娄烦县城区段涧河蓄水美化工程设计概述

2012-10-20刘春艳

山西水利 2012年9期

关键词：娄烦县沉沙池美化

郭涛，刘春艳

（太原市水利勘测设计院，山西太原 030002）

1 工程概况

涧河位于娄烦镇西南部，流域分布于娄烦镇境内，发源于吕梁山主峰关帝山东侧的北云顶山，流经大夫庄、娄烦镇城南缘、河家庄等地，从西果园村南侧流入汾河水库库区。

涧河是由南川河、西川河、细米河汇集后形成的一条较大河流，流域面积586.57 km2，约占全县总面积的50%，是娄烦县人口居住密集区，该流域人口占到全县总人口的2/3，娄烦县城位于涧河中下游。

涧河下游为汾河水库，为省城的水源地，为了保证给省城人民提供干净、纯洁、卫生的水源及给县城人民一个良好的生活环境，2003年以来，县委、县政府站在保护省城水源地的高度，对涧河县城段进行了修堤筑坝、疏浚清淤、绿化综合治理，治理河道达到4 000 m。目前，涧河两岸已成为县城人民群众休闲娱乐场所及生活居住密集区。

2 工程建设必要性

随着工农业的快速发展，部分生产生活污水未经处理就排入河道，生活垃圾和建筑垃圾的随意堆放，严重侵占河道，使得河道内水质恶化，严重影响了两岸人居环境。为充分利用涧河水，净化水质，加强环境治理，保护省城水源地，为客商提供一个良好的投资环境，县委、县政府决定对涧河河道进行蓄水美化。

3 工程范围、任务和规模

本次涧河城区段蓄水美化工程的范围是：城区4号桥上游250 m，终点为污水处理厂处，总长2.5 km。

本次工程的任务是：在治理段河道内蓄水美化，并辅以两岸绿化美化工程，改善周边环境，营造沿河游人观赏的滨河公园。

工程建设内容：河道疏浚整治、钢坝闸工程、蓄水池防渗工程、堤防加固工程、沉沙池工程等。

4 工程设计方案

4.1 工程总体布置

本次设计欲在污水处理厂与4号桥之间进行蓄水，蓄水长度约2.2 km。其中：蓄水面积约为15万m2，蓄水容积约为20万m3。

工程位置始于四号桥上游250 m（桩号0+000），终于污水处理厂（桩号2+500），治理总长度为2.5 km。分别在桩号 0+570，1+020，1+450，1+900，2+350 处新建1至5号5座钢坝闸，形成5个蓄水库区。

由于涧河河道纵坡较陡，整个治理段河道需要调整高差12.2 m，从治理起点（桩号0+140）布置1道跌水，跌差2.4 m，其余9.8 m的跌差分别由1至4号钢坝陡坡段调整，1号钢坝陡坡段跌差为2.4 m，2至4号钢坝陡坡段跌差为2.3 m，3号钢坝陡坡段跌差为2.8 m。

4.2 钢坝闸蓄水工程

河道蓄水美化工程的修建要保证不降低原有河道行洪能力，同时根据国家《防洪法》的有关规定，在行洪区内不得修建碍洪建筑物，本次挡水建筑物选择钢坝闸。

钢坝闸作为一种新兴的挡水建筑物，已经被很多地方水环境治理、河道治理所采用。钢坝闸适合于闸孔较宽（10～100 m）而水位差比较小的工况（1～7 m），其不同于一般水闸的突出优点就是它适用于跨度较大的河道，中墩设置较少，对河床的束窄率低，能满足河道泄洪要求；克服了传统钢闸门孔径小，启闭设备复杂等缺点，同时又克服了橡胶坝易老化，塌立坝速度慢等缺点。较宽的闸孔设计，减少了闸墩数量，使结构简单美观，同时具有立门蓄水、卧门行洪排涝、适当开启调节水位的功能，还可以利用闸门门顶过水，形成瀑布的景观效果。

本次设计在蓄水段布置5座钢坝闸。1至5号钢坝闸分别布置在桩号 0+570，1+020，1+450，1+900，2+350处，钢坝净长52～56 m，坝高2.5 m，回水长度分别为 410 m，450 m，430 m，470 m，450 m，尾水深均为0.5 m。管理室设在河道左岸，距堤防20～30 m处。

钢坝基础底板长度为6.2 m，采用C25钢筋混凝土底板，厚度为1.2 m，底板下铺设厚0.1 m的C15素混凝土垫层；钢坝两侧为驱动机室，驱动机室尺寸为4×12 m。

跌水及消力池采用C25钢筋混凝土，长28 m，池深3 m。5号坝消力池尾部池内设排水孔，孔间距1.0 m，梅花型布置，排水孔下设反滤层，设0.3 m厚的级配砂砾料。下游设30 m长的铅丝石笼海漫，厚0.5～1.0 m，海漫后设长6 m、深1.5 m的堆石防冲槽。

在混凝土防渗板与钢坝底板、消力池、水平防渗之间设橡胶止水条止水。

钢坝闸1至5号坝控制室均设置在河道堤防左侧，共设5个控制室，规格采用统一设计，每处设平房两间共约40 m2。

4.3 蓄水池防渗工程

根据地勘报告，蓄水池地层主要由全新统洪冲积级配不良砂、低液限粉土组成，级配不良砂结构松散，分选较差，可能存在渗漏及渗透破坏。级配不良砂层在坝基上下游连续分布，构成坝基渗漏层位，在坝上下游水位差产生的渗压作用下可产生渗透变形，存在渗透稳定问题，因此需对蓄水池防渗。

防渗方案借鉴以往类似工程经验，在垂直防渗高压喷射灌浆板墙、振动沉模防渗板墙、水平防渗复合土工膜、黏土铺盖、膨润土防渗毯几种防渗方案之间进行了比较，本工程推荐采用复合土工膜防渗水平防渗方案。

4.4 截渗管设计

根据地质勘测报告，工程治理段内地下水位埋深较浅，需要降低地下水位以防扬压力顶托破坏防渗底板。在每个蓄水库区纵向埋设两根直径500 mm的截渗管，每根截渗管距离内堤15 m，在两根纵向截渗管中间位置埋设一根横向截渗管，使两根纵向截渗管连通起来，把地下水排入下游河道。

4.5 堤防加固工程

本次工程范围内两岸均有钢筋混凝土重力式堤防，蓄水调坡后原堤防基础外露，且稳定性差，需要进行加固。

堤基加固设计：在原有堤防内侧做1 m宽的钢筋混凝土基础，用直径16 mm、间距500 mm、长1 m的锚筋与原堤基连接。基础高度经冲刷计算，并考虑冻深综合确定。堤防加固总长度为2.2 km。

4.6 沉沙池工程

为了在上游沉淀大的石块和泥沙，根据实际地形设计两个沉沙池。1号沉沙池设在上游南川河及西川河的交汇处下游100 m处，为条渠沉沙池，宽100 m、长400 m、深1.5 m；在沉沙池末端做长120 m的浆砌石挡墙，挡墙顶高程高出现状地面0.5 m；挡墙设计顶宽为0.6 m，总高为3.4m；基础厚为0.8 m，底宽为2.12 m。沉沙池总容量为6万m3。2号沉沙池设在细米河支流上，位置在细米河与涧河交叉口处上游4～5 km处，为条渠沉沙池，宽40 m、长500 m、深1.5 m；在沉砂池末端做长50 m的浆砌石挡墙，挡墙顶高程高出现状地面0.5 m；挡墙设计顶宽0.6 m，总高为3.4 m；基础厚为0.8 m，总宽为2.12 m。沉沙池总容量为3万m3。两个沉沙池总容量为9万m3。