中小型河流綜合治理設計與施工要點分析

高素霞

(建平縣水利局，遼寧朝陽122400)

中小型河流綜合治理設計與施工要點分析

高素霞

(建平縣水利局，遼寧朝陽122400)

受各方面條件制約，中小型河流大都未進行過綜合治理，洪災頻發，旱澇交替，區域水資源供需矛盾日漸突出，制約了農業經濟發展和新農村建設。文章以黑水河河道綜合治理為例，闡述了本項目的河道清淤、河道清障、堤防工程設計、回水堤設計以及根據設計方案編制的施工組織設計要點，希望能夠給類似項目提供一些參考和依據。

中小河流;綜合整治;設計;一體化

1 工程概況

1.1 項目概況

黑水河屬老哈河一級支流，流域地形東部為丘陵山區，西部為老哈河河谷，東高西低，河道比降明顯不一，由于上游山區主河槽及支流比降大，平均比降為20.87‰的河段長25.66 km，占河道總長的2/3。下游河道平均比降為1.53‰的河段長12.43 km，占河道總長的1/3。

一遇暴雨帶來大量泥沙，上游大量泥沙都淤積在下游河床上，致使河床逐年抬高，現在的黑水河已成懸河。

下游黑水鎮西南關村、昌隆鎮章京營子村，河床已高出村莊屋頂2.5 m。上游的跨河橋設計橋高3.5 m，現在已不到1 m，如遇5 a一遇洪水，該橋無法行洪，洪水只能溢壩，決堤［1］。

1.2 水文情況

黑水河流域屬于大陸性氣候區，其特點是:四季分明，太陽輻射強烈，日照豐富，氣溫年、日差較大。黑水河系中小河流，沒有徑流觀測資料，屬于無資料地區，本次河道治理工程洪水計算采用1998年遼寧省水文手冊計算。10 a一遇洪峰流量為704.77 m3/s。

1.3 工程地質

黑水河下游堤防間距普遍為100 m左右，現僅存堤防低矮瘦小，其余部分堤段已不存在，堤防已遭到破壞嚴重。

河灘土質多為砂壤土和黏性土，堤基為二元土層結構，上部為透水性很小的低液限黏土，層厚不均;下部為透水性較大的砂礫石層。擬建堤址地質條件簡單，區域地質構造相對穩定，無不良地質現象［2－3］。

2 設計方案

本次設計治理河道長度為7 km，從黑水河下游河口至錦赤大橋以上1 km(L0+000～L7+000)。加固堤防總長度為7.645 km，從黑水河河口至三道溝止(見堤防平面布置圖)。

栽植灌木林帶護岸4.58 hm2。

左岸:筑堤范圍為 Z0+000～3+911，堤防全長3 911 m。

右岸:筑堤范圍為 Y0+000～3+734，全長3 734 m。

堤防結構型式:堤防工程按Ⅴ級設計。堤頂超高確定為1.0 m，堤防主體采用黏性土料(沙壤土)填筑，迎水坡坡度為1∶2.5，背水坡坡度為1∶2;堤頂寬度為4 m。

迎水坡、背水坡均采用種草生物護坡。栽植灌木護腳，寬度為5 m，護腳范圍為標準堤防段，長7 645 m。

3 河道清淤

3.1 河道淤積現狀

由于河道上游溝壑縱橫，上游幾乎沒有水保工程，造成大量水土流失，上游河道坡度很陡，下游河道比降很緩，加之周邊農民在河道內種植各種高桿作物，每到汛期，洪水攜帶大量泥沙都淤積在下游，淤積最嚴重的河段為三道溝至下游河口處，平均淤積深度為2.5 m，橋梁凈空已經不到1 m，無法滿足行洪斷面要求，必須予以清除［4－5］。

3.2 河道清淤方案設計

由于資金限制，不能將全斷面全部清理，本次設計只在重點地段清除一部分。

清淤范圍:自黑水河河口至上游L5+200處，平均比降為1.98‰。其中L0+000～L0+503，比降為3.08‰;L0+503～L3+183，比降為1.28‰;L3+183～L5+200，比降為3.57‰。

3.3 河道清障

在堤線附近，兩岸有林地2萬余株，有些林地正處于堤防基礎部位，必須進行清除，否則影響堤防修建;部分林木位于新建堤防內側，起到保護堤腳的作用，此部分林木予以保留［6］。經現場調查，共需要清除林木10 500株，保留林木1萬余株。

4 堤防工程設計

4.1 筑堤材料選擇及填筑標準

黑水河下游河道內淤積大量的粉質黏土、壤土、砂壤土，充分利用這些土料，不僅能就地取材，還能起到疏通河道的作用［7］。

黏性土按設計壓實度控制，設計壓實度按計算公式為:

黑水河堤防為V級堤防，壓實度≥0.90。

4.2 堤頂高程的確定

根據《堤防工程設計規范》(GB50286—98)規定，堤頂高程應按設計水位加堤頂超高確定。

根據最大風速及其風向等條件，本次設計選用了最不利斷面L15(2+378.89)進行堤頂超高計算。

計算采用《堤防工程設計規范》(GB50286—98)中的公式，計算成果詳見表1:

表1 堤防壩頂超高計算表

4.3 沖刷計算

黑水河河床多為粉質黏土和砂壤土，建堤后，改變了原河槽流態，其流速超過了河床的允許流速，將對堤腳產生沖刷。需設置護腳防止堤腳的沖刷破壞［8］。

從工程平面布置圖可以看到，黑水河整治后河道基本平順，沒有連續彎，則護腳沖刷計算只需驗算水流平行于岸坡這種情況即可。

采用《水力計算手冊》所列公式，選取最不利斷面L15進行計算。

水流平行于岸坡產生的沖刷公式:

沖刷深度計算結果:

根據計算的護腳沖深及地質情況、水流特性等因素，本工程河段的護腳采用生態灌木護腳。護腳寬度為5 m，灌木采用沙棘苗，株距1 m，株間采用梅花形布置。

4.4 回水堤設計

該河道治理范圍內有三條支流匯入黑水河，分別為一棵樹支流、興隆溝支流和三道溝支流。前兩條支流流量都很小，最大一條支流為三道溝支流，溝長量大，需要進行分析確定回水堤長度和高度［9］。

4.4.1 一棵樹支流

10 a一遇流量為63.17 m3/s，此處不布置堤防，所以不需要設回水堤。

4.4.2 興隆溝支流

10 a一遇流量為119.33 m3/s，通過錦赤公路下涵洞流入黑水河，此處也不需要布置堤防，所以不需要設回水堤。

4.4.3 三道溝支流

10 a一遇流量為403.22 m3/s，經第二章水文計算遭遇分析結果計算出設計水位，從而確定堤防高程，與從匯流斷面向上平拉回水堤防高度一致。

最終確定回水堤長度為:從黑水河左岸標準堤防與非標準堤防分界斷面Z3+911至三道溝上游339 m處止。三道溝右岸回水堤為Z4+617至三道溝上游367 m，堤防高度與左岸一致。

5 主體工程施工

5.1 堤防工程施工

5.1.1 堤基清理

料場開采及堤身加高填筑之前必須將表層雜物及不合格土等清除干凈。清除的雜土就近運至上游棄渣場填埋［10］。

使用推土機進行清基，清基深度為地面線下30 cm，清基邊界應在設計邊線外30～50 cm。

5.1.2 河道清淤

采用1.5 m3挖掘機鏟運土，將超出設計河底高程的多余土方按設計斷面進行挖除，用8 t自卸汽車運輸到指定地點卸除［11］。

挖除后的棄土一部分運至上游沙場的大坑中填埋，一部分運至下游老哈河兩岸的料場備用。

5.1.3 堤身填筑

5.1.3.1 填筑作業要求

1)地面起伏不平時，應按水平分層由低處開始逐層填筑，不得順坡鋪填。

2)堤防橫斷面上的地面坡度陡于1∶5時，應將地面坡度削至緩于1∶5。

作業面應分層統一鋪土、統一碾壓，并配備人員或平土機具參與整平作業，嚴禁出現界溝。相鄰施工段的作業面宜均衡上升，若段與段之間不可避免出現高差時，應以斜坡面相接［12－13］。

5.1.3.2 鋪料作業要求

1)應按設計要求將土料鋪至規定部位。

2)料厚度宜通過碾壓試驗確定。

3)輔料至堤邊時，應在設計邊線外側各超填一定余量，人工輔料宜為10 cm，機械鋪料宜為30 cm。

5.1.3.3 壓實作業要求

1)施工前應先做碾壓試驗，驗證碾壓質量能否達到設計壓實度，若已有相似條件的碾壓經驗也可參考使用。

2)分段填筑，各段應設立標志，以防漏壓，欠壓和過壓，上下層的分段接縫位置應錯開。

護腳灌木采用沙棘苗進行防護，株距2 m×2 m，每穴栽2株，栽植坑規格為0.6 m×0.6 m×0.4 m。草皮應選擇耐貧瘠的草，坡面整平后，即可進行草皮鋪設，草皮采用散鋪的方式，草皮覆蓋率為37%。鋪好后進行澆水［14］。

6 結語

建平縣黑水河整治工程作為遼寧西部防洪體系的重要組成部分，工程規模與標準直接關系到兩岸的防洪安全，該工程的實施，確保了黑水、昌隆兩鎮工農業生產的防洪安全，消除了長期以來阻礙本地區經濟發展的水患影響。

黑水河整治工程實施后，將提高建平地區的防洪抗災能力，為當地的經濟發展及人民生命財產提供保障，推動該地區的工、農業生產的健康發展，具有十分重大的現實意義。

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1007－7596(2014)07－0087－03

2014－02－17

高素霞(1974－)，女，遼寧朝陽人，工程師，從事水利工程移民工作。