盐城市黄河故道治理工程设计探讨

2020-05-14唐大伟

水科学与工程技术 2020年2期

唐大伟

（江苏省水文水资源勘测局常州分局，江苏常州 213000）

河水泛滥将会对沿岸城镇的发展、居民的生活造成严重影响。张防修等［1］从黄河淤积角度分析，研究不同治理方案下河道冲淤特征；李勇［2］、田勇等［3］通过定量计算的方法对黄河治理方案进行研究，并针对黄河泥沙特征提出了研究展望；河道疏浚工程可提高河道过水断面，增加河道行洪过水的能力，是河道治理工程中常用的措施［4-5］；河道岸坡稳定性也是河道安全的一个重要因素，这在河道下游软土堆积区更为明显［6-7］。目前常用的护岸结构包括：混凝土护岸、格宾石笼护岸等［8-10］。

1 工程概况

黄河故道全长496km，是一条 “悬河”，河床高出两侧地面4～6m，有些地段达8m。流域表层为5～10m厚的黄泛沉积物，以细沙和粗粉沙为主，产状水平，层理清晰，层厚较浅。盐城市黄河故道区域西起盐淮交界、北至黄河故道堤防～X304～中山河北堤，南至X208～张弓干渠北侧高堤～中山河南堤，东至海口。根据地形测量图区域总面积236.6km2，其中中泓水面7.6km2，滩地面积30.3km2，堆堤面积198.7km2。

2 河道工程设计

2.1 河道断面

黄河故道地涵～中山河闸段干河河道断面设计标准为：河底高程-2.0～-2.5m，河道底宽30～50m，河坡1∶4。同时，为防止行洪和船行波冲刷，危及堤防安全，在大有镇区新建防洪墙段设置青坎，根据工程运行经验及边坡稳定计算，本次设计青坎宽度20m。

中山河闸闸下港道原设计标准底宽70m，底高程-2.0m，河坡1∶4，由于缺乏冲淤保港水源，导致闸下港道淤积，现状标准约为底宽50m，底高程-0.5m，根据建成以来实际运行情况，结合冲淤保港水源以及防洪排涝需要，本次整治闸下港道标准为底宽60m，底高程-1.0m，河坡1∶4。

河道分段设计标准如表1，河道设计典型设计断面如图1。

表1 河道横断面设计成果

图1 干河河道典型设计断面

2.2 围堰及排水沟

2.2.1 围堰

根据地形情况及分段土方量，排泥场堆高一般2.0m。根据规定要求，围堰高度由式（1）确定：

式中 hy为排泥场围堰高度（m）；hd为排泥场最终堆土高度（m）；h1为波浪爬高（m）；h2为安全超高（m）。经计算围堰高度hy=2.0＋0.5＋0.5=3.0m。

排泥场围堰设计外坡1∶2.5，内坡1∶2.5，顶宽2m堰高2.0～3.0m。排泥场每隔200m设一道子堰，设计边坡1∶2，顶宽1m，高度2m。

2.2.2 排水沟

为了保证排泥场退水通畅，在堆土区外侧设计排水沟，断面沟深2.0m，底宽2.0m，边坡1∶2。

排水沟断面如图2。

图2 排泥场围堰断面

2.3 排水口

本次参照可研阶段审查意见，细化弃土区排水口设计。排水口位于地面相对高程1.0～3.0m位置，在围堰2m宽平台中间设置两道2.9m×0.5m木闸门，平台底部设C20混凝土底板，平台两侧设砖砌护底、护坡。排水口两侧设砖砌挡土墙，挡墙底部设C20混凝土底板。

2.4 河道疏浚工程设计

本工程所涉及6座泵站均为原址拆建，其中双龙港翻水站、南干翻水站及三新河翻水站站址位置距离黄河故道主泓较远，故道侧引河长度较长，而北干翻水站等其余3座泵站均临近故道主泓布置，故道侧引河较短。根据现状引河实测断面，龙港翻水站、南干翻水站及三新河翻水站故道侧引河淤积较为严重，现状难以满足引排水需要，其余3座泵站故道侧引河较短，土方开挖列入护坡防护土方开挖中。

涵闸16座，其中15座涵闸均为原址拆建，1座进水闸（新建支渠进水闸）为加固工程。其中众兴排涝洞临近故道主泓布置，故道侧引河较短，土方开挖列入护坡防护土方开挖中；根据现状引河实测断面，其余14座拆建涵闸故道侧引河淤积较为严重，现状难以满足引排水需要，需适当疏浚。

对3座泵站及14座涵闸，故道侧引河适当浚深、浚宽，各建筑物故道侧引河疏浚标准如表2。

表2 支河口疏浚标准统计

2.5 支河口

抛石防护范围根据水流、波浪特性和地形地质条件，以支河口圆裹头向黄河故道方向和支河侧方向一定范围内加强。圆裹头顶面半径R=10m，黄河故道侧单侧防护长50m，支河口侧防护长15～50m。顶面护至现状滩面，底部护至河底。防护形式为60cm厚抛石，下设230g/m2土工布1层，护脚宽度2m。边坡坡比，支河侧1∶3，黄河故道侧1∶4。

本次除阜宁县童营洞外接泵站，响水县南干进水洞距河口较远、新建支渠进水洞为局部加固，未进行抛石防护外。其余防护各支河口防护布置如图3。

图3 支河口防护布置

3 河道防洪工程设计

3.1 墙顶高程

防洪墙墙顶高程按照规范进行计算，设计水位5.2m，计算如式（2）：

式中 H顶为防洪堤堤顶高程（m）；H洪为设计洪水位（m）；Y为堤顶超高（m）；R为设计波浪爬高（m）；e为设计风壅增水高度（m）；A为安全加高（m），取0.6m。

H洪=5.2m。

安全超高按照4级建筑物不允许越浪考虑，A=0.6m。

经计算，风壅高度e=0.005m，波浪爬高R=0.286m。

Y=0.286+0.005+0.6=0.891m。

H顶=5.2+0.891=6.091m，设计取用防洪墙挡浪顶高程6.10m。

3.2 防洪墙

防洪墙采用钢筋混凝土悬臂式结构。底板面高程3.00m，墙顶高程5.50m，墙顶1.1m高石材栏杆；考虑到挡浪并结合景观要求，在墙后设置自嵌式生态挡浪花坛，花坛顶高程6.1m，顶宽1.5m；墙前设20m宽平台，其中墙前5m平台高程3.5m，其他3.0m。防洪墙按4级水工建筑物设计，基底摩擦系数取f=0.25，墙后回填土内摩擦角取用28°。防洪墙结构如图4，稳定计算成果如表3。