濟(jì)河治理工程設(shè)計(jì)探討

（焦作市廣利灌區(qū)管理局）

濟(jì)河治理工程設(shè)計(jì)探討

□郜俊霞（焦作市廣利灌區(qū)管理局）

濟(jì)河，又稱濟(jì)水，古水名，發(fā)源于今河南省濟(jì)源市，流經(jīng)河南、山東入渤海。隨著時(shí)間的推移，黃河多次改道，濟(jì)水下游河道被黃河所占。為了解決濟(jì)河堤防高度不足、殘缺不全、局部河段岸坡沖刷坍塌等現(xiàn)狀問題，設(shè)計(jì)對河道進(jìn)行系統(tǒng)的工程治理，按防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)河道工程，采取河床整治，新建加固堤防、險(xiǎn)工護(hù)砌等多種工程措施，以提高河道防洪能力，保護(hù)沿河兩岸人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社可持續(xù)發(fā)展。文章結(jié)合濟(jì)河概況和存在的問題，提出進(jìn)行對濟(jì)治理的必要性和緊迫性，詳細(xì)探討濟(jì)河治理的工程設(shè)計(jì)。

濟(jì)河；存在問題；治理；工程設(shè)計(jì)

1 濟(jì)河概況

濟(jì)河發(fā)源于濟(jì)源市濟(jì)瀆廟，流經(jīng)濟(jì)源、沁陽、溫縣、于武陟縣董宋村東南入老蟒河，全長72.20 km，流域面積261.75 km2，是蟒河的重要支流。濟(jì)河上游位于孔山南麓，中游經(jīng)過廣利灌區(qū)中部低洼地帶，下游臨近沁河南堤，擔(dān)負(fù)著排澇、降低地下水位和攔截沁河滲水的作用。沿河地勢西高東低，北高南低，地面高程在101.60～150.00 m之間，地面縱坡在1/1 000～1/2 500之間。

2 濟(jì)河的治理

2.1 基本情況及存在問題

1954年，對濟(jì)河進(jìn)行系統(tǒng)治理，疏通了干支排，下挖了河床，降低了河道水位，解除了一般性澇災(zāi)。1958年政府對廣利灌區(qū)進(jìn)行擴(kuò)建改造，將濟(jì)河29+100（4號跌水閘）以上河段規(guī)劃為廣利總干渠，承擔(dān)灌溉、排水功能，為灌排合一渠段；29+100（4號跌水閘）以下河段仍規(guī)劃為除澇防洪河道。

2.2 工程建設(shè)的必要性和緊迫性

濟(jì)河29+100～33+587河段于2008年和2010年進(jìn)行了護(hù)砌治理，而33+587以下河段由于受資金不足的制約，多年來未得到系統(tǒng)治理，現(xiàn)狀河道淤積嚴(yán)重，除澇能力不滿足5 a一遇要求；堤防高度不足、殘缺不全，防洪能力不滿足規(guī)范要求；局部河段岸坡沖刷坍塌，橋梁建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，損毀嚴(yán)重。為解決河道的除澇防洪隱患，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社可持續(xù)發(fā)展，亟需對河道進(jìn)行系統(tǒng)治理。其中龍澗段上游從沁陽市城區(qū)穿過，下游兩岸為基本農(nóng)田。為保護(hù)沁陽市城區(qū)安全和糧食生產(chǎn)安全，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展，對該段河道進(jìn)行加固堤岸、清淤疏浚等防洪除澇的系統(tǒng)治理是十分必要和迫切的。

2.3 水文氣象

2.3.1 氣候特征

項(xiàng)目所在流域?qū)俦睖貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，四季分明，冬季在蒙古高壓控制下，盛行西北風(fēng)，氣候干燥，天氣寒冷，夏季西太平洋副熱帶高壓增強(qiáng)，暖濕海洋氣團(tuán)從西南、東南方向侵入，冷暖空氣交替頻繁，促使降雨量特別集中。多年平均降雨量為599.60 mm，年最大值（1954年）為1 094.20 mm，年最小值（1965年）為262.90 mm，汛期6—9月份為721.60 mm（1954年）和126.90 mm（1965年），分別占全年降雨量的66.00%和48.30%，降雨極不均勻，多集中在夏秋兩季之間，多年平均氣溫為14.74℃，一月份最冷，月平均為0.40℃，最低為-16.40℃，無霜期219 d，年日照時(shí)數(shù)多年平均為2 493.10 h，多年平均風(fēng)速為2.10 m/s，最大為19.40 m/s，多年平均水面蒸發(fā)量（20 cm蒸發(fā)皿）為1 774.80 mm。

2.3.2 工程地質(zhì)

工程區(qū)位于黃、沁沖積平原，屬平原河谷地貌，濟(jì)河自西北流向東南。濟(jì)河兩岸筑有河堤，但經(jīng)多年洪水沖刷，目前堤高約1～2 m，堤寬約2～4 m。

河谷形態(tài)一般呈“U”型。河道順直，局部河段彎曲，河道平均比降為1/3500，河灘平坦開闊，多為耕地。

工程區(qū)地下水以第四系松散土類孔隙水為主，主要含水層為第①層重粉質(zhì)壤土（alplQ4）?？碧狡陂g，地下水位受河水影響，水位高程106.80～112.40 m，埋深3.80～4.70 m。地下水主要接受河水、大氣降水及地下水側(cè)向逕流補(bǔ)給，以側(cè)向逕流形式向下游排泄。地下水動態(tài)類型為大氣降水入滲-徑流型。

3 濟(jì)河治理的工程設(shè)計(jì)

本次治理的原則是依河勢演變規(guī)律因勢利導(dǎo)，對河床進(jìn)行整治，疏浚清淤，拆除阻水、挑水、侵河建筑物及占河道用地。根據(jù)本區(qū)域內(nèi)防洪除澇的需要，技術(shù)可能和經(jīng)濟(jì)可能的原則，達(dá)到合理規(guī)劃河道，促進(jìn)生態(tài)平衡，充分發(fā)揮河道工程的防洪、除澇和灌溉等綜合效益。

3.1 河道工程設(shè)計(jì)

本次治理段依據(jù)實(shí)測河道縱橫斷面圖及沁陽市城市總體規(guī)劃對濟(jì)河的規(guī)劃要求，按照少占地，少拆遷、河道滿足設(shè)計(jì)行洪為原則，治理以清淤擴(kuò)挖主河槽為主，基本維持現(xiàn)狀河道縱坡，并予以適當(dāng)調(diào)整，以此確定河道設(shè)計(jì)河底縱坡和設(shè)計(jì)河底高程。

本項(xiàng)目區(qū)城區(qū)段為治理始端（樁號33+587）至長濟(jì)高速（樁號35+400）長度1.81 km，以下為非城區(qū)段，以長濟(jì)高速（樁號35+400）為控制斷面，城區(qū)段河道治理標(biāo)準(zhǔn)采用20 a一遇設(shè)計(jì)洪水加固堤防，非城區(qū)段采用5 a一遇設(shè)計(jì)除澇標(biāo)準(zhǔn)。治理段斷面采用初擬采用梯形斷面和復(fù)式斷面兩種方案，從工程的可行性、工程投資和施工難度上進(jìn)行比較，經(jīng)比較城區(qū)段采用梯形+梯形的復(fù)式斷面。城區(qū)段河道底寬擬定6 m，河道水深4 m，5 a一遇除澇水位處設(shè)一寬1.50 m的平臺，平臺以下采用現(xiàn)澆混凝土板進(jìn)行護(hù)砌，以上采用預(yù)制賓格網(wǎng)生態(tài)護(hù)坡，堤頂超高1 m，設(shè)計(jì)河底縱坡1/2000，二級邊坡坡比采用1∶1.50；城區(qū)以外治理段采用單一梯形斷面，樁號35+400-39+285河道底寬5 m，樁號39+285-43+430河道底寬6 m，設(shè)計(jì)河底縱坡1/ 2500；內(nèi)邊坡坡比采用1∶2。

3.2 堤防工程設(shè)計(jì)

3.2.1 堤頂高程的確定

堤頂高程應(yīng)為設(shè)計(jì)洪水位加上堤頂超高。

堤頂超高根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50286-98，為設(shè)計(jì)波浪爬高、設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面增高和安全加高之和。經(jīng)計(jì)算城區(qū)段20 a一遇堤頂超高取1 m，城區(qū)以外河道5 a一遇取0.80 m。

3.2.2 堤岸防護(hù)設(shè)計(jì)

堤身防護(hù)設(shè)計(jì)采用了三種方案對其形式和護(hù)砌材料從投資等方面進(jìn)行了比較，經(jīng)過比較確定樁號33+587～35+400城區(qū)段，為考慮與周圍美化環(huán)境協(xié)調(diào)，迎水坡護(hù)砌河底至5 a一遇水位之間采用C20現(xiàn)澆混凝土板護(hù)砌，以上采用生態(tài)護(hù)岸；河道頂沖段、易塌方段及穿村護(hù)砌段迎水坡護(hù)砌河底至除澇水位以上80 cm采用C20現(xiàn)澆混凝土。其余河段不再進(jìn)行護(hù)砌。

3.2.3 堤頂及防汛道路設(shè)計(jì)

堤頂寬度根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》4級堤防≥3 m，堤頂無交通要求，堤頂寬定為3 m，其上增設(shè)0.20 m厚泥結(jié)碎石路面，作為防汛道路。

3.2.4 堤防填筑設(shè)計(jì)

大堤填筑前應(yīng)進(jìn)行清基處理，徹底清除表層垃圾、樹根、腐殖土等雜物。筑堤材料采用河槽開挖的土料填筑，禁止采用淤泥、凍土塊、膨脹土及分散性土。填筑料應(yīng)分層碾壓密實(shí)，填筑標(biāo)準(zhǔn)，粘性土的壓實(shí)度≥0.91。

3.2.5 岸坡穩(wěn)定計(jì)算

岸坡穩(wěn)定計(jì)算采用瑞典圓弧滑動法進(jìn)行計(jì)算，依據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告提供的地質(zhì)參數(shù)，分別計(jì)算正常情況和非常情況下岸坡的穩(wěn)定性，經(jīng)過計(jì)算，岸坡穩(wěn)定系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

3.3 建筑物設(shè)計(jì)

3.3.1 龍澗節(jié)制閘加固工程

龍澗節(jié)制閘位于濟(jì)河樁號39+285處，設(shè)計(jì)為3孔，孔寬3.40 m，中墩厚1.10 m，邊墩厚0.80 m，閘墩高4.70 m，閘墩為漿砌石結(jié)構(gòu)，閘底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長8 m，設(shè)胸墻，閘孔高3.20 m，上部為啟閉閘房，柱子支撐，閘門為鋼閘門，螺桿啟閉機(jī)，閘門尺寸為3.40 m×3.20 m，現(xiàn)狀節(jié)制閘上下游連接段，均為漿砌石結(jié)構(gòu)，上游原扭曲面長12 m，護(hù)坡長6 m，底部采用漿砌石結(jié)構(gòu)，下游消力池長12 m，池寬12.40 m，池深0.90 m，護(hù)坦厚0.50 m，海漫長20 m，防沖槽長6 m，由于上下游連接段損毀、出現(xiàn)裂縫，消力池歷經(jīng)多年運(yùn)行出現(xiàn)沖坑及局部淘刷嚴(yán)重，閘門啟閉不靈活，螺桿彎曲，啟閉機(jī)年久失修，閘房局部破損等。本次加固對其上下游連接段、消力池拆除重建，更換閘門及啟閉設(shè)備，維修閘房等工程。

3.3.2 生產(chǎn)橋設(shè)計(jì)

本次治理段由于清淤擴(kuò)挖主河槽，導(dǎo)致部分橋梁建筑物不能滿足交通要求，需拆除重建生產(chǎn)橋7座。橋梁的設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)按照現(xiàn)狀道路的標(biāo)準(zhǔn)確定，生產(chǎn)橋?yàn)楣发蚣?。橋面凈寬?.50 m，橋梁單孔跨徑為8 m、孔數(shù)為3孔。

橋梁上部結(jié)構(gòu)根據(jù)道路情況、橋梁的設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)、橋梁跨徑、施工條件等，按照國家交通部門出版的公路橋涵標(biāo)準(zhǔn)圖集來選用合適的結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁。

3.3.3 排澇涵閘工程

本次設(shè)計(jì)拆除重建和新建排澇涵閘10座，排澇涵閘根據(jù)其排澇面積計(jì)算排澇流量確定涵閘結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用5 a一遇除澇標(biāo)準(zhǔn)，涵閘由上游連接段、箱涵段、閘室段和下游連接段組成。

3.3.4 排水涵管工程

治理段現(xiàn)狀共有排水涵管4處，為附近村莊居民生活排水口，均為較簡易的排水涵洞，無控制設(shè)施，涵管尺寸直徑為0.60 m，本次設(shè)計(jì)對其進(jìn)行拆除重建，并新建村民生活排水涵管6處，涵洞洞徑結(jié)構(gòu)尺寸統(tǒng)一按照0.80 m進(jìn)行設(shè)計(jì)，出口設(shè)簡易閘門進(jìn)行控制，采用鋼筋混凝土涵管結(jié)構(gòu)型式，出口設(shè)手動螺桿啟閉機(jī)。

4 總結(jié)

對濟(jì)河進(jìn)行治理，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)情況下，保證保護(hù)區(qū)內(nèi)居民生命財(cái)產(chǎn)安全；在超標(biāo)準(zhǔn)情況下，盡量減少洪澇災(zāi)害。

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編輯：劉青

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2017-03-16