凡河鐵嶺新區(qū)段河道整治分析

邵 薇

(遼寧省水利水電科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，沈陽(yáng) 110003)

1 概 述

凡河位于遼寧鐵嶺縣，全段河長(zhǎng)16.8km，流域基本呈東西走向，河流長(zhǎng)度102km，建有大型水庫(kù)——榛子嶺水庫(kù)，距河源40.7km，水庫(kù)以下山間谷地較為開(kāi)闊，兩岸耕地以玉米、水稻為主，是鐵嶺縣乃至遼寧省的重點(diǎn)商品糧產(chǎn)地。凡河流域內(nèi)多山并且山勢(shì)陡峭，干流較短，洪水、枯水流量相差較大，據(jù)30年余年資料統(tǒng)計(jì)，流量大時(shí)達(dá)2390m3/s，而枯水時(shí)卻經(jīng)常接近斷流。榛子嶺水庫(kù)修建后對(duì)調(diào)節(jié)凡河下游河道的流量發(fā)揮了很大的作用，但由于其位于河道上游，對(duì)下游區(qū)間洪峰以至于遼河的錯(cuò)峰作用甚小，因此在市種畜場(chǎng)以下河段防洪任務(wù)依然很重。凡河河道生態(tài)治理工程主要施工項(xiàng)目有：堤防工程、護(hù)坡及護(hù)岸工程、清障工程、穿堤建筑物工程、道路工程。通過(guò)本工程可以提高河道防洪標(biāo)準(zhǔn)，減輕洪水威脅，

2 河道現(xiàn)狀與存在問(wèn)題

2.1 河道現(xiàn)狀

新區(qū)水利工程均在凡河的下游平原地帶，縱斷面比降和流速都相對(duì)較小，河道淤積明顯，河曲也很發(fā)育，由京哈鐵路橋至遼河口段大的彎道有9處[1-2]。

凡河河道在京哈鐵路橋以上無(wú)堤。凡河平原段鐵路橋下河道比下降0.26‰，由于上游洪水匯流快，下游遼河洪水頂托嚴(yán)重，洪水期使此段水位雍高。由于凡河下游沿岸人口密集，城鎮(zhèn)集中，從鐵路橋至遼河匯流口建起了防洪堤20.6km，其中左堤10.2km(回水堤左岸6km)，右堤10.4km(回水堤5km)。102公路橋以下河段現(xiàn)有防洪標(biāo)準(zhǔn)為回水段20a一遇，凡河10a一遇。凡河下游現(xiàn)有堤防堤線曲折，堤距寬窄不一，并且堤身斷面瘦小，回水段堤防頂寬5m，凡河段堤防頂寬2m左右。堤距最窄處不足100m。現(xiàn)有河道流心距為16.8km。

2.2 存在問(wèn)題

凡河河道存在的主要問(wèn)題是：凡河下游目前的防洪標(biāo)準(zhǔn)是10a一遇，遼河回水段20a一遇洪水，由于下游修建新城區(qū)，遠(yuǎn)不能滿足城市防洪要求，防洪標(biāo)準(zhǔn)亟待提高。

3 防洪標(biāo)準(zhǔn)及堤線布置

3.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)

凡河下游河道堤防的防護(hù)對(duì)象為鐵嶺市新城區(qū)。根據(jù)鐵嶺市總體規(guī)劃，新區(qū)建成后市、縣二級(jí)政府均遷往，新區(qū)面積25km2，人口20萬(wàn)人，為中等城市，城市等別為三等。

根據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》CJJ50—92中第2.1.2條和中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB50201—94《防洪標(biāo)準(zhǔn)》中第2.0.1條規(guī)定，鐵嶺新城區(qū)和凡河的防洪標(biāo)準(zhǔn)分別為50-100a一遇和50a一遇，遼河回水段與城市段遼河防洪標(biāo)準(zhǔn)相同為100a一遇洪水(P=1%)。

3.2 規(guī)劃原則

根據(jù)河道現(xiàn)狀及防洪設(shè)計(jì)要求，在凡河下游102公路橋以下修筑防洪堤，堤防工程最大限度地與城市建設(shè)相結(jié)合。3+000-14+745段采用50a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，遼河回水段0+000-3+000采用100a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 堤線布置

凡河現(xiàn)有河道蜿蜒曲折，在規(guī)劃范圍內(nèi)有大的彎道9處，結(jié)合新區(qū)整體規(guī)劃，利用其優(yōu)美的自然景觀，對(duì)鐵路橋下游彎段和擬建的高速鐵路下游彎段進(jìn)行裁彎，其余均隨彎就彎，最大限度地保持河道現(xiàn)有河勢(shì)，同時(shí)減少河道土方開(kāi)挖量。左、右岸堤線隨彎就彎與主河道平行，二岸堤防的內(nèi)側(cè)堤肩距離采用350m。

該段河道蜿蜒曲折，現(xiàn)有河道流心距為16.8km，規(guī)劃后河道裁彎2處，流心距14.75km。規(guī)劃左堤長(zhǎng)度14.26km，右堤長(zhǎng)度14.23km。

3.4 河道縱斷面

河道縱斷面結(jié)合河道現(xiàn)有情況，同時(shí)考慮滿足非汛期由凡河向蓮花湖供水的需要確定， 0+000-10+000段河道比降0.262‰，10+000-14+745段河道比降0.632‰。

3.5 河道橫斷面

規(guī)劃的河段為復(fù)式斷面，主槽開(kāi)挖成梯形斷面，主槽上開(kāi)口采用220m，邊坡1∶2.5，坡面采用植草磚護(hù)砌。

3.6 堤防型式

堤防類型的選擇要根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件、當(dāng)?shù)夭牧稀⒗弥鞑坶_(kāi)挖土料和現(xiàn)有堤防拆除土料填筑土堤，堤防采用梯形斷面，堤頂按城市總體規(guī)劃為生活道路，根據(jù)堤防工程設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)范，主堤頂寬≥8m，次堤頂寬≥6m[3]。根據(jù)凡河下游的具體情況，考慮到防洪搶險(xiǎn)和休閑旅游的需要，頂寬采用10m。

4 水面線推算

4.1 基本資料

4.1.1 河道斷面

推求水面線時(shí)采用規(guī)劃斷面，主槽為梯形，開(kāi)口寬為220m，邊坡為1∶2.5，采用植草磚護(hù)砌。

4.1.2 河道糙率

規(guī)劃后河道順直，斷面規(guī)則，主槽底為砂質(zhì)，床面較平整，邊坡為植草磚護(hù)砌。邊灘平面順直，為鋪設(shè)方磚的人行路及草坪，縱斷平順整齊，無(wú)影響行洪的植物，據(jù)此查《水利計(jì)算手冊(cè)》，主槽糙率為0.025，其它糙率為0.030[4]。

4.1.3 起調(diào)水位及設(shè)計(jì)流量

凡河匯入遼河的匯流口位于遼河大斷面L165處，根據(jù)遼寧省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院所推算的遼河水面線成果， L165斷面50a和100a水位分別為54.34m和54.81m，20a起調(diào)水位及凡河設(shè)計(jì)遼河相應(yīng)水位均由L165斷面內(nèi)插并參考上游鐵嶺水文站水位流量關(guān)系確定，各種頻率的遼河設(shè)計(jì)凡河相應(yīng)、凡河設(shè)計(jì)遼河相應(yīng)的流量及水位資料如表1所示。

表1 起調(diào)水位及設(shè)計(jì)流量成果表

4.1.4 河道交叉建筑物

1)跨河建筑物

凡河102公路橋下游河道現(xiàn)有跨河橋梁6座，即102公路橋、高速公路橋、京哈鐵路橋、大凡河橋、小凡河橋和入河口跨河橋。

2)攔河建筑物

在城市總體規(guī)劃中,鐵嶺新領(lǐng)域需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)和諧統(tǒng)一的城市風(fēng)格系統(tǒng)．要求凡河和蓮花湖之間通過(guò)運(yùn)河連接使水流成為整體并流動(dòng)起來(lái)。

在樁號(hào)10+000處修建一道充氣橡膠攔河壩，在非汛期凡河水面抬高后，將凡河水引入如意湖，并通過(guò)天水河向蓮花湖輸水，這樣既能使如意湖、蓮花湖水源有保證，又能使兩湖及天水河流動(dòng)起來(lái)，使凡河、如意湖、天水河與蓮花湖一道成為賞心悅目的亮麗景觀帶[5-6]。

4.2 凡河水面線推求

4.2.1 回水長(zhǎng)度計(jì)算

回水計(jì)算時(shí)采用遼河設(shè)計(jì)、凡河相應(yīng)與凡河設(shè)計(jì)、遼河相應(yīng)推求二條水面線，其交點(diǎn)即為回水終點(diǎn)，二條水面線的外包線為凡河回水水面線。

根據(jù)規(guī)劃后的河道斷面，按照能量守恒方程，推求各頻率回水段水面線結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

表2 P=1%凡河設(shè)計(jì)回水計(jì)算成果表

表3 P=2%凡河設(shè)計(jì)回水計(jì)算成果表

4.2.2 主槽標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

根據(jù)水面線推求結(jié)果可以看出，20a一遇洪水邊灘水深基本在0-0.5m，認(rèn)為20a后的標(biāo)準(zhǔn)洪水不會(huì)從主槽流出。

4.3 堤頂超高及高程

按堤防工程有關(guān)規(guī)范規(guī)定要求，計(jì)算結(jié)果P=1%時(shí)堤頂超高值為2.06m，P=2%時(shí)堤頂超高值為1.73m而規(guī)劃遼河回水段及凡河段堤頂超高值均取2m。

4.4 規(guī)劃河道標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)核

規(guī)劃河堤頂高程采用100a一遇洪水位加0.5m超高程，通過(guò)對(duì)各頻率的設(shè)計(jì)成果比較可以看出，規(guī)劃采用的河道防洪標(biāo)準(zhǔn)介于50a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)和20a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)之間，采用的堤頂高程比50a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)堤頂高程平均低0.9m，平均比20a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)高0.4m。

5 堤防設(shè)計(jì)

5.1 堤型與堤頂結(jié)構(gòu)

基于的原則措施適應(yīng)當(dāng)?shù)貤l件和使用本地材料,采用主槽開(kāi)挖土料和現(xiàn)有堤防拆除土料填筑堤防，堤防采用梯形斷面，兩側(cè)邊坡不固定，迎水坡水平長(zhǎng)度50m，背水坡水平長(zhǎng)度30m，兩側(cè)邊坡均隨著堤高由高變低，邊坡由陡變緩。考慮到樊凡河下游穿過(guò)新城區(qū)，結(jié)合旅游和防洪搶險(xiǎn)需要，堤防頂寬采用10m。

5.2 筑堤材料與土堤填筑標(biāo)準(zhǔn)

土堤填筑前清除表面樹根、草皮等雜質(zhì)，清基平均厚度30cm。筑堤土料均為主河槽開(kāi)挖料及現(xiàn)有堤防拆除土料，與階地表面土質(zhì)基本相同，根據(jù)地質(zhì)勘察資料確定為低液限黏土。

依據(jù)堤防工程設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定，黏性土的填筑標(biāo)準(zhǔn)按壓實(shí)確定，壓實(shí)按二級(jí)路堤標(biāo)準(zhǔn)確定為0.92。根據(jù)對(duì)土料進(jìn)行壓縮試驗(yàn)及擊實(shí)試驗(yàn)確定其設(shè)計(jì)干容重采用1.50t/m3，最優(yōu)含水量20%。

5.3 堤防穩(wěn)定計(jì)算

由于凡河堤防斷面與兩岸城市主干道相結(jié)合，堤頂寬度大，邊坡緩，多緩于1∶15，其滲透穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定均不存在問(wèn)題，不需進(jìn)行計(jì)算。

6 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)河道整治措施，使凡河河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)得到提高，可減免沿河兩岸洪澇災(zāi)害的發(fā)生，大大降低了洪水對(duì)河道兩側(cè)耕地及人民生命財(cái)產(chǎn)的威脅，穿堤建筑物等措施實(shí)施后，對(duì)排除內(nèi)澇、緩解農(nóng)業(yè)用水矛盾等方面均起著至關(guān)重要的作用。工程建成后，規(guī)范的堤防、綠色的堤坡和與其配套的護(hù)堤林帶，不僅具有良好的水土保持作用，也美化了河道兩岸的自然環(huán)境，提高人民生活水平，具有極大的促進(jìn)作用。