寿阳县白马河城区段河道治理工程方案浅析

韩瑞丽

（晋中市水利局，山西 晋中030600）

1 白马河流域概况

白马河是潇河的一级支流，史称“黑水”，曾名“寿水”，全长66.7 km，流域面积1 067.5 km2,平均纵坡4.58‰，河床糙率0.032。

寿阳县境内的白马河流域，设计有10个乡镇，15万余人，耕地面积3.07万hm2（46万余亩）。农作物种植以玉米、谷子、高粱为主，兼种荞麦、豆类等小杂粮。近年来，大力发展蔬菜、草药等经济作物种植。

白马河流域共建有5座水库，其中1座中型水库（蔡庄水库），在其上游人字河流域蔡庄村，2座小（一）型水库（石门水库、郑家庄水库）在石门河流域，2座小（二）型水库，刘家山水库在常村河上游，段王水库在龙门河上游。总控制流域面积349.5 km2,占全流域面积的32.7%。

2 城区段河道存在的问题

2.1 防洪抗灾能力低

白马河城区段河道没有统一规划，流域没有进行全面治理。两岸在过去修建的一些防洪工程分布零散，毁坏严重，全河段的综合防洪抗洪能力低。

2.2 河道淤积严重，行洪断面严重不足

工程治理段基本位于寿阳县城区，居民生活垃圾随意倾倒河中，淤积抬高河床，阻塞河道。

2.3 人为设障，行洪不畅

除河道淤积外，随意侵占、缩窄河道、人为设障也是造成河道过洪能力降低的原因。

2.4 沿河污染加剧，水环境质量差

近年来随着工矿企业的不断发展，白马河流域的河流水库不同程度地受到了污染。据晋中水文水资源勘测站监测资料，寿阳县城以上为Ⅲ类水体，县城以下至赵家庄与潇河汇流处，为V类和超V类水体，超标污染物主要有COD、氨氮、挥发酚、氟化物，其中氨氮超标达185倍，水污染已相当严重。

2.5 规划滞后，疏于管理

由于白马河流域没有经政府批准的、具有法律效力的河道治理规划和河道治导线，河道管理范围难以明确，致使管理工作明显滞后，特别是近年来，随着经济建设的快速发展，沿河垃圾增多，河道中砂卵资源私挖滥采严重，河道行洪断面被严重缩窄，行成阻水建筑物，而河道管理部门在没有河道规划治导线的前提情况下难以管理。

由上可见，目前白马河城区及城区3条支流入口段的防洪抗灾能力较低，迫切需要进行全面治理。

3 治理思路与规划

3.1 前期治理情况

白马河城区段一直没有进行系统的规划和治理。寿阳县政府在2010年在白马河县城段，依河修建了滨河公园，其中在白马河上修建了3条橡胶坝，蓄水段长约1.6 km，并对1.6 km的河堤进行了治理。治理段的河宽约30 m，堤高约3 m，治理时考虑了清洪分开的运行方式，清水进入橡胶坝蓄水河堤内，洪水从橡胶坝右侧约30 m宽的河槽内下泄。

3.2 治理思路

本次白马河治理段起点为石门河入口上游3 800 m（桩号0+000），终点为寿阳县煤层气厂大桥处（桩号11+400)，治理总长11.4 km。河道有比较固定的河槽，河宽40～100 m不等。河道左岸断断续续有堤防，但经过多年运行，淤埋严重，现状情况均不达设计标准；右岸主要为土石山体，局部地段有浆砌石护坡。工程区范围内共有桥梁3座。

根据工程规划的指导思想和规划原则，分析寿阳县白马河及流域基本情况、治理现状、存在的问题和经验教训等诸多因素，确定白马河城区段为本次治理的重点河流。

本次工程建成以后，可保护沿河中曲、下曲、石板沟、童子河、洞子沟、泥河等村庄及县城5.85万人和沿线企事业单位，以及保护沿河石太线铁路、地方运煤专线、307国道、县乡公路等多条铁路公路干线。按规范，河道行洪能力为20年一遇洪水标准。

白马河河道治理，主要内容为河道疏浚、新建堤防、堤防加固等。根据治理段河道的保护对象和建设项目的所在地，结合项目前期的立项工作，依据《防洪标准》（GB 50201-94），河道设防标准按20年一遇洪水标准设计；依据《堤防工程设计规范》（GB 50286-98）规定，确定本工程河道堤防等级为4级。

本次河道治理工程河槽宽度按照过流量进行控制疏浚，其中包括：对河道卡口、阻水河段进行疏浚，保证河道畅通；对河道内现有垃圾进行处理，运到指定垃圾处理场；将河道内现有土坎、土堆及违章建筑进行清除。

本次河道治理工程的主要建筑物为堤防。堤防工程的型式按照因地制宜、就地取材的原则，根据堤防所处的地理位置、重要程度、堤址地质、筑堤材料、水沙条件及汛浪特征、施工条件、运用管理要求，工程造价等因素，经过技术经济比较，同时考虑与当地历史习惯，与现有工程的特点有机结合而综合确定。

3.3 工程布置

本次河道治理工程，治理段内堤线基本保持不变，局部河道萎缩严重处拓宽河道，以达到20年一遇的防洪标准。现将工程总体布置叙述如下：

治理段起点0+000（南河桥处），终点11+404（煤层气厂大桥处），沿河道左、右岸布设重力式浆砌石堤防总长11.4 km，堤防平均高4.5 m；右岸削坡护岸长度3.1 km，护砌高度2 m。

4 河道堤防设计

4.1 堤型方案比选

根据白马河实际地形条件，设计中采用重力墙型式进行防护。在设计过程中，对白马河4.5 m高重力式浆砌石挡墙及悬臂式钢筋混凝土挡墙分别进行了比较，比较方案如下：

方案一：重力式浆砌石挡墙

断面形式为梯形，堤防高4.5 m，迎水面坡为直墙，背水面坡为1∶0.4，基础放大脚宽度为0.4 m，基础埋深平均按1.5 m计算。采用M 7.5浆砌石砌筑。

重力式浆砌石挡墙施工工艺简单，工程质量容易保证，基本能满足设计要求。工程造价便宜。

方案二：悬臂式钢筋混凝土挡墙

堤防高度为4.5 m，顶宽0.3 m，基础宽3.64 m，迎水面为直立面，背水面坡为1∶0.15。采用混凝土C 25，钢筋为HRB 335级。

悬臂式钢筋混凝土挡墙施工艺较难，工程质量不容易保障，同样能满足设计要求。

通过以上比较，本着经济适用的原则，设计中采用第一方案，重力式浆砌石挡墙方案。

4.2 水面线推算

使用能量方程对河槽过流能力进行校核。计算公式如下：

式中：Z1、Z2——上、下游断面水位，m；

α——上、下游断面动量修正系数，取α=1；

ξ——局部阻力系数；

V1、V2——上、下游断面流速，m/s；

ΔS——上、下游断面间距；

Q——流量，m3/s；

K1、K2——上、下游断面流量模数

白马河河道断面简单，均为矩形断面，河道糙率取0.025。

在本次治理段河道内，有水流平行于岸坡产生的冲刷，也有局部弯道处水流斜冲岸坡产生的冲刷，设计中对两种冲刷均进行了计算。

4.3 堤距确定

本次河道治理工程的河道走势基本没有改变，治理段河道堤距主要根据现有地形、河道规划，并按照河道设计过流量进行控制。

4.4 伸缩缝及排水孔设计

根据规范要求，为防止不均匀沉降及应力对堤防工程产生破坏，堤防每隔15 m设一道伸缩缝，缝宽20 mm，缝内用沥青木板填充。

浆砌石堤防每隔5 m设1～2排排水孔，排水管采用DN 100 PVC管，管口外斜5%，背水面管口设置反滤体。

4.5 原有堤防处置

根据河道实测纵横断面图和带状地形图，河道两侧有断续的河堤，通过水力计算，对已有河堤高度不满足部分进行加高加固处理，对高度满足部分，此次设计没有进行任何处理。

4.6 新建堤防断面设计

本次工程设计重建堤防型式均采用重力式浆砌石堤防，断面型式均为梯形。

基础埋深平均1.5 m，迎水面坡为直墙，背水面坡为1∶0.4，基础放大脚宽0.4 m，基础平均厚1.5 m；堤顶采用C 20素混凝土压顶，厚0.2 m，顶宽为0.5 m。浆砌石采用M 7.5水泥砂浆砌筑。

加高加固堤防断面设计，加高加固堤防均为在现有堤防基础上进行，按原有形式从迎水面一侧加高加固，增加部分厚度为0.5 m的浆砌石结构。

4.7 白马河护坡设计

白马河右岸部分为土石山体，为保证山体稳定，不坍塌，对设计河底以上、设计水位以下山体进行砌护，砌护厚度0.5 m，总砌护长度3.1 km。

5 结语

治理工程实施以后，有效改善了白马河河道水环境恶化的状况，改善了沿岸生态环境，也减轻了流域内地下水资源的污染，为当地水资源可持续发展奠定了坚实的基础。是一项完善城市功能、提升城市品位、建设秀美山川的“蓝天碧水”工程。