孝河河道生態(tài)綜合治理工程設(shè)計(jì)

張 寧

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

孝河是文峪河一級支流，地處孝義市境內(nèi)，自西向東貫穿全市，全長56.5 km，流域面積534.2 km2，河床平均寬度50 m，河道比降8.14‰。目前孝河除上游已治理部分地段外，其余河段河堤殘缺不全，存在以下問題：一是現(xiàn)有堤防老化失修，堤岸不整合，河道防洪標(biāo)準(zhǔn)低。二是河道部分淤積嚴(yán)重，致使河床抬高。三是河道兩岸沿途企業(yè)及居民生產(chǎn)、生活垃圾隨意向河道內(nèi)傾倒，嚴(yán)重影響了河道的行洪安全。

2 工程總體布置

2.1 工程任務(wù)

對治理段河道進(jìn)行疏浚、清淤，并加固兩岸堤防，滿足20年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)，徹底解決兩岸居民的洪水之患，同時通過河道攔壩蓄水，改善城市的水生態(tài)環(huán)境。

2.2 總體布置

孝河自西向東貫穿孝義市，于大孝堡鄉(xiāng)五樓莊村北匯入文峪河。本工程治理范圍始于孝河二期工程終點(diǎn)鐵下線位置，止于孝河入文峪河口，全長9.5 km，治理段平均坡降0.85‰～1.93‰。治理后的河道斷面為梯形復(fù)式斷面，底寬100 m。共布置6座長100 m的橡膠壩，1座長100 m的鋼壩閘，形成7座蓄水池，構(gòu)成長9.404 km的連續(xù)水面，蓄水面積0.941 km2。

孝河屬文峪河支流，河道20年一遇的洪峰流量為445 m3/s，由于文峪河泄洪能力僅150 m3/s，不能滿足孝河敞泄的要求。因此，需在孝河兩岸設(shè)置滯洪區(qū)蓄滯文峪河不能容納的洪水。滯洪區(qū)布置在孝河末端右岸，其節(jié)制閘設(shè)在孝河與汾介線公路交叉處下游580 m，河道在節(jié)制閘上游按20年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，在節(jié)制閘下游按入文口最大下泄流量150 m3/s設(shè)計(jì)。本工程的擋水鋼壩閘兼作節(jié)制閘。

3 主要建筑物設(shè)計(jì)

3.1 河道斷面設(shè)計(jì)

河道斷面形式為梯形復(fù)式斷面（自河底至規(guī)劃濱河路之間），河底寬100 m，親水平臺高1.8～3.5 m，邊坡1∶2，平臺頂寬4.0 m，親水平臺至堤頂（規(guī)劃濱河路）以不小于1∶50的邊坡連接。堤防斷面形式為土堤，平臺頂面為混凝土壓花路面，親水平臺以下采用格網(wǎng)石籠進(jìn)行防護(hù)，以上采用喬灌草結(jié)合的綠化帶護(hù)坡。

3.2 河底疏浚清淤設(shè)計(jì)

本次河道疏浚清淤范圍始于孝河二期工程終點(diǎn)鐵下線位置，止于孝河入文峪河口，全長9.5 km，按河道設(shè)計(jì)縱坡0.85‰～1.93‰進(jìn)行清理。河道清理設(shè)計(jì)按照河道設(shè)計(jì)縱坡和設(shè)計(jì)寬度清理，將河道內(nèi)違章建筑、違章造地拆除清理，對低于設(shè)計(jì)河底高程的河段只清除表層污物，清污厚度0.2 m。

3.3 河道防沖防滲設(shè)計(jì)

河道防沖設(shè)計(jì)包括河堤堤基及堤腳的防護(hù)，由沖刷計(jì)算結(jié)果可知，河堤堤腳最大沖刷深度為1.1 m，采用0.5 m厚、5 m寬的格賓石籠進(jìn)行防護(hù)。

據(jù)工程區(qū)地質(zhì)勘察結(jié)果，本河段相對隔水層為黏性土夾砂層和黏性土與砂層互層，無連續(xù)穩(wěn)定可靠的隔水層，不具備河道蓄水垂直防滲的條件，因而采用水平防滲方案。防滲措施為：河底防滲、防沖結(jié)構(gòu)自上而下依次為500 mm厚格賓石籠、300 mm厚砂卵石、300 mm厚回填土、復(fù)合土工膜。兩岸堤防結(jié)構(gòu)自上而下依次為300 mm厚種植土、500 mm厚格賓石籠、200 mm厚砂卵石、復(fù)合土工膜。

3.4 橡膠壩設(shè)計(jì)

本工程共6座橡膠壩，壩長100 m，壩高2.5～3.6 m，由鋪蓋段、橡膠壩段、消力池段和海漫段4部分組成。鋪蓋段采用500 mm厚格賓石籠，長10～20 m；橡膠壩段采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為筏式，厚1.0 m，長9.0 m；邊墻為C25鋼筋混凝土重力式擋土墻，頂寬1.0 m，臨水側(cè)邊坡1∶2.0，底寬7.0 m；消力池與橡膠壩底板由1∶4的斜坡連接，采用底流消能，消力池深0.85 m，長12.5 m；消力池后設(shè)長15 m格賓石籠海漫防護(hù)，石籠厚1.0 m；海漫末端設(shè)長6.0 m、深1.5 m的防沖齒槽。

由于地基土存在液化問題，對橡膠壩及控制室地基采用水泥土地連墻進(jìn)行圍封處理，圍封墻處理深度伸入相對不透水層0.5 m，有效厚度不小于0.2 m。

3.5 鋼壩閘設(shè)計(jì)

鋼壩閘由鋪蓋、閘室、消力池、海漫和下游防沖槽組成。鋪蓋段采用400 mm厚鋼筋混凝土底板，防護(hù)寬度與河道同寬。在鋪蓋段底板以下布置10 m深的防滲帷幕，防滲帷幕采用水泥土地連墻形式，有效厚度0.2 m。閘室段由閘室段和門庫段組成，為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。閘室段長8.1 m，總寬109 m，閘孔凈寬3 m×30 m，閘室設(shè)3扇30 m×2.5 m的鋼閘門。門庫屬閘室段下游部分，長4.4 m，與閘室孔口同寬，門庫內(nèi)布置鋼壩閘門及其支鉸和擱墩，閘室底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，閘室底板厚度0.8～1.1 m。每孔閘室兩側(cè)均布置啟閉機(jī)室。啟閉機(jī)室長12.5 m，兩側(cè)啟閉機(jī)室寬4.5 m，中間啟閉機(jī)室寬5 m。啟閉機(jī)室為地下式布置，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，邊墻厚度500 mm。頂板厚200 mm，設(shè)檢修孔和進(jìn)人孔。消力池段布置在閘室段下游，池長11.4 m，深0.6 m。消力池與閘室段以1∶4斜坡連接，水平距離2.4 m。消力池底板厚600 mm，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。海漫段采用1.0 m厚的格賓石籠護(hù)底，長10 m；拋石防沖槽長6.0 m，厚1.5 m。

根據(jù)地勘資料，水閘基礎(chǔ)坐落在非自重濕陷性黃土上，需對地基進(jìn)行處理。其地基采用碎石樁作復(fù)合地基處理，并在基礎(chǔ)底部換填0.5～1.8 m厚的埋石混凝土及300 mm厚的碎石墊層。為防止地基滲流破壞，擬在鋪蓋上游齒墻底部垂直水流方向布置一排防滲帷幕，防滲帷幕采用水泥土地連墻形式，深10 m，有效厚度0.2 m。為防止繞滲，防滲帷幕向兩側(cè)墻兩端各延伸5 m。

4 結(jié)論及建議

第一，通過該段河道進(jìn)行綜合治理，有效提高了河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)了沿河兩岸人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，改善了人居環(huán)境，促進(jìn)了當(dāng)?shù)芈糜问聵I(yè)的發(fā)展，提升了城市的整體品位。

第二，工程區(qū)經(jīng)過治理后，沿河帶環(huán)境大為改觀，較好地實(shí)現(xiàn)了“人水和諧”和“水清、天藍(lán)、岸綠、景美”的預(yù)期目標(biāo)。為更好地保護(hù)周邊環(huán)境，建議成立專門的管理機(jī)構(gòu)，分點(diǎn)、分片責(zé)任到人，使工程順利實(shí)施。