烟台河干流河道治理工程不同断面形式的探讨

2017-04-07侯裕清

陕西水利 2017年2期

关键词：坡坡干流烟台

侯裕清

侯裕清

（辽宁省大连水文局，辽宁大连116023）

在阐述烟台河治理思路的基础上，比较干流堤防断面采用单一河槽断面、复式断面各自的优缺点，从中优选出一种兼顾防洪、造价、生态的防洪设计方案，由水力计算及河道地形、地质及水文情况，经方案比较认为堤防断面采用复式断面较为合适。

河道治理；防洪；断面形式；比选

1 工程概况

烟台河位于兴城市西南部，发源于兴城市碱厂乡西北老岭南谷山泉，自西北流向东南流经碱厂、南大山、望海、沙后所、海滨5个乡镇，穿过秦沈高速铁路桥、京哈高速公路桥、沈山铁路桥、102国道公路桥及滨海公路桥后而注入渤海。烟台河流域总面积366.92 km2。

烟台河干流河道治理工程位于烟台河新民至史树林段，区间干流河道长10.01 km。本次设计主要内容包括该段干流堤防工程15.482 km（其中干流左岸堤防7.746 km，干流右岸堤防7.736 km），支流回水堤0.49 km及穿堤建筑物4座。

根据《防洪标准》（GB50201-94）及《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）的规定，防护区人口≤20万人，防护区耕地≤30万亩，防护区的防洪标准为20年～10年。根据社会经济发展情况，结合工程保护区发展定位及保护对象的重要性，本次设计烟台河干流堤防防洪标准为10年一遇（P= 10%），堤防工程级别为5级；支流回水堤防洪标准及工程级别与干流堤防相同。根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）的规定，穿堤建筑物防洪标准及工程级别不能低于堤防工程，确定穿堤建筑物防洪标准为10年一遇（P=10%），工程级别为5级。

烟台河本河段现有堤防工程修建于20世纪七十年代，而且为群众分段修建，缺乏总体防洪规划，没有明确的指导思想，堤防不具有连续性、完整性，防洪标准不一，因此无论在工程建设的质量上，还是标准上都不能适应现在的防洪要求。另一方面，工程已经运行30多年，受多次洪水的冲刷、漫顶，多处堤段发生过溃坝，护坡脱落，大堤开裂，整体防洪工程已经破烂不堪。经现场测量查勘及水面线复核，现状左右岸干流堤防共9.69 km达不到防洪标准，约占全线的63%；共有13.88 km堤防的断面尺寸不满足规范要求（顶宽及边坡），约占堤防全线的90%。

此外，近十几年来，由于兴城市城市建设的快速发展，烟台河曾经为兴城市城市建设用砂的主要来源（现已禁采）。现状河道普遍存在采砂留下的砂坑和砂堆，主槽高低不平，改变了天然河道的特性，影响洪水顺畅下泄。同时由于采砂造成局部区段河道主槽下切严重，两岸岸坡陡立，护坡块石脱落，汛期极易发生塌岸，直接影响两岸堤防，危及两岸居民的生命财产安全。

2 干流防洪工程布置

2.1 干流防洪堤设计堤线

本区段干流堤防工程上游始于新民村下游，下游止于史树林村，全长10.01 km，均利用现有堤防进行加高培厚，堤线维持原堤防堤线。堤防型式为均质土堤。

堤防加高培厚遵循下列原则：堤防工程布置尽可能利用现有堤防，优先采用临河侧加高培厚方案，加固中少占耕地及林地、避免占用房屋等建筑物而产生动迁，利于工程实施及工程施工，方便防汛抢险及工程管理。[1]

干流防洪堤堤距为176 m～341 m，平均堤距为265 m。根据以上原则，确定本工程平面布置如下：（1）左岸堤防：左岸堤防（堤线）总长7.746 km，里程桩号ZK0+000～ZK7+746。沈山铁路桥横穿本段堤防，102线国道桥左岸引路将左岸堤防划为两个区段：海滨公路桥～102线国道桥段和102线国道桥～京哈高速公路桥段。（2）右岸堤防右岸堤防（堤线）总长7.736 km，里程桩号YK0+000～YK7+736。下游堤防起点位于滨海公路桥下。102线国道桥右岸引路、沈山铁路桥右岸引路、范罗沟支流将右岸堤防划为四个区段。1）海滨公路桥～102线国道桥段。2）102线国道桥～沈山铁路桥段。3）沈山铁路桥～范罗沟支流段。4）范罗沟支流～京哈高速公路桥段。

2.2 河道干流断面型式选择

整治河段为农村段，河道干流断面型式存在以下两种方案：[2]

方案1：干流断面采用单一河槽，对不满足设计高度的现有堤防进行加高培厚，整修后的堤防堤顶宽4.0 m，迎水坡坡比为1∶2.5，背水坡坡比为1∶3.0，迎水坡设计水位以下铺设格宾石笼护坡，河底设置宽0.7 m、深1.2 m的格宾石笼护脚，迎水坡设计水位以上及背水坡设草皮护坡。

方案2：干流断面采用复式断面，对现有河道地形进行整形，两岸形成宽度变化、高程起伏的滩地，滩地种植紫树槐进行固滩，紫树槐种植间距为0.5 m×0.5 m。主槽平均宽160 m，主槽铺设格宾石笼护岸，主槽底设置宽0.7 m、深1.2 m的格宾石笼护脚。对不满足设计高度的现有堤防进行加高培厚，整修后的堤防堤顶宽4.0 m，迎水坡坡比为1∶2.5，背水坡坡比为1∶3.0，迎水坡种植紫树槐，背水坡设草皮护坡。

由水力计算结果可知，设计洪水时滩地过水流速为1.0～2.0 m/s，灌木及草皮护坡即可满足抗冲要求，综合考虑河道地形、地质及水文情况，并结合生态治河理念，方案2断面型式更适合本工程。

根据现状摊槽地形、潮位、城市取水井布置等因素，烟台河干流河道断面型式如下：

城市取水井紧贴堤防部位（干流桩号ZK3+800～ZK3+ 900及ZK4+130～ZK4+230段）迎水坡采用格宾石笼网箱重力墙防护至设计水位，墙顶宽1.0 m，迎水侧垂直布置，背水侧呈台阶状布置，墙高1.8 m，基础埋深1.2 m。迎水坡设计水位以上堤坡及背水坡均采用草皮防护。

干流桩号ZK0+000～ZK1+605及YK0+000～YK1+705段迎水侧堤脚外侧结合河道疏浚设置平均宽10.0 m、高1.5 m～3.0 m戗台，戗台临水侧岸坡坡比为1∶2.5。迎水坡及戗台顶部均种植紫树槐护坡、固滩，背水侧采用草皮防护。

干流桩号ZK1+605～ZK3+159及YK1+705～YK4+880段迎水侧堤脚外侧结合河道疏浚设置平均宽40.0 m、高1.5 m滩地，滩地临主槽岸坎按1∶2.5坡比整形。迎水坡及坡脚5 m范围内的滩地均种植紫树槐护坡、固滩，坡脚5 m外的滩地及背水侧采用草皮防护。

干流桩号ZK3+159～ZK6+150段迎水坡采用干砌石防护至设计水位，堤脚设置格宾石笼防淘刷齿墙，其中干砌石厚0.3 m，下设一层反滤土工布，防淘刷齿墙宽0.7 m，埋深1.2 m。迎水坡设计水位以上堤坡及背水坡均采用草皮防护。

干流桩号ZK6+150～ZK7+746及YK4+880～YK7+736段迎水侧堤脚外侧结合河道疏浚设置平均宽40.0 m、高1.5 m滩地，滩地临主槽岸坎按1∶2.5坡比整形，迎水坡及坡脚5 m范围内的滩地均种植紫树槐护坡、固滩，坡脚5m外的滩地及背水侧采用草皮防护。

2.3 干流现有堤防加高培厚设计

结合滩地整形，对高程不满足设计要求的堤防进行加高培厚，根据河道地形、地质及水文情况，并结合生态治河理念，堤防断面的加高培厚在确保防洪安全的前提下，以生态为主导，同时兼顾占地及考虑今后施工的简便性。[3]

本次堤防断面加高培厚设计中综合考虑河道的自然特点，便于就地取材施工，尽量降低造价、努力减少占地，在满足《堤防工程设计规范》规定的前提下，进行干流堤防断面设计。工程拟采用河滩地土料筑堤，根据地勘成果，河滩地土料主要为以粗砂、砾砂为主的杂填土，为了减少土地占用，减少运土距离，降低土方造价，取临水侧加高培厚方案。

根据烟台河现状堤防型式，左岸ZK3+350～ZK7+746段现状堤顶建有海滨灌区引水渠道，针对这一特性，分段进行堤防断面型式比选。

（1）右岸及左岸ZK0+000～ZK3+350段堤防断面方案比较

烟台河右岸及左岸ZK0+000～ZK3+350段堤防，现有堤防宽度基本满足要求，堤防高程多数不满足要求，局部岸坡较陡。此段堤防改建，以YK5+480断面为例，比选以下方案：

方案1：设计堤顶宽4.0 m，迎水坡坡比1∶2.5，背水坡坡比1∶3.0，临河侧加高培厚至设计高程；方案2：设计堤顶宽4.0 m，迎水坡坡比1∶2.5，背水坡坡比1∶3.0，临河侧加高培厚至设计水位以上0.9 m，为降低堤防整体高度，堤顶临水侧设0.6 m净高防浪墙。

选取单位长度分别计算各个方案的工程量和相应投资；根据施工简便性、汛期抢险、工程范围内的地形、地质条件、河道水流形态等要求，经综合比较后确定堤防加高培厚型式。方案1单位长度工程投资363.5元，方案2单位长度工程投资362.5元。两方案单位长度工程投资相差不多，方案一施工简单，利于防汛抢险，因此选择方案1作为右岸及左岸ZK0+000至ZK3+350段堤防加高培厚的主要型式。

（2）左岸ZK3+350～ZK7+746段堤防断面方案比较烟台河左岸ZK3+350～ZK7+746段堤防,现有堤防顶建有海滨灌区引水渠道，堤防高程基本不满足要求，局部岸坡较较陡。此段堤防加高培厚，以ZK5+325为例，按下列方案进行比选：

方案1：设计堤顶宽4.0 m，迎水坡坡比1∶2.5，背水坡坡比1∶3.0，临河侧加高培厚至设计高程，结构图见图3；方案2：设计堤顶宽4.0 m，迎水坡坡比1∶2.5，背水坡坡比1∶3.0，临河侧加高培厚至设计水位以上0.9 m，为降低堤防整体高度，减少迎水坡前伸距离，堤顶临水侧设0.6 m净高防浪墙；方案3：设计堤顶宽4.0 m，迎水坡坡比1∶2.5，背水坡坡比1∶3.0，临河侧加高培厚至设计水位以上1.5 m，为减少迎水坡前伸距离，堤防背水坡坡脚设1.74 m净高挡土墙。

选取单位长度分别计算各个方案的工程量和相应投资；根据施工简便性、汛期抢险、工程范围内的地形、地质条件、河道水流形态等要求，经综合比较后确定堤防加高培厚型式。

方案1单位长度工程投资322.3元，方案2工程投资308.7元，方案3工程投资648.4元。三个方案中，方案1与方案2单位长度工程投资相差不多，均较低，方案1施工简单，利于防汛抢险，因此选择方案1作为烟台河右岸段治理的主要型式。