白登河陽高縣王官屯段河道治理工程設計

吳 桐

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 概況

白登河屬海河流域永定河水系，為南洋河一級支流，發(fā)源于陽高縣朱家窯頭鄉(xiāng)隨士營，全長62.5km，河流平均縱坡7.8‰，流域總面積1297.91km2。主要支流有張官屯河、黃水河、上吾其河和黑水河。河型為寬淺式的游蕩型河道，河床為砂質(zhì)土，穩(wěn)定性差。多年平均徑流量5534萬m3，清水流量1419萬m3，由于上游攔蓄，豐水期清水流量0.39m3/s。

工程治理段位于陽高縣龍泉工業(yè)園區(qū)，治理范圍南起橋頭堡村西北約1000m處，北至小安灘村東約1300m，橫穿龍泉工業(yè)園，河道中心線長6.0km，即樁號Z0+000—Z6+000。

根據(jù)龍泉工業(yè)園區(qū)建設情況和河道現(xiàn)狀，確定本工程建設任務是防洪，主要進行堤防建設、河道疏浚及支流匯入口治理。

2 工程建筑物級別

本工程按10年一遇的洪水進行設防，洪峰流量370m3/s。根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》，堤防工程級別為5級。工程區(qū)設計基本地震峰值加速度值為0.10g，特征周期值為0.35s，抗震設防烈度Ⅶ度。

3 工程總體布置

治理段河道堤線布置盡量按照現(xiàn)有河道走向，河堤縱斷設計上基本依原河道縱坡布置：樁號Z0+000—Z1+849.9河道縱坡為2.05‰；樁號Z1+849.9—Z4+437.6河道縱坡為1.85‰；樁號Z4+437.6—Z6+000河道縱坡為1.27‰。采用復式斷面，由布置在中間的主槽和兩側(cè)的灘地組成，主槽間距35～125m，防洪大堤間距100～200m。兩岸新建防洪大堤11735m，布置在灘地外側(cè)，大堤設計高程滿足10年一遇的洪水。在治理段河道內(nèi)，共有2個排洪渠匯入口和1個支流匯入口，采用鉛絲石籠進行防護。由于新建大堤高于現(xiàn)狀地面，為保證雨季堤防后沒有積水，在兩岸堤防側(cè)設排水口，共計18處。

4 設計方案

結(jié)合河道治理段現(xiàn)狀，兩岸地形較為寬闊，為節(jié)省工程投資，同時方便后期園區(qū)中心景觀帶的建設，堤防型式確定采用斜坡式土堤。

經(jīng)綜合比較，大堤迎水坡護坡及護腳均采用鉛絲石籠；主槽險工段的迎水坡護坡及護腳采用格網(wǎng)石籠防護。

4.1 堤防現(xiàn)狀

本工程治理段現(xiàn)有2段堤防：一段是2009年在緯二十二路上下游兩岸修建漿砌石堤防820m，滿足10年一遇的防洪標準；另一段在河道左岸樁號B2+536.0—B3+373.4范圍內(nèi)的堤防破損嚴重，沒有防護能力，其余地段沒有堤防。

目前河道僅有天然主槽，寬度僅十幾米，除2009年修建堤防820m漿砌石堤防基本可以滿足行洪要求外，其他段現(xiàn)狀基本無行洪能力。

4.2 大堤設計

針對堤防現(xiàn)狀，按照治理段防洪大堤滿足10年一遇的防洪要求，設計采用復式河床斷面型式。

大堤堤線及堤距的確定：考慮原有堤防位置，堤線基本按照現(xiàn)有河道的走向，能寬則寬，宜彎則彎。

堤距確定依據(jù)：河道現(xiàn)有的行洪寬度；結(jié)合現(xiàn)有的820m堤防堤距及樁號B2+536.0—B3+373.4原有堤防的堤線位置；計劃修建的緯十一路和緯二十二路2座跨河橋梁的長度；盡量減少河道的占地；根據(jù)龍泉工業(yè)園區(qū)總體規(guī)劃和治理段河道景觀設計要求，結(jié)合龍泉工業(yè)園區(qū)治理段河道兩側(cè)的規(guī)劃，為遠期工程留有余地。依據(jù)以上原則，通過計算，確定河道大堤堤距為100～200m。

堤頂寬度：按《堤防工程設計規(guī)范》，確定堤頂寬為3.0m，本工程考慮采用將防洪大堤兼作搶險道路，局部地段設錯車段，寬5m，路面采用泥結(jié)石路面。

堤頂高程：大堤頂高程根據(jù)設計洪水位加堤頂超高確定，但不得低于現(xiàn)狀地面高程。河道設計洪水位采用灘槽不同糙率的一維恒定非均勻漸變流方程計算進行水面線推求確定；堤頂超高按照《堤防工程設計規(guī)范》規(guī)定進行計算確定為0.95m。

大堤結(jié)構：臨水面邊坡1∶2.5，設計洪水位以下采用斜坡式鉛絲石籠護坡，其結(jié)構型式從下到上依次為：反濾土工布，200mm厚碎石，300mm厚鉛絲石籠，設計洪水位以上采用草皮護坡；背水坡1∶2，播撒草籽綠化；堤高4.47～5.23m（距設計主槽河底）。為保護堤岸穩(wěn)定，基礎埋深除滿足凍深外，須大于基礎沖刷深度，根據(jù)《河道整治設計規(guī)范》中的沖刷深度計算公式進行沖刷計算，確定鉛絲石籠基礎埋深為1.5m，大堤岸墻總長11735m。

大堤回填的土方直接采用主槽疏浚的開挖土方填筑，主要由低液限粉土組成，壩體土的滲透變形破壞類型為流土。運用《滲流計算分析軟件》，采用有限元法進行滲流及滲透穩(wěn)定分析：堤防斷面在設計洪水位下浸潤線出逸點位置處于堤防基礎下，不存在滲透破壞安全隱患，設計洪水下堤防邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范允許值，滿足要求。

4.3 主槽及河道疏浚設計

主槽為梯形斷面，邊坡1∶3；底寬35～125m，主槽清理深度0.5～2m。對主槽疏浚分兩種情況處理：若設計疏浚高程低于現(xiàn)狀河底高程，按設計高程進行疏浚；若河床高程低于設計河底高程，維持現(xiàn)狀。

由于白登河屬寬淺式的游蕩型河道，河床為砂質(zhì)土，穩(wěn)定性差，為保護堤岸穩(wěn)定，對主槽險工段主槽坡面和堤腳進行固槽防沖處理。對主槽險工段的坡面及堤腳采用格網(wǎng)石籠防護：坡面防護結(jié)構型式從下到上依次為：反濾土工布，200mm厚的碎石，300mm厚的格網(wǎng)石籠，格網(wǎng)石籠基礎埋深1.5m；堤腳采用2層500mm厚的格網(wǎng)石籠護腳，上層防護寬度4m，下層防護寬度3m。主槽險工段防護長度總長3841m。

4.4 支流匯入口設計

在治理段河道內(nèi)有2個排洪口和1個支流匯入口，水流比較紊亂，本次擬采用鉛絲石籠進行防護，2個排洪渠的匯入口處防護斷面與相鄰白登河主河道大堤相同，并向上游延展，與上游排洪渠堤防平緩連接。依據(jù)河道現(xiàn)狀，確定支流堤防采用梯形斷面，底寬30m，邊坡1∶2.5，迎水面邊坡采用鉛絲石籠防護，防護結(jié)構從下到上依次為200mm厚的碎石和300mm厚的鉛絲石籠，坡腳石籠基礎埋深1.5m。每個匯入口向上游防護長度100m。

4.5 排水口設計

由于新建大堤高于現(xiàn)狀地面，為保證堤后雨水順利匯入河道，在兩岸堤防側(cè)設排水口，除排洪渠和天然支流代替附近的排水口設計外，河道兩岸共設置排水口18處。排水口采用直徑1500mm的混凝土管從大堤下穿過，管道坡地0.3%，管底設500mm厚的C15混凝土管座；混凝土管出大堤后，在二級平臺上設置長寬均為5m、厚0.5m的格網(wǎng)石籠防沖護墊。

5 結(jié)語

白登河陽高縣王官屯段河道治理工程具有顯著的防洪、生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益。工程實施后，可使龍泉工業(yè)園區(qū)水系貫通調(diào)活，為園區(qū)營建生態(tài)自然融洽、環(huán)境潔凈舒適的水環(huán)境奠定基礎，為園區(qū)成為“天藍、水清、地綠、景美、人與自然和諧發(fā)展，宜商、宜居、宜工的生態(tài)型旅游園區(qū)”發(fā)揮積極作用，并為全縣的可持續(xù)發(fā)展提供有力保障。