左權水系連通工程護岸工程設計研究

田貴海

（山西省晉中市水利建筑工程總公司,山西 晉中 030600）

1 引言

河道水系綜合治理工程建設是一項復雜的工程,涉及生態、環保、經濟、水利等多個方面的因素［1-3］。為改善河道水環境和防洪現狀,進行河道連通工程建設以及護岸工程建設是非常必要的。傳統的河道護岸工程往往采用漿砌塊石、混凝土護岸等護面材料,在一定程度上改善了河道沖刷以及防洪現狀。然而,隨著生態、環保理念不斷深入人心,傳統的護岸方式已經無法滿足現狀需求。因此,需要提出更具備生態理念的護岸方式,再保證河道行洪安全的同時應當具備一定的生態效果、觀賞效果,從而充分發揮城鎮河流的景觀、生態、環境效益［4-6］。

2 流域概況

清漳西源是山西省內清漳河最大的支流,河流總流域面積1568 km2,河長104 km,在左權境內流域面積1158 km2,河長70 km,平均縱坡6.3‰,河谷寬約200 m~400 m,河床寬50 m~100 m,流域內有石匣水庫控制性中型水庫一座。河道多年平均徑流量為5726 萬m3,河道已治理長度13.5 km,未治理長度為44.5 km。清漳西源的主要支流有：白堠河、小嶺底河、枯河、十里店河、龍則河等。

3 河流現狀

3.1 農村河道淤積堵塞嚴重,影響度汛安全

隨著人口的不斷發展,河道沿線受人類活動的影響越發嚴重,沿岸部分居民侵占河道開墾建廠,或者在河道中設置各種攔水設施,導致河道縮窄、淤積現象嚴重,在部分岸段形成阻水群,且擠占現象逐年嚴重。

3.2 防洪標準低,主槽不穩定

由于河道沿岸不同區域發展先后的差異,農村段防洪標準并不統一。村莊附近大部分有較為系統的堤防設施,采用漿砌塊石擋墻型式；非村莊段目前主要以土坡型式為主,防洪標準不高。過村莊段的堤防大部分是20 世紀80 年代后期通過群眾投勞修筑,存在岸線不整、局部侵占河道等問題,堤防高程基本至多只能達到5 年一遇的設防標準。

清漳河及清障西源由于河道較寬,河道內河灘地較多,由于缺失必要的主槽防護工程,主槽常常擺動不定,即使比較小的洪水也會給沿線群眾造成較大財產損失。

3.3 已建護岸生硬,生態效果差

清漳河干流及支流部分河道兩側已建護岸,已建護岸均采用直立式漿砌塊石擋墻。已建護岸外觀非常生硬,一方面阻止了兩岸居民親水的可能性；另一方面隔斷了護坡后土體與水體之間的交融通道,并且加速了水流的流速,對河道底部造成了一定的沖刷。根據現場調研可知,大范圍的采用直立式漿砌塊石擋墻,不利于河道內原本蜿蜒曲折生境的培育。

3.4 農村污水直接排進河道

由于經濟的快速發展和人們生活水平的提高,生活污水的大量排放,外加農業面源污染,致使清漳河干流和西源存在不同程度的污染,如果不改變現狀,勢必造成地區生態水環境惡化。

清漳西源上有石匣水庫,石匣水庫為左權縣縣城居民生產生活用水的主要水源；下游河北省邯鄲市與河南省安陽交界處修建有岳城水庫,岳城水庫灌溉農田220 萬畝,并向邯鄲、安陽兩市提供部分工業及生活用水。左權河流水質的情況對石匣水庫、下游漳河及岳城水庫的水質有著重要影響,在左權縣實施截污控污和生態治理非常必要。

4 護岸形式分析

4.1 干流護岸形式

4.1.1蒿溝—石匣水庫段

本工程治理段位于左權縣清漳西源左權縣境內石匣水庫上游,治理段北起蒿溝村,南至石匣水庫,河道全長17 km；由于石匣水庫上游段屬于清漳河濕地公園范疇,因地制宜,對未防護段耕地采取防沖不防淹的設計理念,增設主槽防護工程。過村段堤防采用10 年一遇,主槽防護無設計標準,從河底防護至地平。

生態護坡的型式進行防護,對過村段設置蓄水面,逐步實現人水和諧的目標。

工程治理內容為新建主槽護岸、新建護村段堤防、原有堤防加固、河道疏浚工程等。本次工程新建主槽護岸總長4985 m,新建護村段堤防長度205 m。

主槽護岸布置在縱斷上盡量依原河堤布置。橫斷面采用生態袋+工程連接扣,內置水生植物草籽,增強護坡的整體性和穩定性。

圖1 生態袋護坡斷面圖

對全段17 km主河槽進行疏浚,保障水體的連接性。

河道綜合整治17 km,治理段為石匣鄉蒿溝村至石匣水庫,其中新建主槽護岸總長4985 m,新建護村段堤防長度205 m,共投資1543.1 萬元。

4.1.2左權縣縣城—下交漳段

（1）防洪標準

本段河道兩側為村莊及農田,保護區內有21 個村莊約1.5 萬人。根據《防洪標準》（GB 50201-2014）和《堤防工程設計規范》（GB 50286-2013）,左權縣清漳河西源段的防洪標準為農村段10年一遇,堤防級別為5級。

（2）設計堤防型式

堤防加固段

①對現有漿砌石岸墻加固段,現狀堤頂低于設計堤頂高程漿砌石堤防,采用采用C25 混凝土在原斷面頂面加固至設計堤頂高程,原堤防基礎順直段埋深不滿足抗沖刷要求的應增設格網石籠護腳,厚0.5 m,寬5.0 m。堤防加固加高長度（兩岸）為1.63 km。見圖2。

圖2 現有漿砌石岸墻加固

②格網石籠斜坡式堤防

新建格網石籠斜坡式堤防,采用4 m×1 m×0.5 m格網石籠砌筑,斜坡坡比為1∶2,基礎采用同規格格網石籠砌筑,基礎伸入堤岸坡腳1.5 m,斜坡式護岸下設反濾土工布。新建堤防總長2.69 km。見圖3。

圖3 新建格網石籠斜坡式岸墻

③漿砌石重力式堤防

新建漿砌石堤防其結構采用M10 漿砌石重力式,岸墻臨水側坡比1∶0.4,背水側坡比1∶0.1,斷面尺寸為頂寬0.5 m,底寬2.25 m,高度為2.5 m,基礎伸入堤岸坡腳1.5 m。新建堤防總長96 m,主要位于馬家樓村上游。見圖4。

圖4 M10漿砌石重力式岸墻

④格網石籠重力式主槽岸墻

格網石籠重力式主槽岸墻結構為背水側直立,臨水側錯臺式砌筑,邊坡1∶0.5。斷面尺寸為頂寬1 m,底寬1 m~2.5 m,高度為2.5 m~4.5 m,基礎伸入堤岸坡腳1.5 m,背后鋪設反濾土工布。新建堤防總長6.34 km。

圖5 格網石籠重力式主槽岸墻

（3）岸坡防沖設計

經計算,順直段堤腳最大沖刷深度為1.04 m,彎道凹岸堤腳的最大沖刷深度為3.81 m,根據地基條件,從工程安全等方面考慮,基礎埋深1.5 m；彎道凹岸堤腳設水平、柔性防沖設施,防沖設施采用500 mm厚格網石籠護腳,防護寬度5 m。彎道凹岸格網石籠護腳位置為樁號Z15+086.41~Z15+503.38段和樁號Z22+446.10~Z22+649.40段,總長度為0.63 km。

4.2 清漳西源一級支流

本次整治的一級支流共7條,主要采護岸型式為以下三種。

生態袋護坡：主槽護岸布置在縱斷上盡量依原河堤布置。橫斷面采用生態袋+工程連接扣,內置水生植物草籽,增強護坡的整體性和穩定性,見圖6。

圖6 生態袋護坡斷面圖

生態砌塊護岸：采用單式梯形斷面,堤防型式為土堤,河道底寬21 m,邊坡1∶1.5,結構型式自上而下為100 mm厚水工種植磚、200 mm厚種植土,見圖7。

圖7 水工植草磚護坡斷面圖

格網石籠重力式主槽岸墻：格網石籠重力式主槽岸墻結構為背水側直立,臨水側錯臺式砌筑,邊坡1∶0.5。斷面尺寸為頂寬1 m,底寬1 m~2.5 m,高度為2.5 m~4.5 m,基礎伸入堤岸坡腳1.5 m,背后鋪設反濾土工布,見圖8。

圖8 格網石籠重力式主槽岸墻

5 結論

清漳西源整治工程中充分結合了生態環保理念,在河道護岸工程中主要采用了生態袋護坡、格網石籠護坡、水工植草磚護坡等新型、生態護岸形式,同時,針對部分采用漿砌塊石治理的河段,采取加固措施,以保證河道行洪安全。河道治理工程所采用的生態護岸具有良好的生態環境效益,也保證了河道安全,為城市宜居水生態環境建設提供了條件,可為類似河道治理工程提供參考。