千金河綜合工程治理與設計方案研究

2017-08-01 00:04:28周彬

陜西水利 2017年3期

關鍵詞：工程設計

周彬

（遼寧江河水利水電新技術設計研究院，遼寧沈陽110003）

千金河綜合工程治理與設計方案研究

周彬

（遼寧江河水利水電新技術設計研究院，遼寧沈陽110003）

千金河防洪體系存在河道淤積與岸坡防護問題，結合工程實際情況，提出河道清障工程與護岸防護工程治理方案，采用直立式格賓石籠擋墻護坡及護腳與石籠護墊護坡及格賓石籠網箱護腳作為護岸設計型式，采用理正軟件對堤防進行滲流與抗滑穩定分析，計算結果均滿足規范要求，工程實施后，經濟、社會、生態三方面效益顯著。

河流治理；護岸設計；滲流計算；穩定分析

0 前言

千金河為花園湖上游的主流，位于撫順市區南部，撫順市新撫區千金鄉境內。千金河發源于新撫區千金鄉唐力村的小林沖溝，分水嶺高程350 m，流域集水面積37.27 km2，河流長度12.9 km，河道比降8.1‰。

千金河目前防洪安全方面存在的主要問題有兩點，第一點是河道淤積問題，第二點就是岸坡防護問題。千金河上游河道來水挾帶泥砂進入湖區，水流速變緩，泥砂沉淀在入匯口段造成河道湖淤積，壅高了汛期洪水，造成河口段逢雨必遭災的惡性循環，每遇較大降雨將危及兩岸居民、工礦企業和交通干線的安全，千金河中下游局部河段淤積比較嚴重，雖然河道相對順直，但邊灘犬牙交錯，枯水年農民開墾耕地侵占河道，縮窄了行洪斷面。

同時千金湖沿岸無硬性工程防護岸坎，每經洪水沖刷淘刷，在河流頂沖部位兌岸現象十分嚴重，水土流失明顯。千金河上游支流比降較大，山洪直接沖兌入匯口河岸，造成河段陡坎林立，兌岸嚴重。因此亟需從河道清淤與河道護岸加固設計兩方面開展千金河治理工作[1-2]。

1 千金河綜合治理方案

按照《防洪標準》(GB50201-94)規定，防洪標準應定為10~20年一遇。根據防洪對象的重要性，參照《重點山洪溝防洪治理項目建設指導意見》，本次千金河防洪標準確定為10年一遇。抗震基本烈度Ⅵ度，地震加速度0.10 g，工程區最大凍深為1.40 m。

1.1 河道清障工程治理方案

河道清障工程以恢復河道主槽，擴大過水斷面，提高河道行洪排澇能力，增強水體流動性為主要目標。經現場查勘及了解，千金河中下游局部河段淤積比較嚴重，特別是花園湖口以上河道淤積更為明顯，丁家村及鄧爾村河段邊灘犬牙交錯，開墾耕地侵占河道，縮窄了行洪斷面。千金河現狀河寬較窄，下游河口段河寬13 m～24 m，中上游河段平均河寬不足10 m，局部現狀河寬僅為6 m[3]。

結合區間護岸工程的建設，對河道內淤積的砂礫、亂石、雜物進行清理疏挖。清障范圍為河道中心線樁號K0+000~K1+600，K3+200~K4+900及K5+790~K7+890共計3段5.4 km。本次設計對該段河道進行清障與否進行方案比較，根據河道淤積對水面線影響、清障工程費用、護岸工程費用等因素，進行技術經濟比選。

方案一：保持K0+000~K1+600河道按現狀河底，局部切灘，清淤土方沿河填筑。

方案二：將K0+000~K1+600段河道按設計河底進行清淤，控制清障河底寬為20 m。方案比較水面線計算見圖1。

經水面線計算可以看出，K0+000~K1+600河段河道清淤與否對水位影響很大，影響范圍至其上游K2+800左右，清淤與否影響水位差約為0.69 m，水位差最大處為1.28 m。方案比較成果見表1。

表1 K0+000~K1+600段河道清淤方案比較成果表

經方案比較可以看出，方案一對上游洪水無疏導作用，無法降低上游水位，增加了護岸工程量，增加了工程總投資。方案二雖然增加清障工程投資，但降低上游2.8 km區間洪水位，減少了護岸工程量，降低了總投資。此外，方案二降低了南花園湖河口段洪水位后，使該河段防洪能力得到大幅提高，并使區間內澇排泄更加順暢，增加區間防洪排澇效益。因此，根據本次方案技術經濟比較成果，會同新撫區、千金鄉相關人員溝通商議后，本次設計擬采用方案二，將K0+000~K1+600段河道按設計河底進行清淤，控制清障河底寬為15 m~20 m。

1.2 護岸工程治理方案

為保護岸坎安全，防止土地沖兌，對左岸村屯重點防護段及右岸迎流頂沖段可能發生沖刷破壞的岸坡進行岸坡防護。左岸護岸保護對象包括人口和耕地，設計坡頂高程與十年一遇設計水位基本齊平或略高于設計水位，右岸村屯離河較遠且高程較高，保護對象是河槽岸坎，坡頂防護至現狀坡頂高程，當坡頂高于設計水位時，設計坡頂高程與設計水位基本齊平，兩岸坡腳高程與設計清障河底齊平[4]。

護岸工程分別位于南花園湖河口、千金村、丁家村、鄧爾村及唐力村河段，共計9段總長6.91 km。

2 護岸工程設計

2.1 水面線計算

選取千金河入花園湖口斷面作為本次水面線計算的起始斷面，起點水位采用中楊柏河水面線成果，千金河入花園湖口斷面10年一遇洪水位95.18 m。千金河10年一遇洪峰流量為198.1 m3/s。

道和橋梁處均采用能量方程法，能量方程的基本形式為：

式中：Z1Z2為上下游斷面的河底高程（m）；Y1Y2為上下游斷面的水深（m）；V1V2為上下游斷面的水流平均流速（m/s）；he為能量水頭損失（m）；α1α2為修正系數；L為上下游斷面之間的河道長度（m）；Sf為上下游斷面的摩擦比降；C為河道的擴散或收縮損失系數；g為重力加速度（m/s2）。

千金河水面線計算成果見表2。

2.2 護岸工程斷面設計

圖2千金河水面線計算成果示意圖

護岸工程斷面結構分為兩種型式，均為生態石籠護坡、護腳。南花園湖橋上游已建防護工程為漿砌石直立擋墻工程，為保持上下游左右岸整體結構型式協調，設計采用直立式格賓石籠擋墻護坡及護腳[5]。

格賓石籠共四層，單層厚度1.0 m，上部三層為護坡部分，底部一層為河底以下護腳部分，四層格賓石籠自上而下寬度分別為1.0 m、1.5 m、2.0 m、2.5 m，石籠底部鋪設350 g/m2土工布及10 cm砂礫墊層。南花園湖橋上游段石籠護岸頂高程為97.0 m，護腳頂高程為94.0 m，橋下游段石籠護岸頂高程為96.0 m，護腳頂高程為93.0 m。墻后回填河灘開挖砂礫土料，在墻頂與開挖線之間形成岸頂平臺，平臺與石籠護岸頂高程齊平，平臺上鋪填30 cm種植土，并播撒草籽，進行植物防護，種植單排灌木，種植間距1.0 m。南花園湖橋兩岸岸坡防護工程典型斷面見圖3。

圖3K0+000南花園湖橋段護岸工程典型斷面圖

其他重點區段岸坡防護工程采用石籠護墊護坡及格賓石籠網箱護腳。設計坡頂高程與十年一遇設計水位基本齊平或略高于設計水位，右岸保護對象主要為耕地，坡頂防護至現狀坡頂高程，當坡頂高于設計水位時，設計坡頂高程與設計水位基本齊平，兩岸坡腳高程與設計清障河底齊平。采用30 cm石籠護墊護坡，坡比1∶2.0。1 m×1 m格賓石籠網箱護腳。護坡及護腳石籠底部均鋪設350 g/m2土工布及10 cm砂礫墊層。坡頂設1 m石籠護墊壓頂，規格同護坡石籠。石籠護墊及格賓石籠為廠家成品，設計為6.0 m、7.0 m等整數長度規格，方便施工及采購。其他重點區段岸坡防護工程典型斷面見圖4。