北方某山区河道综合治理工程方案及初步探讨

郝红英

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津300250）

1 地形地貌

某山区河道地处北方低山丘陵区，工程区临近城区，地形较为平坦，地面高程524～543m，西高东低。现河床高程523～540m，两侧河漫滩一般高出河床1～2m；现状河道纵坡1∶200～1∶300。河道两侧大部分河段没有堤防，现有堤防年久失修。

2 地质条件

工程区的地层岩性主要为第四系松散层：①人工堆积物（rQ4）：主要为卵砾石、中砂、粗砂、砂壤土等，主要分布于人工堤防及河道内采砂场；②第四系全新统冲洪积（al＋plQ4）壤土，主要分布于河道右侧漫滩；③第四系上更新统冲洪积（al＋plQ3）：岩性为砾石、少量壤土，主要分布于河床及漫滩。

工程区最大冻土深度90cm。地震基本烈度为Ⅷ度。

3 防洪标准与河道规模

河道两岸保护区大部属于城区，保护区内人口12万人，耕地0.43万hm2。河道防洪标准确定为20a一遇，根据水文计算成果，相应洪峰流量2440m3/s。

4 工程总布置

为实现河道行洪的同时在滩地上营造水面景观的目的，在河床上布置行洪主槽和滩地蓄水池，形成两条平行的行洪通道。具体布置如下：

左、右防洪堤堤线依照现有堤线走向布置，两堤之间宽度480～530m；深槽靠右岸布置，底宽50m，深度2.3m；深槽左侧滩地上顺流向布置10个蓄水池，池宽120m，长300m，深1.55～0.6m；池首设分水口分流，主槽分水流量449.4m3/s，蓄水池进口分水流量50.4m3/s；考虑运行期池内清淤及检修时泄水的要求，蓄水池左侧滩地设置下池交通路1处，退水闸3个。

5 工程设计

5.1 防洪堤工程

堤防采用梯形断面，根据防洪交通及考虑城区规划道路的要求，确定左堤堤顶宽8m，右堤顶宽6m。堤防设计坡比根据筑堤土质条件、堤顶超高、边坡稳定计算结果及考虑施工方便、景观等因素综合确定。左、右堤迎水坡、背水坡坡比分别采用1∶3，1∶2.5。防洪堤顶高程按照20a一遇洪水位加堤顶超高确定。由于工程区内粘性土缺乏，外购土造价较高，筑堤填筑土料采用河道内开挖的砂砾石。

为防止冲刷对堤身的破坏，需对堤防迎水坡面进行防护。左侧堤防迎水坡面采用40cm浆砌石护砌；右堤和深槽之间滩地宽度较窄，结合深槽右岸防护，将滩地和岸坡一并护砌。采用30cm厚现浇混凝土材料进行防护。

5.2 扩挖深槽工程

现状主河槽蜿蜒曲折，部分河段没有明显的深槽，影响了河道的行洪能力，造成水流不畅，经核算现状河道深槽内过流能力100～150m3/s，大水时对两岸滩地造成较大损失。因此，将该段深槽靠近右岸疏浚扩挖。深槽过流能力达到449.4m3/s，很大程度上减少了河水上滩的几率，减轻了滩地的洪灾损失。

深槽布置在河床右侧，设计底宽50～60m，槽底纵坡1∶200～1∶300，深槽设计水深2.3m，两侧岸坡坡比1∶3。满槽时设计流量为449.4m3/s时，平均流速4～5m/s；遭遇20a一遇洪水情况下的深槽流速5～6m/s。为防止冲刷破坏，需要采取防护措施。通过比较确定了仅对深槽岸坡及坡脚防护，两侧岸坡采用30cm混凝土护砌，坡脚下齿墙埋深根据冲深计算结果确定为3m。

5.3 蓄水池工程

为工程治理后达到蓄水形成水面景观的目的，设计中比较了修建橡胶坝与蓄水池方案。由于本河段纵坡较陡，一般为1∶200～1∶300，修建橡胶坝布置数量较多，工程造价高，运行管理难度大，多泥沙河流中适宜性比较差；而蓄水池相对工程简易，后期管理相对简单，工程造价低，因此推荐采用蓄水池方案。

为了项目实施后对现状河道行洪不造成负面影响，蓄水池设计顶面高程按照现状滩地高程确定，蓄水池共设10处，1＃蓄水池主要拦蓄泥沙为主，同时作为水源的入水口，2～10＃为蓄水作用。蓄水池横向宽度120m，每300m加设横隔堤，隔堤顶高程低于池肩0.65m，每个蓄水池设计水深1.55～0.6m。

1＃蓄水池池底采用厚30cm钢筋混凝土护砌，两侧挡墙采用浆砌石砌筑；2～10＃蓄水池两侧坡面设计坡比1∶3，表层采用厚40cm格宾石笼防护，为减少水量损失，铺设复合土工膜加强防渗，底部铺50cm厚粘土层。

横隔堤顶高程一般低于两侧池肩高程0.65m。设计形式多样，采用浆砌石材料、混凝土砌筑。

5.4 池首进水工程

工程采用了分流、自流方式进水，小水时河水自流进入蓄水池；河水位达到539.24m时，1＃蓄水池进口过流量为50.6m3/s，深槽过流量为449.4m3/s；当河水流量超过500m3/s，洪水上滩。

为便于河道水自流进入蓄水池，在1＃蓄水池池首设置进水工程，即深槽和1＃蓄水池的公共进水口，深槽进口底高程536.20m，底宽50m；1＃蓄水池进口底高程535.95m，底宽5m。深槽与1＃蓄水池之间为河滩地，起始位置设分水圆弧裹头。护底及护坡均采用40cm厚浆砌石。

5.5 水源工程

蓄水池需水量主要包括蒸发量、渗漏量及换水量3部分，通过分析计算，平均每月需水量为8.26万m3。对河道上游来水量分析，一般年份（p＝50%）在区间自产径流仅个别月份不能满足需水量；一般枯水（p＝75%）年份，全年有3～4个月自产径流量小于该月蓄水池需水量。因此遇枯水年或月需要进行水量补充。本工程考虑从上游水库引水或开采地下水进行水源补充。

6 工程设计中的有关问题

6.1 水面景观工程不能影响防洪

蓄水池水面景观工程不能影响防洪或对防洪造成负面影响，在工程设计中蓄水池采用下挖方式，蓄水池设计顶面高程按照现状滩地高程确定，纵坡维持原河道天然纵坡。

6.2 建设封闭完整的防洪体系

工程主要目的是解决城区段防洪问题，需要使城区形成完整的防洪体系，因此除安排城区段河道的治理外，对上游堤段需要按照设计标准进行治理，从而避免发生较大洪水时，在上游漫溢进入防洪保护区。

6.3 水头差的问题

行洪深槽和蓄水池形成了两条平行的行洪通道，在工程运行中两侧可能形成水位差，因此在工程措施设计中考虑两侧水头差的不利影响。

6.4 冻胀问题

本区最大冻土深度90cm，在结构设计尽可能采用柔性材料作防护，硬性材料防护的埋置深度最少保证1m，冬季尽可能蓄水保温，从而减轻或避免冻胀破坏。

6.5 泥沙淤积问题

工程采用了分流、自流方式进水，通过控制蓄水池进水量及专门沉沙池设施减轻泥沙的淤积，但淤积问题仍不可避免，因此需要经常清理进水口，洪水后对蓄水池要彻底清淤。

7 结语

地方政府加大了中小河道综合整治的力度，随着生活水平的提高，当地居民对防洪保安及水环境提出了更高要求，因此，在河道治理工程方案设计中，要充分考虑水环境和生态环境的要求。本文提出了防洪工程与水面景观相结合这一对山区河道进行综合治理的新形式，并对有关问题进行分析和初步探讨，可供类似工程参考和借鉴。

［1］GB50201—94，防洪标准［S］.

［2］SL274—2001，碾压式土石坝设计规范［S］.

［3］GB50286—98，堤防工程设计规范［S］.

［4］孙岗.河道治理工程中有关问题的探讨［J］.河南水利与南水北调，2007（10）.

［5］宋全香.对山区河道规划治理问题的探讨［J］.中国水利水电市场，2008（6）.

［6］李炜.水力计算手册［K］.北京：中国水利水电出版社，2006.