中小型河流综合治理设计与施工要点分析

高素霞

(建平县水利局，辽宁朝阳122400)

中小型河流综合治理设计与施工要点分析

高素霞

(建平县水利局，辽宁朝阳122400)

受各方面条件制约，中小型河流大都未进行过综合治理，洪灾频发，旱涝交替，区域水资源供需矛盾日渐突出，制约了农业经济发展和新农村建设。文章以黑水河河道综合治理为例，阐述了本项目的河道清淤、河道清障、堤防工程设计、回水堤设计以及根据设计方案编制的施工组织设计要点，希望能够给类似项目提供一些参考和依据。

中小河流;综合整治;设计;一体化

1 工程概况

1.1 项目概况

黑水河属老哈河一级支流，流域地形东部为丘陵山区，西部为老哈河河谷，东高西低，河道比降明显不一，由于上游山区主河槽及支流比降大，平均比降为20.87‰的河段长25.66 km，占河道总长的2/3。下游河道平均比降为1.53‰的河段长12.43 km，占河道总长的1/3。

一遇暴雨带来大量泥沙，上游大量泥沙都淤积在下游河床上，致使河床逐年抬高，现在的黑水河已成悬河。

下游黑水镇西南关村、昌隆镇章京营子村，河床已高出村庄屋顶2.5 m。上游的跨河桥设计桥高3.5 m，现在已不到1 m，如遇5 a一遇洪水，该桥无法行洪，洪水只能溢坝，决堤［1］。

1.2 水文情况

黑水河流域属于大陆性气候区，其特点是:四季分明，太阳辐射强烈，日照丰富，气温年、日差较大。黑水河系中小河流，没有径流观测资料，属于无资料地区，本次河道治理工程洪水计算采用1998年辽宁省水文手册计算。10 a一遇洪峰流量为704.77 m3/s。

1.3 工程地质

黑水河下游堤防间距普遍为100 m左右，现仅存堤防低矮瘦小，其余部分堤段已不存在，堤防已遭到破坏严重。

河滩土质多为砂壤土和黏性土，堤基为二元土层结构，上部为透水性很小的低液限黏土，层厚不均;下部为透水性较大的砂砾石层。拟建堤址地质条件简单，区域地质构造相对稳定，无不良地质现象［2－3］。

2 设计方案

本次设计治理河道长度为7 km，从黑水河下游河口至锦赤大桥以上1 km(L0+000～L7+000)。加固堤防总长度为7.645 km，从黑水河河口至三道沟止(见堤防平面布置图)。

栽植灌木林带护岸4.58 hm2。

左岸:筑堤范围为 Z0+000～3+911，堤防全长3 911 m。

右岸:筑堤范围为 Y0+000～3+734，全长3 734 m。

堤防结构型式:堤防工程按Ⅴ级设计。堤顶超高确定为1.0 m，堤防主体采用黏性土料(沙壤土)填筑，迎水坡坡度为1∶2.5，背水坡坡度为1∶2;堤顶宽度为4 m。

迎水坡、背水坡均采用种草生物护坡。栽植灌木护脚，宽度为5 m，护脚范围为标准堤防段，长7 645 m。

3 河道清淤

3.1 河道淤积现状

由于河道上游沟壑纵横，上游几乎没有水保工程，造成大量水土流失，上游河道坡度很陡，下游河道比降很缓，加之周边农民在河道内种植各种高杆作物，每到汛期，洪水携带大量泥沙都淤积在下游，淤积最严重的河段为三道沟至下游河口处，平均淤积深度为2.5 m，桥梁净空已经不到1 m，无法满足行洪断面要求，必须予以清除［4－5］。

3.2 河道清淤方案设计

由于资金限制，不能将全断面全部清理，本次设计只在重点地段清除一部分。

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

3.3 河道清障

在堤线附近，两岸有林地2万余株，有些林地正处于堤防基础部位，必须进行清除，否则影响堤防修建;部分林木位于新建堤防内侧，起到保护堤脚的作用，此部分林木予以保留［6］。经现场调查，共需要清除林木10 500株，保留林木1万余株。

4 堤防工程设计

4.1 筑堤材料选择及填筑标准

黑水河下游河道内淤积大量的粉质黏土、壤土、砂壤土，充分利用这些土料，不仅能就地取材，还能起到疏通河道的作用［7］。

黏性土按设计压实度控制，设计压实度按计算公式为:

黑水河堤防为V级堤防，压实度≥0.90。

4.2 堤顶高程的确定

根据《堤防工程设计规范》(GB50286—98)规定，堤顶高程应按设计水位加堤顶超高确定。

根据最大风速及其风向等条件，本次设计选用了最不利断面L15(2+378.89)进行堤顶超高计算。

计算采用《堤防工程设计规范》(GB50286—98)中的公式，计算成果详见表1:

表1 堤防坝顶超高计算表

4.3 冲刷计算

黑水河河床多为粉质黏土和砂壤土，建堤后，改变了原河槽流态，其流速超过了河床的允许流速，将对堤脚产生冲刷。需设置护脚防止堤脚的冲刷破坏［8］。

从工程平面布置图可以看到，黑水河整治后河道基本平顺，没有连续弯，则护脚冲刷计算只需验算水流平行于岸坡这种情况即可。

采用《水力计算手册》所列公式，选取最不利断面L15进行计算。

水流平行于岸坡产生的冲刷公式:

冲刷深度计算结果:

根据计算的护脚冲深及地质情况、水流特性等因素，本工程河段的护脚采用生态灌木护脚。护脚宽度为5 m，灌木采用沙棘苗，株距1 m，株间采用梅花形布置。

4.4 回水堤设计

该河道治理范围内有三条支流汇入黑水河，分别为一棵树支流、兴隆沟支流和三道沟支流。前两条支流流量都很小，最大一条支流为三道沟支流，沟长量大，需要进行分析确定回水堤长度和高度［9］。

4.4.1 一棵树支流

10 a一遇流量为63.17 m3/s，此处不布置堤防，所以不需要设回水堤。

4.4.2 兴隆沟支流

10 a一遇流量为119.33 m3/s，通过锦赤公路下涵洞流入黑水河，此处也不需要布置堤防，所以不需要设回水堤。

4.4.3 三道沟支流

10 a一遇流量为403.22 m3/s，经第二章水文计算遭遇分析结果计算出设计水位，从而确定堤防高程，与从汇流断面向上平拉回水堤防高度一致。

最终确定回水堤长度为:从黑水河左岸标准堤防与非标准堤防分界断面Z3+911至三道沟上游339 m处止。三道沟右岸回水堤为Z4+617至三道沟上游367 m，堤防高度与左岸一致。

5 主体工程施工

5.1 堤防工程施工

5.1.1 堤基清理

料场开采及堤身加高填筑之前必须将表层杂物及不合格土等清除干净。清除的杂土就近运至上游弃渣场填埋［10］。

使用推土机进行清基，清基深度为地面线下30 cm，清基边界应在设计边线外30～50 cm。

5.1.2 河道清淤

采用1.5 m3挖掘机铲运土，将超出设计河底高程的多余土方按设计断面进行挖除，用8 t自卸汽车运输到指定地点卸除［11］。

挖除后的弃土一部分运至上游沙场的大坑中填埋，一部分运至下游老哈河两岸的料场备用。

5.1.3 堤身填筑

5.1.3.1 填筑作业要求

1)地面起伏不平时，应按水平分层由低处开始逐层填筑，不得顺坡铺填。

2)堤防横断面上的地面坡度陡于1∶5时，应将地面坡度削至缓于1∶5。

作业面应分层统一铺土、统一碾压，并配备人员或平土机具参与整平作业，严禁出现界沟。相邻施工段的作业面宜均衡上升，若段与段之间不可避免出现高差时，应以斜坡面相接［12－13］。

5.1.3.2 铺料作业要求

1)应按设计要求将土料铺至规定部位。

2)料厚度宜通过碾压试验确定。

3)辅料至堤边时，应在设计边线外侧各超填一定余量，人工辅料宜为10 cm，机械铺料宜为30 cm。

5.1.3.3 压实作业要求

1)施工前应先做碾压试验，验证碾压质量能否达到设计压实度，若已有相似条件的碾压经验也可参考使用。

2)分段填筑，各段应设立标志，以防漏压，欠压和过压，上下层的分段接缝位置应错开。

护脚灌木采用沙棘苗进行防护，株距2 m×2 m，每穴栽2株，栽植坑规格为0.6 m×0.6 m×0.4 m。草皮应选择耐贫瘠的草，坡面整平后，即可进行草皮铺设，草皮采用散铺的方式，草皮覆盖率为37%。铺好后进行浇水［14］。

6 结语

建平县黑水河整治工程作为辽宁西部防洪体系的重要组成部分，工程规模与标准直接关系到两岸的防洪安全，该工程的实施，确保了黑水、昌隆两镇工农业生产的防洪安全，消除了长期以来阻碍本地区经济发展的水患影响。

黑水河整治工程实施后，将提高建平地区的防洪抗灾能力，为当地的经济发展及人民生命财产提供保障，推动该地区的工、农业生产的健康发展，具有十分重大的现实意义。

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B

1007－7596(2014)07－0087－03

2014－02－17

高素霞(1974－)，女，辽宁朝阳人，工程师，从事水利工程移民工作。