孝河河道生态综合治理工程设计

2015-08-15张宁

山西水利 2015年8期

张宁

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

1 工程概况

孝河是文峪河一级支流，地处孝义市境内，自西向东贯穿全市，全长56.5 km，流域面积534.2 km2，河床平均宽度50 m，河道比降8.14‰。目前孝河除上游已治理部分地段外，其余河段河堤残缺不全，存在以下问题：一是现有堤防老化失修，堤岸不整合，河道防洪标准低。二是河道部分淤积严重，致使河床抬高。三是河道两岸沿途企业及居民生产、生活垃圾随意向河道内倾倒，严重影响了河道的行洪安全。

2 工程总体布置

2.1 工程任务

对治理段河道进行疏浚、清淤，并加固两岸堤防，满足20年一遇的防洪标准，彻底解决两岸居民的洪水之患，同时通过河道拦坝蓄水，改善城市的水生态环境。

2.2 总体布置

孝河自西向东贯穿孝义市，于大孝堡乡五楼庄村北汇入文峪河。本工程治理范围始于孝河二期工程终点铁下线位置，止于孝河入文峪河口，全长9.5 km，治理段平均坡降0.85‰～1.93‰。治理后的河道断面为梯形复式断面，底宽100 m。共布置6座长100 m的橡胶坝，1座长100 m的钢坝闸，形成7座蓄水池，构成长9.404 km的连续水面，蓄水面积0.941 km2。

孝河属文峪河支流，河道20年一遇的洪峰流量为445 m3/s，由于文峪河泄洪能力仅150 m3/s，不能满足孝河敞泄的要求。因此，需在孝河两岸设置滞洪区蓄滞文峪河不能容纳的洪水。滞洪区布置在孝河末端右岸，其节制闸设在孝河与汾介线公路交叉处下游580 m，河道在节制闸上游按20年一遇的防洪标准设计，在节制闸下游按入文口最大下泄流量150 m3/s设计。本工程的挡水钢坝闸兼作节制闸。

3 主要建筑物设计

3.1 河道断面设计

河道断面形式为梯形复式断面（自河底至规划滨河路之间），河底宽100 m，亲水平台高1.8～3.5 m，边坡1∶2，平台顶宽4.0 m，亲水平台至堤顶（规划滨河路）以不小于1∶50的边坡连接。堤防断面形式为土堤，平台顶面为混凝土压花路面，亲水平台以下采用格网石笼进行防护，以上采用乔灌草结合的绿化带护坡。

3.2 河底疏浚清淤设计

本次河道疏浚清淤范围始于孝河二期工程终点铁下线位置，止于孝河入文峪河口，全长9.5 km，按河道设计纵坡0.85‰～1.93‰进行清理。河道清理设计按照河道设计纵坡和设计宽度清理，将河道内违章建筑、违章造地拆除清理，对低于设计河底高程的河段只清除表层污物，清污厚度0.2 m。

3.3 河道防冲防渗设计

河道防冲设计包括河堤堤基及堤脚的防护，由冲刷计算结果可知，河堤堤脚最大冲刷深度为1.1 m，采用0.5 m厚、5 m宽的格宾石笼进行防护。

据工程区地质勘察结果，本河段相对隔水层为黏性土夹砂层和黏性土与砂层互层，无连续稳定可靠的隔水层，不具备河道蓄水垂直防渗的条件，因而采用水平防渗方案。防渗措施为：河底防渗、防冲结构自上而下依次为500 mm厚格宾石笼、300 mm厚砂卵石、300 mm厚回填土、复合土工膜。两岸堤防结构自上而下依次为300 mm厚种植土、500 mm厚格宾石笼、200 mm厚砂卵石、复合土工膜。

3.4 橡胶坝设计

本工程共6座橡胶坝，坝长100 m，坝高2.5～3.6 m，由铺盖段、橡胶坝段、消力池段和海漫段4部分组成。铺盖段采用500 mm厚格宾石笼，长10～20 m；橡胶坝段采用C25钢筋混凝土结构，基础为筏式，厚1.0 m，长9.0 m；边墙为C25钢筋混凝土重力式挡土墙，顶宽1.0 m，临水侧边坡1∶2.0，底宽7.0 m；消力池与橡胶坝底板由1∶4的斜坡连接，采用底流消能，消力池深0.85 m，长12.5 m；消力池后设长15 m格宾石笼海漫防护，石笼厚1.0 m；海漫末端设长6.0 m、深1.5 m的防冲齿槽。

由于地基土存在液化问题，对橡胶坝及控制室地基采用水泥土地连墙进行围封处理，围封墙处理深度伸入相对不透水层0.5 m，有效厚度不小于0.2 m。

3.5 钢坝闸设计

钢坝闸由铺盖、闸室、消力池、海漫和下游防冲槽组成。铺盖段采用400 mm厚钢筋混凝土底板，防护宽度与河道同宽。在铺盖段底板以下布置10 m深的防渗帷幕，防渗帷幕采用水泥土地连墙形式，有效厚度0.2 m。闸室段由闸室段和门库段组成，为C25钢筋混凝土结构。闸室段长8.1 m，总宽109 m，闸孔净宽3 m×30 m，闸室设3扇30 m×2.5 m的钢闸门。门库属闸室段下游部分，长4.4 m，与闸室孔口同宽，门库内布置钢坝闸门及其支铰和搁墩，闸室底板为钢筋混凝土结构，闸室底板厚度0.8～1.1 m。每孔闸室两侧均布置启闭机室。启闭机室长12.5 m，两侧启闭机室宽4.5 m，中间启闭机室宽5 m。启闭机室为地下式布置，采用钢筋混凝土结构，边墙厚度500 mm。顶板厚200 mm，设检修孔和进人孔。消力池段布置在闸室段下游，池长11.4 m，深0.6 m。消力池与闸室段以1∶4斜坡连接，水平距离2.4 m。消力池底板厚600 mm，采用钢筋混凝土结构。海漫段采用1.0 m厚的格宾石笼护底，长10 m；抛石防冲槽长6.0 m，厚1.5 m。

根据地勘资料，水闸基础坐落在非自重湿陷性黄土上，需对地基进行处理。其地基采用碎石桩作复合地基处理，并在基础底部换填0.5～1.8 m厚的埋石混凝土及300 mm厚的碎石垫层。为防止地基渗流破坏，拟在铺盖上游齿墙底部垂直水流方向布置一排防渗帷幕，防渗帷幕采用水泥土地连墙形式，深10 m，有效厚度0.2 m。为防止绕渗，防渗帷幕向两侧墙两端各延伸5 m。