濟河治理工程設計探討

（焦作市廣利灌區管理局）

濟河治理工程設計探討

□郜俊霞（焦作市廣利灌區管理局）

濟河，又稱濟水，古水名，發源于今河南省濟源市，流經河南、山東入渤海。隨著時間的推移，黃河多次改道，濟水下游河道被黃河所占。為了解決濟河堤防高度不足、殘缺不全、局部河段岸坡沖刷坍塌等現狀問題，設計對河道進行系統的工程治理，按防洪標準設計河道工程，采取河床整治，新建加固堤防、險工護砌等多種工程措施，以提高河道防洪能力，保護沿河兩岸人民群眾生命財產安全，促進區域經濟社可持續發展。文章結合濟河概況和存在的問題，提出進行對濟治理的必要性和緊迫性，詳細探討濟河治理的工程設計。

濟河；存在問題；治理；工程設計

1 濟河概況

濟河發源于濟源市濟瀆廟，流經濟源、沁陽、溫縣、于武陟縣董宋村東南入老蟒河，全長72.20 km，流域面積261.75 km2，是蟒河的重要支流。濟河上游位于孔山南麓，中游經過廣利灌區中部低洼地帶，下游臨近沁河南堤，擔負著排澇、降低地下水位和攔截沁河滲水的作用。沿河地勢西高東低，北高南低，地面高程在101.60～150.00 m之間，地面縱坡在1/1 000～1/2 500之間。

2 濟河的治理

2.1 基本情況及存在問題

1954年，對濟河進行系統治理，疏通了干支排，下挖了河床，降低了河道水位，解除了一般性澇災。1958年政府對廣利灌區進行擴建改造，將濟河29+100（4號跌水閘）以上河段規劃為廣利總干渠，承擔灌溉、排水功能，為灌排合一渠段；29+100（4號跌水閘）以下河段仍規劃為除澇防洪河道。

2.2 工程建設的必要性和緊迫性

濟河29+100～33+587河段于2008年和2010年進行了護砌治理，而33+587以下河段由于受資金不足的制約，多年來未得到系統治理，現狀河道淤積嚴重，除澇能力不滿足5 a一遇要求；堤防高度不足、殘缺不全，防洪能力不滿足規范要求；局部河段岸坡沖刷坍塌，橋梁建設標準低，損毀嚴重。為解決河道的除澇防洪隱患，促進區域經濟社可持續發展，亟需對河道進行系統治理。其中龍澗段上游從沁陽市城區穿過，下游兩岸為基本農田。為保護沁陽市城區安全和糧食生產安全，促進區域經濟社會可持續發展，對該段河道進行加固堤岸、清淤疏浚等防洪除澇的系統治理是十分必要和迫切的。

2.3 水文氣象

2.3.1 氣候特征

項目所在流域屬北溫帶大陸性季風氣候，四季分明，冬季在蒙古高壓控制下，盛行西北風，氣候干燥，天氣寒冷，夏季西太平洋副熱帶高壓增強，暖濕海洋氣團從西南、東南方向侵入，冷暖空氣交替頻繁，促使降雨量特別集中。多年平均降雨量為599.60 mm，年最大值（1954年）為1 094.20 mm，年最小值（1965年）為262.90 mm，汛期6—9月份為721.60 mm（1954年）和126.90 mm（1965年），分別占全年降雨量的66.00%和48.30%，降雨極不均勻，多集中在夏秋兩季之間，多年平均氣溫為14.74℃，一月份最冷，月平均為0.40℃，最低為-16.40℃，無霜期219 d，年日照時數多年平均為2 493.10 h，多年平均風速為2.10 m/s，最大為19.40 m/s，多年平均水面蒸發量（20 cm蒸發皿）為1 774.80 mm。

2.3.2 工程地質

工程區位于黃、沁沖積平原，屬平原河谷地貌，濟河自西北流向東南。濟河兩岸筑有河堤，但經多年洪水沖刷，目前堤高約1～2 m，堤寬約2～4 m。

河谷形態一般呈“U”型。河道順直，局部河段彎曲，河道平均比降為1/3500，河灘平坦開闊，多為耕地。

工程區地下水以第四系松散土類孔隙水為主，主要含水層為第①層重粉質壤土（alplQ4）。勘探期間，地下水位受河水影響，水位高程106.80～112.40 m，埋深3.80～4.70 m。地下水主要接受河水、大氣降水及地下水側向逕流補給，以側向逕流形式向下游排泄。地下水動態類型為大氣降水入滲-徑流型。

3 濟河治理的工程設計

本次治理的原則是依河勢演變規律因勢利導，對河床進行整治，疏浚清淤，拆除阻水、挑水、侵河建筑物及占河道用地。根據本區域內防洪除澇的需要，技術可能和經濟可能的原則，達到合理規劃河道，促進生態平衡，充分發揮河道工程的防洪、除澇和灌溉等綜合效益。

3.1 河道工程設計

本次治理段依據實測河道縱橫斷面圖及沁陽市城市總體規劃對濟河的規劃要求，按照少占地，少拆遷、河道滿足設計行洪為原則，治理以清淤擴挖主河槽為主，基本維持現狀河道縱坡，并予以適當調整，以此確定河道設計河底縱坡和設計河底高程。

本項目區城區段為治理始端（樁號33+587）至長濟高速（樁號35+400）長度1.81 km，以下為非城區段，以長濟高速（樁號35+400）為控制斷面，城區段河道治理標準采用20 a一遇設計洪水加固堤防，非城區段采用5 a一遇設計除澇標準。治理段斷面采用初擬采用梯形斷面和復式斷面兩種方案，從工程的可行性、工程投資和施工難度上進行比較，經比較城區段采用梯形+梯形的復式斷面。城區段河道底寬擬定6 m，河道水深4 m，5 a一遇除澇水位處設一寬1.50 m的平臺，平臺以下采用現澆混凝土板進行護砌，以上采用預制賓格網生態護坡，堤頂超高1 m，設計河底縱坡1/2000，二級邊坡坡比采用1∶1.50；城區以外治理段采用單一梯形斷面，樁號35+400-39+285河道底寬5 m，樁號39+285-43+430河道底寬6 m，設計河底縱坡1/ 2500；內邊坡坡比采用1∶2。

3.2 堤防工程設計

3.2.1 堤頂高程的確定

堤頂高程應為設計洪水位加上堤頂超高。

堤頂超高根據《堤防工程設計規范》GB50286-98，為設計波浪爬高、設計風壅水面增高和安全加高之和。經計算城區段20 a一遇堤頂超高取1 m，城區以外河道5 a一遇取0.80 m。

3.2.2 堤岸防護設計

堤身防護設計采用了三種方案對其形式和護砌材料從投資等方面進行了比較，經過比較確定樁號33+587～35+400城區段，為考慮與周圍美化環境協調，迎水坡護砌河底至5 a一遇水位之間采用C20現澆混凝土板護砌，以上采用生態護岸；河道頂沖段、易塌方段及穿村護砌段迎水坡護砌河底至除澇水位以上80 cm采用C20現澆混凝土。其余河段不再進行護砌。

3.2.3 堤頂及防汛道路設計

堤頂寬度根據《堤防工程設計規范》4級堤防≥3 m，堤頂無交通要求，堤頂寬定為3 m，其上增設0.20 m厚泥結碎石路面，作為防汛道路。

3.2.4 堤防填筑設計

大堤填筑前應進行清基處理，徹底清除表層垃圾、樹根、腐殖土等雜物。筑堤材料采用河槽開挖的土料填筑，禁止采用淤泥、凍土塊、膨脹土及分散性土。填筑料應分層碾壓密實，填筑標準，粘性土的壓實度≥0.91。

3.2.5 岸坡穩定計算

岸坡穩定計算采用瑞典圓弧滑動法進行計算，依據地質勘察報告提供的地質參數，分別計算正常情況和非常情況下岸坡的穩定性，經過計算，岸坡穩定系數均滿足規范要求。

3.3 建筑物設計

3.3.1 龍澗節制閘加固工程

龍澗節制閘位于濟河樁號39+285處，設計為3孔，孔寬3.40 m，中墩厚1.10 m，邊墩厚0.80 m，閘墩高4.70 m，閘墩為漿砌石結構，閘底板為鋼筋混凝土結構，長8 m，設胸墻，閘孔高3.20 m，上部為啟閉閘房，柱子支撐，閘門為鋼閘門，螺桿啟閉機，閘門尺寸為3.40 m×3.20 m，現狀節制閘上下游連接段，均為漿砌石結構，上游原扭曲面長12 m，護坡長6 m，底部采用漿砌石結構，下游消力池長12 m，池寬12.40 m，池深0.90 m，護坦厚0.50 m，海漫長20 m，防沖槽長6 m，由于上下游連接段損毀、出現裂縫，消力池歷經多年運行出現沖坑及局部淘刷嚴重，閘門啟閉不靈活，螺桿彎曲，啟閉機年久失修，閘房局部破損等。本次加固對其上下游連接段、消力池拆除重建，更換閘門及啟閉設備，維修閘房等工程。

3.3.2 生產橋設計

本次治理段由于清淤擴挖主河槽，導致部分橋梁建筑物不能滿足交通要求，需拆除重建生產橋7座。橋梁的設計荷載標準按照現狀道路的標準確定，生產橋為公路Ⅱ級。橋面凈寬為4.50 m，橋梁單孔跨徑為8 m、孔數為3孔。

橋梁上部結構根據道路情況、橋梁的設計荷載標準、橋梁跨徑、施工條件等，按照國家交通部門出版的公路橋涵標準圖集來選用合適的結構，下部結構采用鉆孔灌注樁。

3.3.3 排澇涵閘工程

本次設計拆除重建和新建排澇涵閘10座，排澇涵閘根據其排澇面積計算排澇流量確定涵閘結構尺寸，設計標準采用5 a一遇除澇標準，涵閘由上游連接段、箱涵段、閘室段和下游連接段組成。

3.3.4 排水涵管工程

治理段現狀共有排水涵管4處，為附近村莊居民生活排水口，均為較簡易的排水涵洞，無控制設施，涵管尺寸直徑為0.60 m，本次設計對其進行拆除重建，并新建村民生活排水涵管6處，涵洞洞徑結構尺寸統一按照0.80 m進行設計，出口設簡易閘門進行控制，采用鋼筋混凝土涵管結構型式，出口設手動螺桿啟閉機。

4 總結

對濟河進行治理，在設計標準情況下，保證保護區內居民生命財產安全；在超標準情況下，盡量減少洪澇災害。

［1］張毅.鄉寧縣鄂河河道治理工程設計［J］.水利規劃與設計，2013（7）.

［2］吳桐.白登河陽高縣王官屯段河道治理工程設計［J］.山西水利，2013（6）.

［3］潘士勇.蒙陰縣梓河治理工程設計［J］.水利建設與管理，2012（8）.

［4］左艷軍，趙明，張祥振.談對中小河流治理工程設計的建議［J］.河南水利與南水北調，2012（18）.

［5］王永生.烏河水庫工程設計簡述［J］.山西水利，2016（1）.

［6］蔣師.安徽省界首市界南河治理工程設計［J］.中國水運（下半月），2014（10）.

編輯：劉青

TV85

：B

：1673-8853（2017）05-0040-02

2017-03-16