綠化帶。堤頂為防洪搶險路。

河道橫斷面均為復式斷面，由布置在中間的主河道(包括主槽)和兩側的二級平臺組成。防洪堤防布置在二級平臺外側，堤防的設計高程滿足10年一遇的洪水。結合生態美化，主槽岸墻分別設置自然草坡或親水平臺等斷面形式。

主要治理內容:河道清淤、防滲、兩岸堤防以及壅水壩建設。

2．3 主要建筑物工程設計

2．3．1 河道整治工程設計

1)堤防設計。河道斷面采用土堤擋水的生態復式斷面形式，土堤內邊坡采用大于1∶2的緩坡，外邊坡1∶1．5。堤頂寬度:按《堤防工程設計規范》的規定，5級堤防的堤頂寬度不宜小于3．0 m，結合防洪搶險以及部分地段鄉村交通要求考慮，本工程采用寬度為5 m。堤頂高程:大堤頂高程根據設計洪水位加超高1．0 m確定，但不得低于現狀地面高程。堤防筑堤:采用碾壓土回填。蔭城河入陶清河水庫庫尾疏通段棄土較多，考慮土方挖填平衡，可用于治理段堤防填筑。局部地段可利用現有重力式漿砌石防護墻。堤坡防護:防洪堤內坡表面采用30 cm厚種植土，當發生標準洪水時允許洪水漫過主槽，此時大堤發揮擋水的作用，這種情況下水流流速較慢，不會對綠化草地、灌木形成沖刷，影響到景觀效果。堤基處理:堤基防沖采用格賓石籠防護。

2)河底清淤設計。河道縱坡依照設計縱坡進行清理。河道斷面清淤分兩種情況予以處理:a．若設計清淤高程高于現有河堤前趾頂面高程時，則按設計高程進行清淤;b．若河底高程低于河堤前趾頂面高程時，除岸邊3 m～5 m范圍內以河堤的前趾頂面為控制高程進行清理外，其余均按河底設計高程進行清淤，5 m以外河底以1∶2的坡度自然相接，并按河堤設計斷面進行堤腳防護。

3)主槽的設計。河道主槽設計寬度不小于5．0 m，深度不小于1．0 m。主槽邊坡及槽底采用格賓石籠護坡，斜坡比為1∶2，石籠厚度30 cm。局部地段由于河道斷面較窄，考慮充分行洪，整個主槽河寬均保持現狀河道并不小于5．0 m。由于正常情況河道水流較小，河道滲漏、蒸發后，河水未到陶清河水庫已斷流，需做河道主槽防滲。防滲材料采用膨潤土防滲毯，防滲毯鋪設埋深不小于0．7 m，防滲毯基底需平整碾壓，毯上部鋪設10 cm厚碎石過渡至防沖格賓石籠，石籠上部為30 cm厚種植土。

2．3．2 壅水壩的設計

為了改善當地水域環境，配合后期沿河兩岸綠化后的景觀，在李坊村河道治理段設置了1座壅水壩，其特性見表1。

表1 壅水壩特征表

從外形美觀角度考慮，由于壩長較短，確定壅水壩采用鋼閘壩擋水。

鋼閘壩分為閘室段和下游消力池段。

閘室段長11．7 m，寬29 m，其中擋水壩段20 m，兩側均布置有寬4．5 m的操作室。閘室段底板、側墻均為鋼筋混凝土結構。

消力池段長6．5 m，消力池末端設有5．0 m海曼段，兩端均與擋水鋼壩閘同寬，為20 m。消力池底板、側墻采用鋼筋混凝土結構，海曼段采用格賓石籠防護，石籠厚為0．5 m。

壩基采用振沖碎石樁，樁長10 m，樁徑0．4 m，采用梅花形布置，間排距1．0 m。

3 工程管理設計

3．1 工程管理機構

本工程管理權屬于長治縣人民政府，結合工程運行管理特點成立建設項目部，隸屬長治縣水利局，負責工程的建設，以及后期的管理運行。管理人員5人，從原管理單位調配。

3．2 管理范圍

根據SL 171-96堤防工程管理設計規范的規定，管理范圍為“堤內外的護堤寬度為30 m～100 m”，本工程確定為從堤頂線往外延伸30 m。

凡在工程管理用地范圍內，不允許任何單位及個人修建建筑物，開墾種植，圍塘養魚和從事任何有危害和妨礙于河道及管理的活動。

3．3 保護范圍

根據SL 171-96堤防工程管理設計規范的規定，保護范圍為堤防背水側護堤邊界線外200 m。

凡在工程保護范圍內，不改變土地的產權性質，但不得從事深孔爆破、開采油氣田和地下水或構筑其他地下工程等，危及堤防的安全。

3．4 壅水壩運行

1)壅水壩汛期運行。

在非汛期，壅水壩全部立壩至設計壩高蓄水。

在汛期，壅水壩低壩運行，壩頂降低0．5 m。當洪水位繼續上漲，當壩前水位距堤頂高度小于0．5 m時，倒壩運行。

2)冬季運行。

壅水壩冬季運行時，需要在上、下游破冰。壩袋內結冰時，禁止調節壩高。冬季結冰前調節壩高與上游水位齊平，春季化冰時，調節壩高下泄冰塊，冰棱下泄后，壩袋充至設計壩高。為了防止冬季冰壓力對兩側岸墻的破壞，在結冰季節，壅水壩需要降0．8 m運行或者采用破冰措施，以確保岸墻的安全。

3．5 壅水壩管理

根據工程運行情況，對壅水壩工程各部位進行經常、定期和特別檢查與觀測，發現事故隱患，及時采取措施。

對上游來水，水流狀態，壩前后沖淤情況，壅水壩比較重要部位，要進行經常性的檢查觀測。在每年的春秋兩季，對壩袋進行定期檢查。當發生特大洪水、暴雨、暴風、強烈地震和重大工程事故時，要及時組織力量進行全面檢查，著重檢查工程有無損壞等。

3．6 河堤管理

河堤應進行經常性檢查、定期檢查和特別檢查。

經常性檢查著重檢查河堤有無崩塌，沿河堤身有無損壞，防沖設施是否受損，發現問題及時解決。

每年汛前、汛后對沿河河堤和其他設施進行定期檢查，汛前著重檢查歲修工程的完成情況和度汛存在的問題，汛后著重檢查工程變化和損壞情況，特別是發生大洪水、地震等非常情況時，管理單位領導應及時組織力量進行檢查，必要時報上級主管部門和有關單位會同檢查，對檢查中發現的問題應及時修補、恢復。汛期或發生特別險情時，及時組織搶險隊伍搶修，并報上級主管部門。

4 結語

陶清河上游李坊段河現有河道較窄，很多地段不足20 m，一期實施保持現狀河寬經治理后僅能滿足200 m3/s的行洪。兩岸村莊較多，完全滿足行洪要求需進行二期河道擴展，將河道向兩側拓寬20 m～30 m，需對兩岸居民房屋進行拆遷，沿河公路改道。需盡快協調相關事項，以備二期實施。