重慶市中小河流治理河道設計方案研究

李正瓊

（重慶市水利規劃院，重慶401147）

重慶市中小河流治理河道設計方案研究

李正瓊

（重慶市水利規劃院，重慶401147）

根據重慶市中小河流的分類特點，借鑒近年實施中小河流治理項目的河道設計技術方案經驗，結合中小河流治理項目初步設計審查中發現的一些問題，從平面布置、橫斷面設計、縱向設計等三個方面提出了適合重慶市中小河流特點的河道設計技術方案，對類似地區中小河流治理項目方案設計具有一定的參考作用。

中小河流；治理；技術方案；研究

重慶市幅員面積8.24萬km2，境內河流以中小河流為主，中小河流流域面積占全市幅員面積65%以上。按照全國中小河流治理的統一部署，重慶市于2009年12月啟動實施了第一批中小河流治理示范項目，并迅速在全市范圍推進中小河流治理。近幾年中小河流治理已成為全市水利工作的重要任務之一。為了總結重慶市近年中小河流治理經驗，研究分析治理中存在的問題，市里開展了中小河流治理模式調查研究，其中河道設計技術方案研究是重慶市中小河流治理模式調查研究的主要內容之一。

1 中小河流分類特點

重慶市中小河流按其流經地區不同分為丘陵區河流和山區河流。

丘陵區河流主要分布在渝西和渝中部地區，河床大部分海拔高程200～500m。河道平面形態蜿蜒曲折，彎道多。河道縱向比降較緩，一般在4%以下，河床及兩岸沖刷較小，但淤積嚴重。河道橫斷面多呈拋物線形、矩形，河床相對較窄，兩岸植被較好。

山區河流主要分布在渝東南、渝東北地區，河床大部分海拔高程在500m以上。河道地勢變化大，平面形態蜿蜒曲折，彎多而急，沿程寬窄相間。河道縱向坡降較陡，一般在5%以上，水流急，推移質多、兩岸沖刷嚴重，河勢不穩定。河道橫斷面多呈“V”或“U”型，岸坡較陡，兩岸植被較差。該區域大部分地區喀斯特發育，河流中溶洞、暗河等過水通道較多，部分地表河段為間歇性河流，甚至有少數河流并無連續河道，地下暗河、溶洞等是其唯一過水通道。

2 河道設計技術方案

河道設計技術方案研究主要從平面布置、橫斷面設計、縱向設計三個方面進行分析。由于丘陵區河道和一般明流山區河道設計技術方案分析時需考慮因素相同點較多，因此，將其歸類為一般山丘區河道，技術方案分析時按一般山丘區河道和地下暗河兩種情況分類。

2.1 河道平面布置

2.1.1一般山丘區河道

河道平面布置方案設計主要為堤線、岸坡兩方面。重慶近年實施治理項目設計堤線基本沿原岸線布置，僅對局部地段進行調整，盡量順應天然河勢；岸坡設計對天然穩定岸坡維持現狀，不穩定岸坡采取因地制宜護岸措施。設計中出現的問題主要是渠化河道、岸坡平面布置與城鎮規劃布局出現矛盾、對征地拆遷實施難度估計不足、對運行檢修要求考慮不周等。

堤線、岸坡布置設計方案，應綜合考慮河流洪水特性、河道斷面現狀、城鎮規劃、征地拆遷等因素。

（1）堤線

堤線應進行上下游，左右岸，洪、中、枯期統籌布置，與河勢流向相適應，充分發揮天然河道的作用。

針對山區河流還要考慮與大洪水的主流線平行，有利于河勢控制。盡可能保持河道平面的蜿蜒性，隨彎就彎，寬窄相宜。對過度彎曲河道裁彎取直，應進行必要的分析論證。

對河道彎曲形成的淺灘可適當縮窄河道斷面，所造成雍水以不增大上游防洪壓力為限。

盡可能利用有利地形，避開軟弱地基、深水地帶和強透水地基。

丘陵區河道可結合治理段功能要求布置分段攔蓄設施，形成水景觀和方便利用。

典型丘陵區河道堤線布置設計方案如圖1。從圖中可看出，河道治理段設計堤線基本沿原岸線布置，隨彎就彎，僅局部急彎段進行了截彎取直，兩岸堤距22～35m。

圖1 某丘陵區河道堤線布置示意圖

（2）岸坡

應與城鎮規劃相銜接，統籌考慮土地利用、市政設施、沿河綠化等。

盡量少占耕地、拆遷房屋，減少征地拆遷費用。

盡量結合工程檢修要求布置沿河親水設施、檢修便道和護岸頂部人行便道。

2.1.2地下暗河

地下暗河的平面布置方案設計主要體現在隧洞進口前的引水渠和暗河洞線。重慶近年實施治理項目設計時，現狀巖溶暗河洞線較順直的，基本保持現狀洞線走向不變。設計中出現的問題主要是暗河進出口的水流銜接不暢，對現狀巖溶洞內出現的彎道水流重視不夠等。

暗河洞線布置應綜合考慮溶洞沿線地形地質、水力學、施工、運行、樞紐總布置及對周圍環境的影響等因素。

暗河洞線應盡量短直，擴洞洞線布置應盡量利用現狀溶洞一側。隧洞進口力求水流順暢，出口水流應與下游河道平順銜接。當現狀暗河部分洞線轉角偏大時，可保留原暗河泄洪通道不變，對該段洞線進行局部調整，調整洞線轉彎半徑不宜小于5倍洞徑（或洞寬），轉角不宜大于60°。

2.2 河道橫斷面設計

2.2.1一般山丘區河道

河道具有行洪、排澇、供水、灌溉、景觀等多種功能，主要功能均是行洪。重慶近年實施治理項目河道橫斷面一般按照首先滿足防洪功能，其次盡量保持河道形態的多樣性和與環境的協調性要求進行設計，具體設計中盡量保持河道斷面天然性，兩岸土地資源較少的城鎮老城區一般采用矩形斷面，兩岸土地資源較多的城鎮老城區、新建城區一般采用梯形斷面。設計中出現的問題主要是由于對河道及岸坡特性認識不到位，對天然穩定岸坡保護不力、在城鎮老城區及山區河道片面強調生態而放緩邊坡造成征地范圍加大等。

河道橫斷面設計應綜合考慮河道功能、城鎮規劃、征地拆遷、護岸結構等因素。河道橫斷面按其是否需采取護岸措施可歸納為天然河道斷面、人工河道斷面（矩形斷面、梯形斷面等）。

（1）天然河道斷面

適宜于現狀岸坡自然穩定，植被覆蓋較好的山丘區河道的城鎮規劃區和鄉村河段。這類河道兩岸不需采取任何治理措施，維持天然河道岸坡的自然形態即可，盡量避免河道斷面的規則化。

（2）人工河道斷面

主要有矩形斷面、梯形斷面等。

矩形斷面：適用于現狀河道較窄、洪水流量較小的丘陵區、山區明流河道。治理河道的防洪保護對象主要為兩岸土地資源較少的城鎮老城區和鄉村河段。矩形斷面占地少，可減少征用土地和舊城拆遷工作，但該斷面的護岸結構用料較多，經濟性較差。

梯形斷面：適用于河道較寬，洪水流量較大的丘陵區河道、山區明流河道。治理河道的保護對象主要為兩岸土地資源較多的城鎮老城區、鄉村河段和新建城區。梯形斷面邊坡坡比一般為1∶2～1∶3.5，該斷面雖占用土地資源較多，但其護岸結構用料較少，經濟性較好。采用梯形斷面設計應結合城鎮建設、市政景觀要求，兼顧市民休閑、近水親水，綠化美化河道兩岸，與城鎮沿岸景觀相融合。

典型河道梯形斷面設計如圖2。該河道梯形斷面設計采用2級邊坡，變坡處設在常年水位以上0.5m左右，兩級邊坡之間布置檢修平臺，邊坡上緩下陡，坡度分別為1∶0.5、1∶2.5。

圖2 典型河道梯形斷面示意圖

2.2.2地下暗河

地下暗河的主要功能是行洪、排澇等，以減少洪水淹沒面積和淹沒歷時，防洪保護對象主要為山區溶蝕洼地內現有老場鎮和鄉村河段。重慶近年實施治理項目地下暗河設計一般是在現有巖溶隧洞基礎上擴洞，斷面型式主要采用圓拱直墻型。設計中出現的問題主要是斷面寬高比取值不合適，造成過水面積相同時洞頂跨度偏大，加大隧洞襯砌量；擴洞斷面布置在原溶洞的兩側，不利于施工。

地下暗河隧洞橫斷面設計應綜合考慮功能、地質、水力學、施工、運行等因素。地下暗河橫斷面型式有圓拱直墻型、圓形等。有壓隧洞一般采用圓形斷面，無壓隧洞一般采用圓拱直墻型斷面。

隧洞橫斷面設計應充分利用現有的溶洞過水通道擴洞增流，橫斷面尺寸應滿足設計工況運行時的過流能力要求，無壓隧洞洞內設計洪水水面線以上的空間不宜小于隧洞斷面面積的15%。

2.3 河道縱向設計

2.3.1一般山丘區河道

河道縱向設計主要是河道縱坡擬定、水力計算控制斷面選擇、設計洪水水面線推求等。重慶近年實施治理項目河道縱向設計采取了分段擬定縱坡、分段推求設計洪水水面線等方法，設計中存在問題主要是水力計算控制斷面選擇不當、設計洪水水面線推求有誤等。

河道縱向設計應綜合考慮現狀河床沿程高程、沿程跨河建筑物影響、設計洪水對上下游段的影響、景觀要求等因素。

（1）設計原則

保證汛期泄洪暢通，枯期盡可能形成水景觀；

盡量使上下游洪水水面線銜接平順，不受下游洪水頂托；

盡可能保留或恢復深潭、淺灘等原有河流地貌形態，避免河道縱向形態規則化；

山區河流要注意控制河道河勢穩定，避免河道游蕩。

（2）河道縱坡擬定

河道縱坡應根據河道現狀縱坡分段擬定，保留河灣和河灘。

（3）水力計算控制斷面選擇

首先應調查治理段河道或其下游一定范圍內是否有攔河堰、跌坎、跨河橋、水庫庫尾等控制工程。然后分析這些控制工程在發生設計洪水時是否對治理段產生影響，若影響較大，則可選擇其作為控制斷面。

當治理段末端下游附近無控制工程時，控制斷面可選擇在河段末端向下游延伸一段距離處。假定選擇斷面水位發生變化，對治理段末端水位進行敏感性分析，若治理河段末端水位參考文獻

［1］SX SL 101-2012.山西省大水網工程無壓輸水隧洞標準化設計導則［S］.

［2］王仁坤，張春生.水工設計手冊［M］.北京：中國水利水電出版社，2013.

［3］田永清.萬家寨引黃工程南干線7#隧洞T B M施工工程地質條件分析［J］.水利水電技術，2010（07）.

［4］謝成泰.全斷面掘進機（T B M）在引黃工程中的應用［J］.水力發電，1999（05）.

［5］梁晉平.蜂窩狀六邊形混凝土預制管片裂縫原因分析［J］.水利技術監督，2011（04）.

［6］李文全，許潔，韓龍.引黃工程總干線6#隧洞管片裂縫及移位原因的進一步分析［J］.水利水電技術，2002（08）.

［7］熊啟鈞，高昌俠.隧洞（灌區水工建筑物叢書）［M］.北京：水利電力出版社，1993.

［8］SL 279-2002.水工隧洞設計規范［S］.面的引水渠及隧洞洞口段水力學條件分析不到位，導致隧洞進口引水渠與上游河道以及隧洞洞身縱坡相互間銜接處理不當，洪水無法正常進入隧洞泄洪。

（1）隧洞進出口水流銜接

隧洞進口水流銜接主要靠連接河道與隧洞進口之間的引水渠。引水渠的作用就是將河道水流順暢引入隧洞，因此，其縱坡設計應根據初擬河道末端底高程和隧洞進口底高程情況，采用水力計算分析確定。引水渠縱坡一般在0.015～0.04之間。

隧洞出口水流銜接設計主要是要與下游河道銜接順暢，保證水流下泄安全，出流平穩。出口為陡坡的，應考慮下游沖刷問題。

（2）隧洞洞身縱坡擬定

隧洞洞身縱坡擬定應根據泄洪方式（有壓、無壓）、上下游銜接、施工等因數綜合分析確定。有壓隧洞的縱坡主要取決于進出口高程，不宜采用平坡或反坡，以方便檢修。無壓隧洞縱坡應根據水力計算分析確定，洞中流速宜按小于10m/s控制，以免錨噴襯砌沖刷破壞。

3 結語

中小河流治理河道設計技術方案包括河道平面布置、橫斷面選擇、縱向設計三個方面，在具體項目設計中，應統籌協調治理河道空間布局，兼顧各方面的布局要求，達到河流治理的預期效果。

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：1672-2469（2015）09-0056-03

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李正瓊（1966年—），女，高級工程師。