石子河河道整治工程设计探讨

董云飞

(长治市水利勘测设计研究院，山西 长治 046000)

1 工程概况

石子河系浊漳河南源的一级支流，发源于壶关县石泉乡盘马池村东，向西北流经晋庄镇北庄、西七里、晋庄、东崇贤、庄头、杜家河、集店等村进入长治市区，经过石桥、壶口、紫坊、邱村、蒋村之后向北流至北寨村西汇入浊漳南源。石子河全长49km，流域面积385.33km2，多年平均径流量2610万m3。沿河涉及壶关县石坡乡、晋庄镇、龙泉镇、集店镇4个乡镇，89个行政村，8.3万人，5.33km2耕地。

河道淤积严重，河床抬高，主槽萎缩，行洪能力降低，防洪标准不足10a一遇；河道没有堤防控制，洪水危及沿河两岸农田的安全；人为设障现象严重，河滩地种植侵占河道，造成河道窄小，行洪不畅。

本次治理范围起点是壶关县欢掌底桥，终点为石桥(壶关县长治市城区交界处)，总长度15.7km，治理长度5.66km。

2 工程任务、规模及方案比较

2.1 工程任务

(1)理顺河道，控制河槽摆动，稳定主槽流向，减少河道挤占，降低对岸边和滩地的冲刷，保护沿河两岸现有滩地、公共设施，提高河道的防洪标准。

(2)修筑堤防工程，防御洪水漫堤。

2.2 工程规模

根据项目区社会经济发展水平，结合GB50201-94《防洪标准》及GB50286-98《堤防工程设计规范》中的规定，防洪标准按10a一遇，工程防护等别为乡村Ⅳ等，堤防等主要建筑物级别为5级。

2.3 工程方案比较

石子河河道整治工程为壶关欢掌底桥至石桥之间河段，河道长15.7km，河道无堤防工程，两侧岸坡地势较低，现状河道防洪标准经复核低于规范要求的10a一遇洪水标准。工程设计拟考虑2个方案进行比较。

方案一：不改变河道流向，对自然河道采用削坡、修整、筑堤护岸和疏浚等措施，扩大行洪能力。该方案的特点是：工程占地少，对沿河两岸农田影响较小，征地难度较小；可减小河床糙率，增加一定的过流能力，基本满足行洪要求；施工简单，建安工程费用较小。

方案二：采用对部分自然河道扩宽、疏浚等措施扩大行洪能力，对局部自然河道改道，裁弯取直，使其达到行洪能力，对原废弃河道进行回填。该方案的特点是：工程占地多，对沿河两岸农田扰动较大，征地难度较大；明显减小河床糙率，增加过流能力，提高河道防洪标准；施工受征地影响大，工期长，投资大。

经综合比较，考虑到河道经过地段农田面积较大，且现有河道进行综合整治后，也基本满足河道行洪要求，故本次设计选择方案一。

图1 标准断面A型

图2 标准断面B型

3 工程总体布置

根据河道特点、布设任务及方案比较，结合现场实地勘查分析研究确定了工程总体布置。

石子河河道治理范围从壶关县欢掌底桥至县界处的石桥，河道长约15.7km。该段主要支流为龙丽河，本段河道为山区季节型河道。

本次河道治理主要工程内容包括：堤防及防护工程、河道疏浚工程、支流入河口工程、堤脚防护工程及排水涵洞工程。

3.1 堤防及防护工程

堤防断面设计根据治理河段的河势变化，地形条件不同，因地制宜，区别对待。依据河道实际情况，参照已建堤防工程成功经验，经分析比较，堤防工程采用2种断面型式作为标准设计断面，具体如下。

3.1.1 浆砌石挡墙(标准断面A型)

河道治理范围内，欢掌底桥至庄头段河床狭窄、纵坡较大、河水流速大、冲刷较严重且河道两侧耕地较多，实施工程占地困难。鉴于以上条件，本段更宜采用占地面积小的浆砌石挡墙断面型式，采用该种断面堤线长5.14km。如图1所示。

该种断面型式为M7.5浆砌石重力式挡墙。挡墙净高为1.9～3m。基础埋深1.5～2.5m，上部顶宽0.5m，底宽2.25～2.91m，临水面坡度1∶0.1，背水面1∶0.3。挡墙内设φ75mm排水孔，顺水流方向间距5m，孔后设反滤料。沿河堤方向每15m设置一道伸缩缝，缝宽2cm，缝内填沥青砂浆。

3.1.2 格宾石笼土堤(标准断面B型)

杜家河至石桥段，河床宽阔、纵坡较缓、河水流速小且荒地较多，依据河道实际情况，本段宜采用造价低但占地面积相对较大的格宾石笼土堤断面型式，该种断面堤线长度3.05km。如图2所示。

该种断面型式结构为格宾石笼土堤，堤顶宽为3m，迎水坡1∶2，背水坡1∶1.5，堤身高度2.0～2.7m，一般地段格宾石笼防护厚30cm，凹岸、支流顶冲等重点防护地段格宾石笼防护厚50cm。基础为铅丝石笼，埋置在滩面以下1m。顶部高程按超出设计水位0.7m。

堤后如果是滩地则填土堤，土堤堤顶高程与石笼堤顶齐平，顶宽3m；如果依台地砌筑，背水侧沿开挖线回填至堤顶高程。回填土压实度均不小于0.9。

石子河治理段堤防与防护工程详见表1。

表1 石子河治理段堤防及防护工程特性

3.2 河道疏浚工程

石子河河道经多年淤积，河道紊乱，主槽逐渐萎缩，行洪能力锐减，因此必须对部分河道进行整治。整治原则：因势利导，遵循河流自然走向，调整河道，封堵分汊河段。

河道疏浚的措施主要是清淤、疏浚、拓宽主河槽。治理范围包括河漫滩平整、疏通中小水主槽。中小水主槽设计取20m左右，深0.7～1.25m，清淤深度0.4～3m。详见表2。

表2 河槽疏浚工程特性

3.3 支流入河口堤防工程设计

工程措施为南园大桥至入河口处左右岸新建堤防与干流堤防衔接，全长600m。

共布置支流入河口堤防长度为1.2km，其他支沟入河口堤防0.2km，支流入河口工程详见表3。

表3 主要支流入河口工程特性

3.4 堤脚防护工程设计

堤脚防护采用铅丝石笼护脚，用于保护主流靠岸段、凹岸段、支流顶冲段、桥上下游侧堤防的基础。堤脚防护形式分a、b 2种，a型断面形式为宽3m、深1m的铅丝石笼护脚，用于主流靠岸段，防护长度4.09km；b型式断面形式为宽5m，深1m的铅丝石笼护脚，用于凹岸段、支流顶冲段以及桥上下游侧30m范围内，防护长度0.63km。堤脚防护工程特详见表4。

3.5 排水涵洞设计

为及时排泄河道两侧雨水，在堤防上布置排水涵洞。涵洞共13处，具体布置见表5。

涵洞采用钢筋混凝土排水管，坡度1%，倾向河道内侧，管径1m。涵洞进出水口两侧挡土墙采用M7.5浆砌石砌筑。

表4 堤脚防护工程特性

表5 排水涵洞布置

4 结束语

通过石子河河道治理，可显著提高河道行洪能力、促进农业生产、提高人民生活水平，有效改善区域生态环境。随着地方经济发展水平的提高，在河道整治方面应该加大生态治理力度，建设集防洪、防崩、生态、亲水、景观、休闲等功能于一体的综合水利工程，争取建设效益的最大化。在河道治理过程中，还要重点加强植被的恢复与保护、河道环境优化、河道水系质量管控等工作。河道治理需要从长远和全方位的角度进行分析研究，以保证生态河道治理的持续发展，实现“水宁、水活、水清、水美”的目标，达到人与自然和谐共处的目的。