忻州市南云中河防洪和生态综合治理浅析

王 立

（忻州市水利局，山西 忻州 034000）

1 工程概况

南云中河治理工程由西向东横贯忻州市城区，西起大运高速上游400 m，东至播明铁路桥下游300 m，全长6.51 km；河堤布置在纵断上尽量依原河底布置，平均纵坡2.37‰，共布设7道橡胶坝，坝高2.5～3.0 m，水面宽度80～120 m，形成7个蓄水池，两侧为50～70 m绿化带和滨河南、北交通抢险路。河道横断面均为复式断面，由布置在中间的主槽和两侧的二级平台组成。防洪大堤布置在二级平台外侧，大堤设计高程满足50年一遇的洪水。结合生态美化，主槽岸墙分别设置台阶、自然草坡、自然叠石、亲水平台等断面形式。考虑景观设计要求，以及满足5年一遇防洪标准，确定二级平台河底以上高度为1.5～3.0 m，基础埋深1.3 m。蓄水后将形成63万m2的水面，总蓄水量为98.3万m3的水体，两岸绿化面积76万m2。

2 工程建设必要性

南云中河两岸有忻府区解原、秦城、播明、长征街办事处等14个村庄和忻州市城区北部共10.6万人。同时河道所在地为忻府区城市发展规划新区，周边有忻保公路、原太高速公路、108国道、北同蒲铁路等交通干线。采砂导致河床支离破碎，原河堤形态遭到严重破坏，且无防护工程。城区段河道治理工程的实施不仅能提高河道防洪标准，保护沿岸居民的生命财产安全，给城市的可持续发展提供空间，同时还可改善局部小气候，提高人们的生活水平和生活质量。

3 河道整治工程

3.1 主槽岸墙工程

岸墙高度1.5～3.0 m，主槽斜坡式岸墙宽度80～120 m，采用斜坡式生态格宾石笼护坡、重力式浆砌石直墙护岸、台阶式亲水护岸等几种断面形式。

重力式岸墙为浆砌石结构，堤顶顶宽0.6 m，底宽1.95 m，临水侧为直立面，背水侧边坡1∶0.5；高度1.54～3.0 m，基础采用碎石换填处理，当基础地层为Q4杂填土时，将其全部挖除换填石渣或砂卵石，且换填深度不小于1.2 m，压实度0.92；当基础地层为Q3时，采用石渣或砂卵石，换填深度1.2 m，压实度0.92。在顶部布置景观叠石，厚600 mm。

斜坡式岸墙为格宾石笼，稳定边坡1∶3。从下到上依次为反滤土工布，200 mm厚的碎石，300 mm厚的格宾笼石，300 mm厚的种植土。

台阶式岸墙采用1∶3的斜坡，为C15混凝土，厚150 mm，素水泥浆结合层，宽400 mm的青石板。基础采用石渣或砂卵石，换填深度0.5 m，压实度0.92。

3.2 岸墙防冲工程

南云中河道治理设计防洪能力为50年一遇，主槽堤脚冲刷深度1.3 m。为保护堤岸稳定，基础埋深1.3 m，并在堤脚铺设6 m的格宾笼防护网，厚0.5 m。为有效遏止河床下切，河段内拦河布设现浇混凝土潜没式防冲坎7道。

3.3 河底清理工程

河底依照设计纵坡进行清理，若河床高程低于河堤前趾顶面高程时，除岸边6 m范围内以河堤的前趾顶面为控制高程进行清理外，其余均按河底设计高程清淤，6 m以外河床以1∶10的坡度自然相接，并按河堤设计断面进行堤脚防护。

4 河道防渗工程

4.1 垂直防渗墙工程

采用多轴水泥土地连墙法将防渗墙伸入相对不透水层0.5 m，但以不穿透隔水层厚度为前提。水泥土地连墙厚度20 cm。防渗墙顶与岸墙底高程齐平。两者之间采用复合土工布相连。

4.2 截渗管设计

为防止河道蓄水后水位抬高，对两岸农田造成浸没危害，在防渗墙外侧河底高程处铺设截渗管，其材料为直径500 mm的混凝土花管，外包碎石，碎石厚度300 mm。

5 橡胶坝工程

5.1 橡胶坝布置

橡胶坝坝轴线垂直于河道布置，坝长80 m。根据河道设计纵坡、水面与亲水平台距离以及坝后最小水深确定橡胶坝高度及回水长度。为满足蓄水景观要求，坝后水深为0.5 m。共布设7道橡胶坝，分别布置在 N1+300，N2+175，N3+020，N3+865，N4+710，N5+555，N6+400，形成7个蓄水池。1号橡胶坝坝高3.0 m，2~7号橡胶坝坝高2.5 m，内压比1.4，坝袋材料选用无搭接坝袋材料锦纶帆布，安全系数8，锚固结构为螺栓双锚固。

5.2 橡胶坝土建工程

橡胶坝基础底板为平底板，底板比河床高0.2 m，厚1.0 m，底板下铺设0.1 m厚的素混凝土垫层，上下游各设0.5 m深的齿墙。

在顺水流方向，根据坝袋坍落宽度和上下游施工检修要求确定底板长度，橡胶坝坝高3.0 m时，长度为9 m；橡胶坝坝高2.5 m时，长度为8 m。

根据水闸设计规范，考虑防冲、防渗、稳定等要求，在橡胶坝上游设钢筋混凝土铺盖，长12.5 m，厚0.4 m，铺盖下设0.1 m厚的素混凝土垫层。橡胶坝上游铺盖接格宾石笼护底，长10 m，厚0.5 m。消力池池长13.0 m，池深0.65 m，底板厚0.6 m。在铺盖、橡胶坝底板、消力池之间采用橡胶止水带加沥青木板止水。橡胶坝消力池尾部设排水孔，孔间距1.0 m，梅花型布置，排水孔下铺设无纺布作为反滤层。消力池下游设20 m长格宾石笼海漫，厚0.5～1.0 m；防冲槽长6.0 m，深 1.5 m，上游边坡 1∶2.0，下游边坡 1∶2.0，底宽 1.0 m。

5.3 控制室

橡胶坝控制室位于河道右岸二级平台上，长12m，宽6.9m，层高5.75m。泵坑长12m，宽6.9m，深4.25m，泵房全部为半地下式混凝土结构。

5.4 橡胶坝地基处理

根据钻孔资料，坝基建基面下分布全新统洪冲积细砂及砂砾层，厚度1.8～6.7 m，结构松散，级配较差，黏粒含量少，实测标准贯入锤击数14～19击，属中等液化，橡胶坝及控制室地基采用碎石桩进行处理，梅花型布置，桩径0.4 m，桩距1.6 m，有效桩深6 m。

5.5 控制系统

根据南云中河景区总体规划，结合防洪和运行实际情况，1~7号橡胶坝的充水方式采用井泵直接抽取地下水，排水方式采用动力排水系统方式，直接排入下游河道。

1号橡胶坝总容积1021 m3，根据水源保证来水量50 m3/h，充水泵选择一台深井潜水泵，扬程65 m，配套电机功率15 kW。为保证坝体排水安全可靠，根据泵房设计位置及坝体充水高度，结合塌坝排水时间要求，选择两台单级双吸离心水泵，其中一台备用，扬程 6～10 m，流量 750～680 m3/h，配套电机功率 30 kW，电压380 V。单级双吸离心泵采用负吸程安装，安装高程786.80 m。

2~7号橡胶坝总容积均为689 m3，根据水源保证来水量50 m3/h，充水泵选择一台深井潜水泵，扬程65 m，配套电机功率15 kW。水泵均选用单级双吸离心泵，扬程6～9 m，流量500～460 m3/h，配套电机功率18.5 kW，电压380 V。设备在泵房内 按“一”字型布置安装。单级双吸离心泵采用负吸程安装，安装高程分别为 785.00 m，783.00 m，781.00 m，779.00 m，777.00 m，775.00 m。

6 分洪工程

该工程布置在云中河大堤景观绿化带和滨河北路之间，为减少永久占地，全部采用暗涵。在1号橡胶坝上游350 m处修建1道1 m高滚水坝，将小洪水导入分洪箱涵。分洪箱涵进口处修建一座2孔3.5 m×3 m（宽×高）的进水闸，将小流量的洪水和初期洪水引入暗涵，沿途汇集城市排洪管排出的市区洪水。出口布置7号橡胶坝下游100 m处。排水箱涵总长5565.8 m，设计排洪流量 50～64.01 m3/s。

7 结语

忻州市南云中河治理工程从2009年3月开工建设，至2013年底全部完工。2014年3月底开始蓄水运行，通过一年来的观测分析，各项指标均满足设计要求，不仅大大提高了河道行洪能力，而且有效改善了沿河生态环境。作为生态长廊，南云中河忻州城区段河道已成为市民休息、娱乐、晨练、健身的最佳场所。工程建设既提升了忻州市的城市品位，也对改善当地投资环境带来了巨大商机和经济效益。