千金河综合工程治理与设计方案研究

2017-08-01周彬

陕西水利 2017年3期

关键词：清障石笼千金

周彬

（辽宁江河水利水电新技术设计研究院，辽宁沈阳110003）

千金河综合工程治理与设计方案研究

周彬

（辽宁江河水利水电新技术设计研究院，辽宁沈阳110003）

千金河防洪体系存在河道淤积与岸坡防护问题，结合工程实际情况，提出河道清障工程与护岸防护工程治理方案，采用直立式格宾石笼挡墙护坡及护脚与石笼护垫护坡及格宾石笼网箱护脚作为护岸设计型式，采用理正软件对堤防进行渗流与抗滑稳定分析，计算结果均满足规范要求，工程实施后，经济、社会、生态三方面效益显著。

河流治理；护岸设计；渗流计算；稳定分析

0 前言

千金河为花园湖上游的主流，位于抚顺市区南部，抚顺市新抚区千金乡境内。千金河发源于新抚区千金乡唐力村的小林冲沟，分水岭高程350 m，流域集水面积37.27 km2，河流长度12.9 km，河道比降8.1‰。

千金河目前防洪安全方面存在的主要问题有两点，第一点是河道淤积问题，第二点就是岸坡防护问题。千金河上游河道来水挟带泥砂进入湖区，水流速变缓，泥砂沉淀在入汇口段造成河道湖淤积，壅高了汛期洪水，造成河口段逢雨必遭灾的恶性循环，每遇较大降雨将危及两岸居民、工矿企业和交通干线的安全，千金河中下游局部河段淤积比较严重，虽然河道相对顺直，但边滩犬牙交错，枯水年农民开垦耕地侵占河道，缩窄了行洪断面。

同时千金湖沿岸无硬性工程防护岸坎，每经洪水冲刷淘刷，在河流顶冲部位兑岸现象十分严重，水土流失明显。千金河上游支流比降较大，山洪直接冲兑入汇口河岸，造成河段陡坎林立，兑岸严重。因此亟需从河道清淤与河道护岸加固设计两方面开展千金河治理工作[1-2]。

1 千金河综合治理方案

按照《防洪标准》(GB50201-94)规定，防洪标准应定为10~20年一遇。根据防洪对象的重要性，参照《重点山洪沟防洪治理项目建设指导意见》，本次千金河防洪标准确定为10年一遇。抗震基本烈度Ⅵ度，地震加速度0.10 g，工程区最大冻深为1.40 m。

1.1 河道清障工程治理方案

河道清障工程以恢复河道主槽，扩大过水断面，提高河道行洪排涝能力，增强水体流动性为主要目标。经现场查勘及了解，千金河中下游局部河段淤积比较严重，特别是花园湖口以上河道淤积更为明显，丁家村及邓尔村河段边滩犬牙交错，开垦耕地侵占河道，缩窄了行洪断面。千金河现状河宽较窄，下游河口段河宽13 m～24 m，中上游河段平均河宽不足10 m，局部现状河宽仅为6 m[3]。

结合区间护岸工程的建设，对河道内淤积的砂砾、乱石、杂物进行清理疏挖。清障范围为河道中心线桩号K0+000~K1+600，K3+200~K4+900及K5+790~K7+890共计3段5.4 km。本次设计对该段河道进行清障与否进行方案比较，根据河道淤积对水面线影响、清障工程费用、护岸工程费用等因素，进行技术经济比选。

方案一：保持K0+000~K1+600河道按现状河底，局部切滩，清淤土方沿河填筑。

方案二：将K0+000~K1+600段河道按设计河底进行清淤，控制清障河底宽为20 m。方案比较水面线计算见图1。

经水面线计算可以看出，K0+000~K1+600河段河道清淤与否对水位影响很大，影响范围至其上游K2+800左右，清淤与否影响水位差约为0.69 m，水位差最大处为1.28 m。方案比较成果见表1。

表1 K0+000~K1+600段河道清淤方案比较成果表

经方案比较可以看出，方案一对上游洪水无疏导作用，无法降低上游水位，增加了护岸工程量，增加了工程总投资。方案二虽然增加清障工程投资，但降低上游2.8 km区间洪水位，减少了护岸工程量，降低了总投资。此外，方案二降低了南花园湖河口段洪水位后，使该河段防洪能力得到大幅提高，并使区间内涝排泄更加顺畅，增加区间防洪排涝效益。因此，根据本次方案技术经济比较成果，会同新抚区、千金乡相关人员沟通商议后，本次设计拟采用方案二，将K0+000~K1+600段河道按设计河底进行清淤，控制清障河底宽为15 m~20 m。

1.2 护岸工程治理方案

为保护岸坎安全，防止土地冲兑，对左岸村屯重点防护段及右岸迎流顶冲段可能发生冲刷破坏的岸坡进行岸坡防护。左岸护岸保护对象包括人口和耕地，设计坡顶高程与十年一遇设计水位基本齐平或略高于设计水位，右岸村屯离河较远且高程较高，保护对象是河槽岸坎，坡顶防护至现状坡顶高程，当坡顶高于设计水位时，设计坡顶高程与设计水位基本齐平，两岸坡脚高程与设计清障河底齐平[4]。

护岸工程分别位于南花园湖河口、千金村、丁家村、邓尔村及唐力村河段，共计9段总长6.91 km。

2 护岸工程设计

2.1 水面线计算

选取千金河入花园湖口断面作为本次水面线计算的起始断面，起点水位采用中杨柏河水面线成果，千金河入花园湖口断面10年一遇洪水位95.18 m。千金河10年一遇洪峰流量为198.1 m3/s。

道和桥梁处均采用能量方程法，能量方程的基本形式为：

式中：Z1Z2为上下游断面的河底高程（m）；Y1Y2为上下游断面的水深（m）；V1V2为上下游断面的水流平均流速（m/s）；he为能量水头损失（m）；α1α2为修正系数；L为上下游断面之间的河道长度（m）；Sf为上下游断面的摩擦比降；C为河道的扩散或收缩损失系数；g为重力加速度（m/s2）。

千金河水面线计算成果见表2。

2.2 护岸工程断面设计

图2千金河水面线计算成果示意图

护岸工程断面结构分为两种型式，均为生态石笼护坡、护脚。南花园湖桥上游已建防护工程为浆砌石直立挡墙工程，为保持上下游左右岸整体结构型式协调，设计采用直立式格宾石笼挡墙护坡及护脚[5]。

格宾石笼共四层，单层厚度1.0 m，上部三层为护坡部分，底部一层为河底以下护脚部分，四层格宾石笼自上而下宽度分别为1.0 m、1.5 m、2.0 m、2.5 m，石笼底部铺设350 g/m2土工布及10 cm砂砾垫层。南花园湖桥上游段石笼护岸顶高程为97.0 m，护脚顶高程为94.0 m，桥下游段石笼护岸顶高程为96.0 m，护脚顶高程为93.0 m。墙后回填河滩开挖砂砾土料，在墙顶与开挖线之间形成岸顶平台，平台与石笼护岸顶高程齐平，平台上铺填30 cm种植土，并播撒草籽，进行植物防护，种植单排灌木，种植间距1.0 m。南花园湖桥两岸岸坡防护工程典型断面见图3。

图3K0+000南花园湖桥段护岸工程典型断面图

其他重点区段岸坡防护工程采用石笼护垫护坡及格宾石笼网箱护脚。设计坡顶高程与十年一遇设计水位基本齐平或略高于设计水位，右岸保护对象主要为耕地，坡顶防护至现状坡顶高程，当坡顶高于设计水位时，设计坡顶高程与设计水位基本齐平，两岸坡脚高程与设计清障河底齐平。采用30 cm石笼护垫护坡，坡比1∶2.0。1 m×1 m格宾石笼网箱护脚。护坡及护脚石笼底部均铺设350 g/m2土工布及10 cm砂砾垫层。坡顶设1 m石笼护垫压顶，规格同护坡石笼。石笼护垫及格宾石笼为厂家成品，设计为6.0 m、7.0 m等整数长度规格，方便施工及采购。其他重点区段岸坡防护工程典型断面见图4。