清漳河箕山至五里铺河道治理工程规划

安慧强

（左权县水利局，山西 左权 032600）

1 工程概况

左权县隶属于山西省晋中市，位于晋中市东南部，太行山主脉中段西侧。左权县面积2 028 km2，下辖5个镇、5个乡，共379个行政村，总人口16.41万人（2013年）。

清漳河属海河流域南运河水系，河道全长210 km，流域面积5 320 km2，其中清漳东源控制流域面积1 586 km2，河长105 km；清漳西源控制流域面积1 568 km2，河长104 km。清漳河山西段流经昔阳县、和顺县、左权县和黎城县，省内流域面积4 150 km2，主流长146 km。

清漳河东源治理段总长8.88 km，治理范围北起箕山村，南至西黄漳与五里铺村交界附近，即桩号D0+000.00～D8+877.12，新建堤防长度为9.21 km，利用现有堤防4.25 km，自然山体4.46 km，河道宽约100～260 m。主要任务是防洪，内容为堤防建设。

2 任务与规模

2.1 工程现状

清漳河东源治理段堤防，在“2016.7.19”洪灾中冲毁严重，局部位置浆砌石堤防已被冲毁，大部分地段没有堤防，两岸农田损失严重，目前河道已不能满足10年一遇防洪标准，给当地的防洪安全带来严重危胁。

清漳河东源治理段两侧为村庄及农田，保护区内有箕山村、中寨村、上店街村、下店街村、上水磨村、芹泉镇、西黄漳村、东黄漳村等8个村庄0.7万人，满足防洪标准成为河道治理的第一要务。

治理段两岸堤外原有耕地466.67 hm2，由于堤防冲毁严重，致使两侧耕地部分被冲毁，损失严重。左权县境内清漳河东源芹泉～西黄漳段河道治理工程的实施不仅提高了河道防洪标准，保护了两岸居民的生命财产和耕地安全，而且给沿线村镇的可持续发展提供空间，提高人们的生活水平和生活质量。

2.2 工程任务

根据沿线村庄、耕地及河道现状，确定本工程建设的主要任务是防洪，主要内容为堤防建设，对清漳河东源治理段河道堤防新建或修复已冲毁段，彻底解决两岸居民的洪水之患。

2.3 工程建设规模

清漳河东源芹泉—西黄漳治理段两侧，属于乡村防护区，根据《防洪标准》（GB 50201-2014），防护区等级为Ⅳ等，防洪标准为10年一遇，河道治理标准按照10年一遇洪水标准建设。工程等别为Ⅴ等，堤防等级为5级。

治理段河道充分利用原堤线布置，结合洪水冲刷过后的现状地形地貌情况，河道基本维持现状宽度，局部拓宽，宽度范围为100～260 m。这样可以达到既能满足河道行洪，又能满足沿线村庄及农田发展的需求。

3 水力计算

3.1 治导线、断面形式确定

根据河道现状及行洪要求，治导线确定原则为：顺应河道总体河势，兼顾两岸村庄及农田发展的需要，在满足河道行洪安全的基础上尽可能为城镇远期建设创造条件，做到统一规划，综合治理。在此原则下，确定治理河段治导线。

河道过流断面形式确定，根据河道现状，结合本次工程建设任务，采用天然河道断面。

3.2 河道过流能力计算

治理段河道的防洪标准为10年一遇，由于天然河道断面不规则，河床起伏不平且不断发生冲淤变化，过水断面形状、底坡、粗糙系数均沿程变化，采用恒定非均匀渐变流方程计算。沿水流方向，在河道中分别取两个断面1-1与2-2，其中1-1断面水位已知，2-2断面水位为欲求之水位。

1-1与2-2断面之间的能量方程如下：

式中：z1、z2和v1、v2分别为断面1-1与断面2-2的水位和流速；α1、α2为水流在断面1-1与断面2-2的动能修正系数为断面1-1和断面2-2的平均流量模数；ζ为河段的平均局部阻力系数；Q为设计洪峰流量。

天然河道洪水位的水面宽＞30 m时，河岸阻力影响较小，断面不规整，河床面粗糙，河底为卵石，糙率最小值0.035，最大值0.100，本次设计治理段糙率取n=0.045。根据工程所在河段横断面资料，计算10年一遇河道水面线。

3.3 公路桥过流能力

本次治理段河道范围内有公路大桥3座，分别为高速公路高架桥、芹泉旧大桥、319省道大桥。大桥建设标准均高于本次10年一遇设计洪水标准，桥孔过流能力均满足要求，芹泉旧大桥在2016年“7.19洪灾”中由于左岸桥头伸入河道约40 m，受洪水直接冲击损毁，现已采取措施进行修复防护。

西黄漳村漫水桥现已修复，其下游筑有临时漫水土路，为阻洪建筑物，建议后期进行改造。

3.4 防洪大堤超高计算

河堤超高采用《堤防工程设计规范》（GB 50286-2013）中公式计算：

式中：y——堤顶超高，m；

R——设计波浪爬高，m；

e——设计风壅增水高度，m；

A——安全加高，m。

治理段防洪大堤级别为5级，安全加高值取0.5 m，计算风速采用历年汛期最大风速（V＝24 m/s）平均值的1.5倍，计算得设计波浪爬高0.319 m，设计风壅增水高度为0.005 9 m，堤顶超高为0.825 m，取0.9 m。

3.5 冲刷计算

3.5.1 水流平行于岸坡产生的冲刷深度计算

水流平行于岸坡冲刷深度计算，采用《堤防工程设计规范》附录D计算公式：

式中：hs——局部冲刷深度，m；

H0——冲刷处的水深，以近似设计水位最大深度代替，m；

Ucp——近岸垂线平均流速，m/s；

U——行近流速，m/s；

UC——泥沙起动流速，m/s；

n——与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n＝1/4；

η——水流流速不均与系数。

经计算，水流平行于岸坡产生的冲刷深度，最大冲刷深度为1.41 m。

3.5.2 弯道冲刷深度计算

弯道水流对凹岸形成冲刷，其冲刷深度采用《水力计算手册》中的与河面宽和曲率半径之比有关的系列冲刷计算公式计算。

式中：Hmax——最大冲深值，从水面算起；

Hm——计算断面平均水深；

B——河面宽；

R1——凹岸曲率半径。

经计算，河道冲刷深度为2.96 m。

4 结语

工程区位于太行山块隆带，区域稳定性尚好。工程区的地震动峰值加速度值为0.10 g，地震动反应谱特征周期为0.40 s，地震基本烈度为Ⅶ度。堤线主要从清漳东源主河道两侧Ⅰ级堆积阶地前缘、河漫滩经过，堤基持力层为第四系全新统洪冲积卵石混合土，为强透水层，主要存在不均匀变形及洪水冲刷堤基稳定等问题。堤基基础埋置深度应大于洪水冲刷深度，防止洪水冲刷淘蚀堤基。部分地段堤基低于地下水位或位于地下水位附近，施工时存在基坑涌水问题，应排水。

工程区块石料、土料质量满足规范要求，储量满足工程需要。老虎岩砂砾料场砾料质量满足混凝土粗骨料规范要求，储量满足工程需要。混凝土细骨料建议采用老虎岩砂砾料场砂料或人工制砂。