惠州市仲愷高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)河道整治設(shè)計(jì)方案綜述

方 程

(韶關(guān)市水利水電勘測設(shè)計(jì)咨詢有限公司惠州分公司，廣東 惠州 516008)

1 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)河道現(xiàn)狀分析

1.1 項(xiàng)目背景

高新區(qū)是惠州市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基地，甲子河和肋下河是境內(nèi)主要河流，由于河道排水不暢，河道狹窄淤積，樹木、跨河公路等阻水建筑物增加，再加上局部地段沒有整治而阻水嚴(yán)重等多種因素，3-5a一遇的暴雨便會(huì)造成工業(yè)區(qū)大范圍受淹。對(duì)甲子河和肋下河全面改造，不僅能大大提升沿河區(qū)域的土地利用價(jià)值和商業(yè)開發(fā)價(jià)值，同時(shí)也使高新區(qū)內(nèi)各個(gè)區(qū)域之間的聯(lián)系變得更加緊密，對(duì)于促進(jìn)和加快高新區(qū)科技新城建設(shè)有著深遠(yuǎn)意義。

1.2 河道現(xiàn)狀與存在主要問題

甲子河(陳江五一段)、肋下河(惠河高速以下段)河道主要存在的具體問題如下：

1)現(xiàn)狀甲子河河道非常狹窄，過水?dāng)嗝嫫骄讓捴挥?0m左右，肋下河河道較窄，過水?dāng)嗝嫫骄讓?5m左右，部分?jǐn)嗝孢^水面積相差懸殊。

2)現(xiàn)狀河道走向彎曲，水流狀態(tài)差，洪水期間對(duì)岸坡的沖刷非常嚴(yán)重，同時(shí)河道淤積現(xiàn)象嚴(yán)重。

4)河道上跨河橋梁、陂頭阻水嚴(yán)重，河道邊坡雜樹雜草叢生使得河道阻水很嚴(yán)重，影響了河道的行洪能力。

1.3 河道現(xiàn)狀防洪能力復(fù)核

本次對(duì)甲子河陳江五一段和肋下河惠河高速以下段現(xiàn)狀20a一遇洪水的水面線進(jìn)行了復(fù)核。

1)邊界條件?？紤]到20a一遇時(shí)，甲子河現(xiàn)狀大部分區(qū)域均出現(xiàn)漫堤，現(xiàn)狀水位較難確定，為更好地反映本河段整治前后的效果，本次計(jì)算該河段的現(xiàn)狀水面線起推水位采用《仲愷區(qū)河涌綜合治理規(guī)劃報(bào)告》中的甲子河肋下河匯入口處20a一遇的規(guī)劃水位，與規(guī)劃水面線起推水位一致為10.35m。

2)河道糙率。根據(jù)水力計(jì)算手冊，經(jīng)綜合分析，河道現(xiàn)狀糙率取0.032。

3)設(shè)計(jì)洪峰流量。甲子河陳江五一段為173.65m3/s，肋下河為132.36m3/s。

4)河道斷面。采用本次實(shí)測河道斷面。

5)水面線計(jì)算。根據(jù)擬定的洪水組合、起始斷面水位以及河道糙率，采用《水利水電工程設(shè)計(jì)計(jì)算程序集》天然河道水面線程序進(jìn)行水面線計(jì)算，水面線計(jì)算原理采用伯努里方程。

為了降低傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗,每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)在一個(gè)數(shù)據(jù)重構(gòu)周期內(nèi)僅需采集部分感知數(shù)據(jù),并將其傳輸至匯聚節(jié)點(diǎn).與文獻(xiàn)[12]類似,匯聚節(jié)點(diǎn)可以通過廣播或者預(yù)設(shè)的方式將采樣率分發(fā)給網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點(diǎn).每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)即可根據(jù)該采樣率隨機(jī)選擇在當(dāng)前采樣周期內(nèi)是否需要采集感知數(shù)據(jù)并將其傳輸至匯聚節(jié)點(diǎn).在每個(gè)數(shù)據(jù)重構(gòu)周期結(jié)束后,匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的感知數(shù)據(jù)集構(gòu)造觀測矩陣Y和投影矩陣B,首先將接收到的xi,jΔt填充至觀測矩陣Y的第i行第j列,然后將投影矩陣B中相同位置上的元素置1.最后,運(yùn)行第3節(jié)中介紹的矩陣補(bǔ)全算法重構(gòu)感知矩陣X,補(bǔ)全所有未傳輸?shù)母兄獢?shù)據(jù).

6)橋梁、陂頭壅水。陂頭壅水采用堰流公式計(jì)算；對(duì)沒有淹沒橋面的板橋，本次采用堰流公式計(jì)算；對(duì)淹沒橋面的橋梁和過水面積較小的拱橋采用橋孔流量公式。

根據(jù)以上參數(shù)，計(jì)算可得現(xiàn)狀水面線成果，分析顯示在起推水位采用下游整治后的規(guī)劃水位的條件下，由于河道過水?dāng)嗝娌蛔?，阻水建筑物較多，使得大部分區(qū)域20a一遇水位超過地面高程較多，不能滿足防洪要求，急需對(duì)河道進(jìn)行整治。

2 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)河道整治設(shè)計(jì)方案

2.1 河道整治方案設(shè)計(jì)原則

針對(duì)河段存在的問題，本次河道整治主要遵循以下的原則對(duì)河道進(jìn)行治理：

1)疏浚拓寬河道?，F(xiàn)狀河道淤積、過水?dāng)嗝娌蛔?，行洪能力不夠是造成洪水期淹沒兩岸的主要原因之一，因此本次通過疏浚挖深、拓寬河道來增加河道的行洪能力。

2)改造河道上沿線的阻水建筑物?，F(xiàn)狀河道上有硬殼陂頭及過水面積小的橋梁，阻礙了河道的行洪能力，壅高洪水位，因此，本次需對(duì)這些建筑物進(jìn)行改造，以增加這些建筑物的行洪能力；

3)新建堤防?？紤]到兩岸部分地面高程較低，河道疏浚拓寬后洪水仍然會(huì)淹沒地面，因此，在部分河段新建堤防，以保護(hù)兩岸農(nóng)田和居民點(diǎn)。

4)護(hù)坡。為防止洪水期對(duì)兩岸的沖刷，本次整治需對(duì)兩岸邊坡進(jìn)行護(hù)坡[1-2]。

2.2 河道整治方案

2.2.1 河道斷面方案

本次河道斷面最大不能超過原規(guī)劃斷面，結(jié)合現(xiàn)狀實(shí)際情況，本次擬定了兩個(gè)方案：

方案一：甲子河：終點(diǎn)(樁號(hào)1812)-陳江大道橋(樁號(hào)1412)、樁號(hào)996-樁號(hào)457：采用復(fù)式斷面，底寬24m，底層邊坡1∶0.1，高3.0m，平臺(tái)寬1.0m，上層邊坡1∶2.5；其余河道斷面采用矩形斷面，底寬26m。肋下河：采用復(fù)式斷面，底寬20m，底層邊坡1∶0.1，平臺(tái)高程9.5m，平臺(tái)寬約1.3m，上層邊坡1∶2.5。

方案二：在方案一的基礎(chǔ)上，甲子河和肋下河的底寬都減小5m，即甲子河復(fù)式斷面底寬19m，矩形斷面底寬21m，肋下河底寬15m，其余與方案一的一致。

2.2.2 建筑物方案

1)甲子河：

甲子河現(xiàn)狀河道建筑物主要有陳江大道橋、利新橋(廢棄)以及雙孖陂水閘。

陳江大道橋過水平均寬度約為20.7m，梁底高程10.3m，經(jīng)計(jì)算在規(guī)劃情況下其壅水僅為0.1m，考慮其為剛剛建好的大橋，且壅水不算特別大，本次規(guī)劃保留。

利新橋(廢棄)屬已經(jīng)廢棄的小橋，本次直接將其拆除。

雙孖陂水閘位置由于需要新建道路，需拆除，本次結(jié)合景觀要求擬在新址重建橡膠壩。現(xiàn)狀雙孖陂水閘底高程8.5m，正常蓄水位12.5m。本次拆除重建橡膠壩，橡膠壩設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)規(guī)劃河道確定為：塌壩后過水?dāng)嗝鏋檠唔敻叱?.5m，寬22m，邊坡1∶0.5；正常蓄水位考慮到上游部分橋梁高程不夠，水位降低0.5m，采用12.0m；20a一遇設(shè)計(jì)閘上水位為11.26m，閘下水位為10.82m。

2)肋下河：

肋下河現(xiàn)狀河道建筑物主要為梅崗陂。梅崗陂現(xiàn)狀為硬殼陂，堰頂高程9.70m，過水寬度約為27m。本次將其拆除重建橡膠壩，根據(jù)本次河道設(shè)計(jì)情況，橡膠壩設(shè)計(jì)參數(shù)確定為：塌壩后過水?dāng)嗝鏋檠唔敻叱?.6m，寬16m，邊坡1∶0.5；正常蓄水位維持原水位為9.7m；20a一遇設(shè)計(jì)洪水位閘上10.39m，閘下10.35m。

2.3 水面線計(jì)算

由于本次整治后河道斷面均為規(guī)則的渠化斷面，因此根據(jù)擬定的方案，本次采用PC1500恒定非均勻流計(jì)算可得各方案水面線成果，見表1[3-4]。

表1 甲子河各方案水面線對(duì)比表 m

從水面線對(duì)比表中可以看出，現(xiàn)狀河道在不整治的情況下水位均較高，與方案一相比，甲子河到上游現(xiàn)狀水位比規(guī)劃高2.0m，肋下河到上游現(xiàn)狀水位比規(guī)劃高1.77m；方案二比方案一在底寬縮小5m的情況下，甲子河到上游要高0.4m，肋下河到上游要高0.65m。可見，方案一雖然比方案二要寬5m，但能大大降低洪水位，對(duì)區(qū)內(nèi)防洪較為有利，而受河道兩岸限制，兩岸已不能在方案一的基礎(chǔ)上再拓寬，因此，本次推薦采用方案一成果。

表2 肋下河各方案水面線對(duì)比表

2.4 堤頂高程確定

按照《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286—2013)的規(guī)定，堤頂高程采用相應(yīng)的設(shè)計(jì)洪水位加堤頂超高確定，堤頂超高按下式計(jì)算確定。

Y=R+e+A

(1)

式中：Y為堤頂超高，m；R為設(shè)計(jì)波浪爬高，m；e為設(shè)計(jì)風(fēng)壅增水高度，m；A為安全加高，m。

堤頂超高計(jì)算成果見表3。根據(jù)以上計(jì)算的成果得出，設(shè)計(jì)堤頂超高Y的最大值為0.98m，設(shè)計(jì)取Y=1.0m。

表3 各段堤頂超高計(jì)算成果表

3 結(jié) 語

綜上所述，河道規(guī)劃、改造以及管理是城市建設(shè)中必須面臨的問題，直接關(guān)系城市發(fā)展安全與可持續(xù)性。實(shí)際工作中應(yīng)根據(jù)具體河道現(xiàn)狀，深入剖析河道目前存在的問題，嚴(yán)格按規(guī)范做好防洪能力復(fù)核、水面線計(jì)算、壩頂高程計(jì)算等工作，制定科學(xué)合理的整治方案，達(dá)到理想的河道整治目標(biāo)。