桑干河山陰縣河頭村生態(tài)蓄水工程設計

康振生

（朔州市水利勘測設計院，山西 朔州 036002）

1 工程概況

桑干河發(fā)源于寧武縣管涔山廟兒溝，屬海河流域永定河水系，控制流域面積17 744 km2。桑干河山陰縣河頭村生態(tài)蓄水工程，位于山陰縣合盛堡鄉(xiāng)河頭村附近的桑干河干流上，控制流域面積4 892 km2。

1.1 水文氣象條件

桑干河流域地處內陸高原，屬北溫帶較干燥的大陸性氣候，受季風影響強烈，并具有山區(qū)氣候特征。根據(jù)山陰縣縣城氣象站資料，多年平均降水量362.4 mm，主要集中在7～8月份，多年平均氣溫7.6℃，年內1月份平均氣溫最低，7月份平均氣溫最高，多年平均風速為2.6 m/s，汛期最大風速達20.0 m/s，多年平均蒸發(fā)量為1 967 mm，最大凍土深為1.47 m，無霜期為171 d，出現(xiàn)大風天數(shù)為17.4 d。

1.2 工程地質

本區(qū)屬大同盆地洪積沖積平原區(qū)，為山間斷陷盆地，盆地內地形較平緩，且西南高、東北低，走向呈西南～東北向，長達100余km，寬30～60 km。工程區(qū)所處大地構造單元為桑干河新裂陷的后所凹陷西南部，北臨黃花梁陷隆，桑干河新裂陷的西部為呂梁—太行斷塊的云岡塊坳。相應地震基本烈度為7°。

2 工程任務及規(guī)模

2.1 工程現(xiàn)狀

河道現(xiàn)狀存在地表徑流量持續(xù)減少，河床沙化、河道兩側植被覆蓋率低、水土流失嚴重，個別河段河床被農(nóng)業(yè)作物侵占等諸多問題，對河流生態(tài)造成極大影響。河頭村生態(tài)蓄水工程作為桑干河河道綜合治理的一部分，有增加水面面積和濕地面積、改善河道生態(tài)環(huán)境、提高河水自凈能力，提升區(qū)域景觀效果的重要作用。

2.2 工程等別及建筑物級別

河頭村生態(tài)蓄水工程，包括主河槽閘，左、右岸灘地攔河閘。河頭村攔河閘蓄水水位為1 007 m，蓄水量90.8萬m3。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 250-2000），工程等別為Ⅴ等，主要建筑物攔河閘、啟閉機房級別為5級。本工程最大擋水高度為3 m，根據(jù)《防洪標準》（GB 50201-2014）規(guī)定，建筑物洪水標準按平原、濱海區(qū)標準確定，主要建筑物設計洪水標準為10年一遇，校核洪水標準為20年一遇。

3 工程設計

蓄水攔河閘分設主河槽攔河閘和灘地攔河閘，根據(jù)兩岸臺地高程，閘頂高程取1 008.2 m，工程總蓄水面積85.06萬m2，蓄水量90.8萬m3，水域平均蓄水深度1.1 m。主槽攔河閘長度取40 m，攔河閘高3 m，底板高程1 004 m，左岸灘地攔河閘長度取120 m，右岸灘地攔河閘長度取120m，灘地攔河閘高2m，底板高程1005m。為防止風浪淘刷，洪水沖刷，結合地形條件，對攔河閘上下游近閘的主槽岸坡和灘地岸坡進行生態(tài)護岸。在蓄水區(qū)內根據(jù)蓄水深度不同，搭配種植濕地植物和水生植物，以達到凈化水質，改善水生態(tài)環(huán)境，提升景觀效果的作用。

左側河岸地勢較高，攔河閘啟閉機房建在攔河閘左邊擋水土壩外側，采用磚混結構，啟閉設備室地面高程1 008.2 m。

3.1 攔河閘設計

工程采用攔河閘加擋水壩型式布置，可升降的鋼壩閘利于調沙、蓄水、行洪，攔河閘跨河總長310 m，由左岸灘地120 m攔河閘段、主槽40 m攔河閘段、右側灘地120 m攔河閘段組成，主槽和灘地攔河閘之間設中墩銜接。順水流方向，攔河閘由上游護底、鋪蓋、閘室、消力池、海漫五部分組成，總長38 m。上游連接段由護底、鋪蓋、兩岸翼墻和護坡組成，并與閘室、防滲墻共同構成防滲地下輪廓，確保在滲流作用下閘基的抗?jié)B及抗滑穩(wěn)定。主槽和上游連接段長均為12 m。

閘室為分離式鋼筋混凝土結構，順水流方向主槽閘室長8 m，底板高程1 004 m；灘地閘室長8 m，底板高程1 005 m。閘門為可升降的鋼壩閘門。主槽攔河閘為1孔，閘板總長40 m，擋水高度3.0 m；左岸灘地攔河閘為3孔，閘板總長120 m，單扇閘板寬度40 m，擋水高度2.0 m；右岸灘地攔河閘為3孔，閘板總長120 m，單扇閘板寬度40 m，擋水高度2.0 m；攔河閘由設在左岸的液壓控制室控制啟閉。攔河閘閘墩為鋼筋混凝土箱式結構，根據(jù)超高計算，閘墩頂高程1 008.2 m。下游連接段，包括消力池、海漫以及兩岸翼墻和護坡。引導出閘水流均勻擴散，下游連接段總長18 m。

3.2 攔河閘基礎處理

工程地基液化處理采用振沖擠密碎石樁，振沖碎石樁處理范圍確定為閘室基礎向外各擴大5.0 m。碎石樁樁徑采用0.8 m，樁距2.5 m，等邊三角形布孔，樁端伸至液化土層底部，樁長15 m。樁頂和閘室基礎之間鋪設300 mm厚的級配碎石墊層和0.1 m厚C 15混凝土墊層。

閘底防滲采用高壓噴射灌漿防滲墻，防滲墻底部深入低（高）液限粘土層1.0 m，墻深15 m。高壓噴射灌漿采用擺噴，防滲墻最小厚度確定為30 cm。防滲墻軸線布置在蓄水閘閘室底板基礎上邊線向下0.8 m處，左右岸穿過閘室邊墻基礎向兩側各延伸30 m。

3.3 生態(tài)護岸設計

生態(tài)護岸為蓄水閘上下游近壩段護岸，其中左岸0.96 km，右岸長1.2 km，總長度約2.16 km。護岸坡度設計為1∶3.0。結構形式，蓄水位1 007.0 m以下0.5 m為格賓石籠，厚0.5 m，防止護岸沖刷破壞；蓄水位1 007.0 m以下0.5 m至頂護岸高程為土石籠袋，厚度0.5 m，防止護岸沖刷破壞，同時可種植水生植物、美化環(huán)境；岸坡護腳為格賓石籠，深入河床地面以下2.0 m，布置4層，單層厚度0.5m，下部兩層寬度4.0m，上部兩層厚度2.0m，底部鋪設1層土工反濾布。

格賓石籠網(wǎng)格尺寸為4.0 m×1.0 m×0.5 m（長×寬×高），內裝塊石；土石籠袋外層網(wǎng)格尺寸和籠袋尺寸規(guī)格均為2.0 m×1.0 m×0.5 m（長×寬×高），內填種植用腐殖土。

3.4 施工導流

攔河水閘蓄水水位為1 007 m，蓄水量90.8萬m3，工程等別為Ⅴ等，主要建筑物級別為5級。根據(jù)《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》（SL 303-2004）的規(guī)定，確定導流建筑物級別為5級，導流建筑物設計洪水標準為10～5年洪水重現(xiàn)期，本工程選用洪水重現(xiàn)期5年標準，采用非汛期施工導流方式，非汛期為每年10月至次年6月，流量為42.1 m3/s。攔河閘施工，采用分期導流方式。施工時，先右岸后左岸。即先圍護右岸，在閘壩右側修筑一期圍堰擋水，左岸束窄河床泄流，進行右岸攔河閘壩段施工，汛前完成右岸攔河閘壩段施工；汛期停工，攔河閘壩過水；汛后填筑二期圍堰，圍護左岸，圍堰擋水，右岸已完工段泄流，進行左岸攔河閘壩段施工。一、二期圍堰均采用土圍堰，一期圍堰長310 m。按非汛期5年一遇洪水設計，堰頂高程1 005.5 m，最大堰高2.0 m（主河槽部分），頂寬為3 m，圍堰迎水面邊坡1∶2.0，背水面邊坡1∶1.5。圍堰迎水面采用編織袋土護坡，護坡厚0.5 m。二期圍堰長230 m，堰頂高程1 006.0 m，最大堰高2.5 m（主河槽部分），頂寬為3 m，圍堰迎水面邊坡1∶2.0，背水面邊坡1∶1.5。

4 結語

河頭村生態(tài)蓄水工程實施后，一方面控制了水土流失，防止河床沖刷，減少泥沙進入河道；另一方面利用緩沖帶植物的吸附和分解作用，減緩了初期雨水與地表徑流中的氮、磷、農(nóng)藥、化肥等污染物進入河道。對當?shù)氐慕?jīng)濟社會發(fā)展具有深遠意義。