麻线河(栗木村至小东吹段)河道治理工程设计分析

2018-01-23陈煜

黑龙江水利科技 2017年11期

陈煜

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳 550002)

1 工程概况

贵安新区规划范围涉及贵阳市花溪区，清镇市和安顺市西秀区、平坝县等县(区、市)，面积约1560km2。拟治理河段麻线河发源于长顺县境内，最终汇入贵阳市饮水水源红枫湖，是红枫湖的重要支流之一，流经贵安新区河段长约25km，本次河道整治目标主要为平坝县境内麻线河栗木大桥至旧卷烟厂河段，治理河道长为约5.17km。

麻线河两岸平缓，均为农田，自然景色秀美，六个村组沿河而居，河道上、下游无污染企业分布，河水受工业污染较轻。河道两岸有乡村公路相通，公路可与外界的安顺、平坝及贵阳相连，交通条件便利。

2 河道建设的主要内容

2.1 河道的状况及存在的主要问题

本工程治理河段两岸主要为村寨及农田，通过量测可以发现，天然河道的宽度小于18m，过去两岸河道并没有修建堤防建筑，这也导致河道自然的防洪能力没有达到要求标准，一旦发生洪涝灾害，将会对当地的环境造成巨大破坏，同时由于河道中存在农桥及河坝，这导致河道行洪断面面积缩小，自然水位抬高，洪水的排泄受到了较为严重的阻碍[1]。河道中没有安全行洪设施，河道自身抵抗洪水的能力偏低，洪水容易对河道两岸造成破坏。自然河道的状况如图1所示。

图1 自然河道现状(摄于2013.5.22日)

2.2 布置河道堤线原则

堤线布置时遵循以下原则：

1)河堤堤线与河势流向相适应，与大洪水的主流线大致平行。

2)尽量沿天然河道两岸布置，堤线力求平顺，各堤防平缓连接，不采用折线或者急弯。

3)堤防工程应尽可能利用有利地形，修筑在土质较好、比较稳定的滩岸上，留有适当宽度的滩地，尽可能避开软弱地基、深水地带、强透水地基。

4)堤线布置尽量少占耕地、尽量避免拆迁房屋。应避让文物遗址。

5)堤线布置应利于防汛抢险和工程管理。

6)为河道景观、生态建设留有发展空间。

2.3 堤距选择

确定河道堤距时，根据现状布置横断面，坚持因地制宜、统筹兼顾、经济合理确定河宽和堤距。河道两侧植被良好，在工程建设过程中，如果直接进行堤防建设，河岸两侧的植被将会受到破坏，因此在堤防应当修建在堤防断面两侧向岸退出一定范围后开始，采取这样的修建方式，不仅可以实现对生态环境有效保护，而且有效的增加了洪断面，降低了堤高[2]。在工程设计过程中，依据具体情况，制定以下两种施工方案，并对施工方案进行了对比。

方案一：河道平均宽度达到了40m，而现状河道平均宽度为18m。麻线河为山区雨源型河流，洪水由暴雨产生，洪水特性与暴雨特性基本一致。麻线河地处黔中腹地，地貌为中山低丘，河流坡降缓，洪水的主要特点表现为：陡涨缓落、峰量集中、涨峰历时短等特点，现状河流基本为天然河道，两岸均为农田，地势平缓[3]。考虑到河段两岸人民群众的生命财产安全及贵安新区今后的旅游发展要求、河道两侧土地的使用情况，给以后河段两岸发展及河道景观预留一定的空间，初步拟定河道平均宽度为40m堤距方案。

方案二：河道平均宽度为45m。经初步对平均河宽40m时的河道现状防洪能力复核，现状主河道排泄设计标准洪水时，洪水位平均高于两岸2-3m，为了适当降低洪水位，便于堤后洼地雨水自排，结合两岸地形地貌，充分利用上下梯田的田埂，在方案一基础上拟定平均堤距为45m的优化方案二。两种方案的详细对比情况如表1所示。

通过表1中的内容可以看出，方法一与方法二相比，虽然占地少了2.59hm2，但是受其它因素影响，工程直接费用高出了246万元，采用方案二可以降低水位约0.4m，并且工程能够对两岸沿河滩的亲水性植物、休闲凉亭、沿河步道等进行合理应用，从而将麻线河两岸打造呈旅游、农业、休闲一体的师范基地。通过对两种方案进行全面对比分析，可以发现，虽然方案二占地多，但是考虑到日后发展需要，最终决定选择方案二，平均堤距45m。

2.4 断面形式

河道治理工程堤防的典型断面形式为土堤生态护坡。土堤生态护坡堤防堤顶宽度为3m，迎水坡坡度为1∶2.5，背水坡坡度为1∶2，局部堡坎位置采用浆砌石护脚，堤防最大高度为4.0m，最小高度为0.7m。

对于高度低于1.0m的堤防，按路基堡坎方式设置低挡墙，挡墙后回填土料，堤顶宽为3m。低挡墙不仅不会对生态景观造成不良影响，而且可以减少占地面积，因此工程在设计上选择低挡墙[3]。

3 堤防设计方案选择

工程两岸具有良好的基础环境，并且边坡十分稳定，工程堤防较低，堤防形式拟定进行防洪墙堤防和土堤两种形式比较。河道整治过程中的关键建筑物是防洪堤，因此在防洪堤的具体设计过程中，要充分考虑河道的地质条件，依据具体情况，选择一种经济可靠，方便取材的方案，从而确保工程最终的作用能够达到人们的期望标准。

3.1 方案一：均质土堤

拟定土堤迎水坡坡度为1∶2.5，背水坡坡度为1∶2，堤顶宽度为3m。根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98)，安全加高值为0.5m，最大填筑高度为4.0 m，最小填筑高度为0.7m。基础置于河岸土基上，局部软弱地基采取夯填20cm厚碎石基础。

3.2 方案二：浆砌石河堤

设计河段左、右两岸采用均采用M7.5浆砌块石重力式防洪堤。根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98)和河堤稳定计算，确定堤顶宽度最宽为0.6m，防洪堤迎水面坡度1:0.05，防洪堤背水面坡度1:0.4。最大堤高4.0m。

防洪堤底部置于稍密实的砂砾石层上，堤顶设C15混凝土压顶。

两种方案的直接工程投资比较如表2所示。

表2 方案投资比较

通过表2可知，方案一(生态型河堤)堤型工程直接费用投资较方案二多177万元，但建筑土堤的土料可就地取材，充分利用当地黏土作为建筑材料。且现状河道两岸均为农田，生态环境美观，生态堤防虽然占地较多，但生态美观效益明显，与当地自然环境协调一致，符合贵安新区麻线河两岸规划农业生态旅游开发的定位。而方案二(浆砌石堤防)，虽然比方案一永久占地少，但其建筑材料用的块石需求量大，石料场大量开采后难以恢复生态环境，且浆砌石堤防外观过于生硬，破坏周边环境协调一致性，生态效益差，不便于今后的河岸景观设计，不符合两岸规划的定位。根据河段现状情况，从多方面对比分析，最终决定用生态型河堤型式。