鹽城市黃河故道治理工程設(shè)計(jì)探討

唐大偉

（江蘇省水文水資源勘測局常州分局，江蘇 常州 213000）

河水泛濫將會(huì)對沿岸城鎮(zhèn)的發(fā)展、居民的生活造成嚴(yán)重影響。張防修等［1］從黃河淤積角度分析，研究不同治理方案下河道沖淤特征；李勇［2］、田勇等［3］通過定量計(jì)算的方法對黃河治理方案進(jìn)行研究，并針對黃河泥沙特征提出了研究展望；河道疏浚工程可提高河道過水?dāng)嗝妫黾雍拥佬泻檫^水的能力，是河道治理工程中常用的措施［4-5］；河道岸坡穩(wěn)定性也是河道安全的一個(gè)重要因素，這在河道下游軟土堆積區(qū)更為明顯［6-7］。目前常用的護(hù)岸結(jié)構(gòu)包括：混凝土護(hù)岸、格賓石籠護(hù)岸等［8-10］。

1 工程概況

黃河故道全長496km，是一條 “懸河”，河床高出兩側(cè)地面4～6m，有些地段達(dá)8m。流域表層為5～10m厚的黃泛沉積物，以細(xì)沙和粗粉沙為主，產(chǎn)狀水平，層理清晰，層厚較淺。鹽城市黃河故道區(qū)域西起鹽淮交界、北至黃河故道堤防～X304～中山河北堤，南至X208～張弓干渠北側(cè)高堤～中山河南堤，東至海口。根據(jù)地形測量圖區(qū)域總面積236.6km2，其中中泓水面7.6km2，灘地面積30.3km2，堆堤面積198.7km2。

2 河道工程設(shè)計(jì)

2.1 河道斷面

黃河故道地涵～中山河閘段干河河道斷面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：河底高程-2.0～-2.5m，河道底寬30～50m，河坡1∶4。同時(shí)，為防止行洪和船行波沖刷，危及堤防安全，在大有鎮(zhèn)區(qū)新建防洪墻段設(shè)置青坎，根據(jù)工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及邊坡穩(wěn)定計(jì)算，本次設(shè)計(jì)青坎寬度20m。

中山河閘閘下港道原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)底寬70m，底高程-2.0m，河坡1∶4，由于缺乏沖淤保港水源，導(dǎo)致閘下港道淤積，現(xiàn)狀標(biāo)準(zhǔn)約為底寬50m，底高程-0.5m，根據(jù)建成以來實(shí)際運(yùn)行情況，結(jié)合沖淤保港水源以及防洪排澇需要，本次整治閘下港道標(biāo)準(zhǔn)為底寬60m，底高程-1.0m，河坡1∶4。

河道分段設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如表1，河道設(shè)計(jì)典型設(shè)計(jì)斷面如圖1。

表1 河道橫斷面設(shè)計(jì)成果

圖1 干河河道典型設(shè)計(jì)斷面

2.2 圍堰及排水溝

2.2.1 圍堰

根據(jù)地形情況及分段土方量，排泥場堆高一般2.0m。根據(jù)規(guī)定要求，圍堰高度由式（1）確定：

式中 hy為排泥場圍堰高度 （m）；hd為排泥場最終堆土高度（m）；h1為波浪爬高（m）；h2為安全超高（m）。經(jīng)計(jì)算圍堰高度hy=2.0＋0.5＋0.5=3.0m。

排泥場圍堰設(shè)計(jì)外坡1∶2.5，內(nèi)坡1∶2.5，頂寬2m堰高2.0～3.0m。排泥場每隔200m設(shè)一道子堰，設(shè)計(jì)邊坡1∶2，頂寬1m，高度2m。

2.2.2 排水溝

為了保證排泥場退水通暢，在堆土區(qū)外側(cè)設(shè)計(jì)排水溝，斷面溝深2.0m，底寬2.0m，邊坡1∶2。

排水溝斷面如圖2。

圖2 排泥場圍堰斷面

2.3 排水口

本次參照可研階段審查意見，細(xì)化棄土區(qū)排水口設(shè)計(jì)。排水口位于地面相對高程1.0～3.0m位置，在圍堰2m寬平臺(tái)中間設(shè)置兩道2.9m×0.5m木閘門，平臺(tái)底部設(shè)C20混凝土底板，平臺(tái)兩側(cè)設(shè)磚砌護(hù)底、護(hù)坡。排水口兩側(cè)設(shè)磚砌擋土墻，擋墻底部設(shè)C20混凝土底板。

2.4 河道疏浚工程設(shè)計(jì)

本工程所涉及6座泵站均為原址拆建，其中雙龍港翻水站、南干翻水站及三新河翻水站站址位置距離黃河故道主泓較遠(yuǎn)，故道側(cè)引河長度較長，而北干翻水站等其余3座泵站均臨近故道主泓布置，故道側(cè)引河較短。根據(jù)現(xiàn)狀引河實(shí)測斷面，龍港翻水站、南干翻水站及三新河翻水站故道側(cè)引河淤積較為嚴(yán)重，現(xiàn)狀難以滿足引排水需要，其余3座泵站故道側(cè)引河較短，土方開挖列入護(hù)坡防護(hù)土方開挖中。

涵閘16座，其中15座涵閘均為原址拆建，1座進(jìn)水閘（新建支渠進(jìn)水閘）為加固工程。其中眾興排澇洞臨近故道主泓布置，故道側(cè)引河較短，土方開挖列入護(hù)坡防護(hù)土方開挖中；根據(jù)現(xiàn)狀引河實(shí)測斷面，其余14座拆建涵閘故道側(cè)引河淤積較為嚴(yán)重，現(xiàn)狀難以滿足引排水需要，需適當(dāng)疏浚。

對3座泵站及14座涵閘，故道側(cè)引河適當(dāng)浚深、浚寬，各建筑物故道側(cè)引河疏浚標(biāo)準(zhǔn)如表2。

表2 支河口疏浚標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)

2.5 支河口

拋石防護(hù)范圍根據(jù)水流、波浪特性和地形地質(zhì)條件，以支河口圓裹頭向黃河故道方向和支河側(cè)方向一定范圍內(nèi)加強(qiáng)。圓裹頭頂面半徑R=10m，黃河故道側(cè)單側(cè)防護(hù)長50m，支河口側(cè)防護(hù)長15～50m。頂面護(hù)至現(xiàn)狀灘面，底部護(hù)至河底。防護(hù)形式為60cm厚拋石，下設(shè)230g/m2土工布1層，護(hù)腳寬度2m。邊坡坡比，支河側(cè)1∶3，黃河故道側(cè)1∶4。

本次除阜寧縣童營洞外接泵站，響水縣南干進(jìn)水洞距河口較遠(yuǎn)、新建支渠進(jìn)水洞為局部加固，未進(jìn)行拋石防護(hù)外。其余防護(hù)各支河口防護(hù)布置如圖3。

圖3 支河口防護(hù)布置

3 河道防洪工程設(shè)計(jì)

3.1 墻頂高程

防洪墻墻頂高程按照規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)水位5.2m，計(jì)算如式（2）：

式中 H頂為防洪堤堤頂高程（m）；H洪為設(shè)計(jì)洪水位（m）；Y為堤頂超高（m）；R為設(shè)計(jì)波浪爬高（m）；e為設(shè)計(jì)風(fēng)壅增水高度（m）；A為安全加高（m），取0.6m。

H洪=5.2m。

安全超高按照4級(jí)建筑物不允許越浪考慮，A=0.6m。

經(jīng)計(jì)算，風(fēng)壅高度e=0.005m，波浪爬高R=0.286m。

Y=0.286+0.005+0.6=0.891m。

H頂=5.2+0.891=6.091m，設(shè)計(jì)取用防洪墻擋浪頂高程6.10m。

3.2 防洪墻

防洪墻采用鋼筋混凝土懸臂式結(jié)構(gòu)。底板面高程3.00m，墻頂高程5.50m，墻頂1.1m高石材欄桿；考慮到擋浪并結(jié)合景觀要求，在墻后設(shè)置自嵌式生態(tài)擋浪花壇，花壇頂高程6.1m，頂寬1.5m；墻前設(shè)20m寬平臺(tái)，其中墻前5m平臺(tái)高程3.5m，其他3.0m。防洪墻按4級(jí)水工建筑物設(shè)計(jì)，基底摩擦系數(shù)取f=0.25，墻后回填土內(nèi)摩擦角取用28°。防洪墻結(jié)構(gòu)如圖4，穩(wěn)定計(jì)算成果如表3。

圖4 防洪墻結(jié)構(gòu)

表3 防洪墻穩(wěn)定計(jì)算成果

經(jīng)計(jì)算，防洪墻穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

3.3 連接堤

連接堤長65m，采用土堤，堤頂寬4m，堤頂高程5.5m（與防洪墻墻頂同高），坡比1∶2，堤頂設(shè)自嵌式生態(tài)擋浪花壇，花壇頂高程6.1m，頂寬1.5m，堤身壓實(shí)度不小于0.91。連接堤斷面如圖5。

圖5 連接堤斷面

4 結(jié)語

結(jié)合黃河故道鹽城段的特征，在現(xiàn)場調(diào)查的基礎(chǔ)上進(jìn)行河道斷面設(shè)計(jì)，從河道行洪斷面設(shè)計(jì)、圍堰、排水溝、排水口、支河口、清淤疏浚及防洪墻工程進(jìn)行河道治理工程設(shè)計(jì)。由于治理段工程較長需進(jìn)行分段設(shè)計(jì)；在河道淤積嚴(yán)重的區(qū)域需進(jìn)行疏浚處理，從而保證河道的行洪能力。