河道治理工程設計分析

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[摘要]本文分析同安區官潯溪中上游河道防洪排澇狀況及成因，討論防洪排澇設計標準的擬定，進行水文水利分析計算，提出整治思路，并對綜合治理工程措施進行設計探討。

[關鍵詞]官潯溪中上游河道；治理；設計

官潯溪為同安區第三大河流，發源于西部鳳南農場的康山（海拔558m），流域面積59.36km2，主河道長18.81km，平均坡降4.4‰，支流蔡宅溪發源于虎山（海拔290m），主河道長7.75km。南山支流發源于店仔山河長2.7km。官潯溪河道根據產匯流特性分為三段：下游段從土厝高速公路橋至出海口雷達水閘，已完成整治工作，可滿足相應的防洪排澇標準；中游段橫穿鳳南工業區，兩岸防洪對象防洪標準較高，而現狀兩岸堤防防洪標準偏低，局部河段處于“有岸無堤”不設防狀態；上游段呈典型山溪性河流特征，坡降較大，洪水期山水匯流時間短，但由于河道較窄，沿岸生活、生產污染物亂排導致淤積嚴重。因此，官潯溪中上游13.5km河道綜合治理工程勢在必行。

1設計標準

根據《防洪標準》（GB50201-2014）和《城市防洪工程設計規范》（GB/T50805-2012）《福建省人民政府辦公廳關于進一步加強全省城市防澇工作的意見》(閩政辦〔2012〕197號)等規范、規程及規定，并結合流域、片區相關規劃確定工程防洪排澇標準[1]：（1）官潯溪中游整治河段近期采用20年一遇防洪標準設計；遠期通過工業區的市政道路、景觀綠化等建設，防洪標準提升至50年一遇。官潯溪上游段及南山支流河段清淤后行洪能力滿足10年一遇，蔡宅溪支流清淤后行洪能力滿足50年一遇。（2）排澇標準：沿溪兩岸城區、工業區、商住區采用有效應對不低于50年一遇暴雨的城市排澇標準；周圍農田采用10年一遇24小時暴雨24小時排完的排澇標準設計[2]。

2整治思路

2.1總體布置

根據水文水利分析計算，結合流域工程治理建設的目標，工程總體整治思路為：（1)官潯溪中游干流岸坡整治長6.46km，在河道低洼地或成片水域區加固加高兩岸堤防，修筑劍麻、鳳南農場、中心小學、羅厝及橋上村溢流堰，構筑梯級景觀河庫水域。于后宅路橋上游處新建溪頭洋節制閘（官6+416），在保障洪水暢泄的前提下，調節干流水位，抬蓄枯水季節的河床水位，強化河流水景功能，并結合沿岸天然生態，新建濱河綠化景觀區。（2)官潯溪上游、南山支流及蔡宅溪支流以清淤疏浚為主，清淤總長度7.08km。清淤寬度以現有河道底寬控制。考慮蔡宅溪支流現有河道底槽較深，沖刷明顯，擬設置土樓溢流堰和四角河溢流堰，及設置院前翻板閘（蔡3+890）。

2.2岸線布置

岸線布置結合不同河段現狀河道、灘地等實際情況，保留原河道堤岸生態植被保護較好的堤段，較岸坡較好的堤段，以保留一岸的原生態景觀；單岸拓寬河道使之滿足過洪要求，盡可能地避免河道人工化、渠道化的現象，保留原河道一岸的生態景觀。通過水文水利計算確定河道的行洪寬度，再確定河道的設計河底寬度。經計算，官潯溪干流樁號官1+600.00～官8+059（泉廈高速公路橋上）河段設計底寬度為20～50.8m；官潯溪干流上游、南山支流及蔡宅溪支流以清淤疏浚為主，清淤寬度以現有河道底寬控制。

2.3縱坡設計

河道縱坡根據河道沿線各重要建筑物（如324國道橋涵、泉廈高速公路橋涵）結構底高程作為河道底高程設計節點，同時保證堤防頂高程和沿線規劃道路或現狀道路高程的協調。

3綜合治理設計

根據工程總體布置，綜合治理設計如下：

3.1清淤疏浚工程

官潯溪干流上游1.6km，南山支流0.99km兩岸均為農田，且距離河岸40m田地高程均高于清淤后P=10%設計洪水位；蔡宅溪支流4.49km兩岸均為農田，高程均高于清淤后P=2%設計洪水位。因此，官潯溪干流、南山支流及蔡宅溪支流以清淤疏浚為主，恢復河道的基本行洪功能。清淤寬度以現有河道底寬控制，清淤邊坡采用1:1.5，局部堤岸較陡河段采用砌石護腳措施。

3.2清障工程

結合岸坡整治工程的建設，對項目區內阻水構筑物進行拆除，拆除3座滾水壩，即鳳南鳳南2#攔水壩（官2+582）、小橋及攔水壩（官3+066）、后宅攔水壩（官7+881）；對項目區河道內或沿線的雜草、建筑垃圾等進行清理；從而減少阻水。

3.3岸坡整治及加固工程

（1）堤型選擇因地制宜采用“下部生態擋墻+親水平臺+上部緩坡（斷面1）”、“下部緩坡+親水平臺+上部緩坡（斷面2）”生態堤岸及保留現狀已有完整護岸等堤防結構型式相結合的整治方案；生態型擋墻采用RXP-300-10型生態砌塊，常水位以上砌塊間設綠化生態孔種植翠蘆莉等綠化植物，墻后布置PP單項土工格柵拉筋保持擋墻穩定。對于護坡：流速≤2m/s的河段護坡采用草皮植被護坡型式；對于流速＞2m/s的河段護坡采用三維水土保護毯型式；對于局部彎道凹岸邊坡采用三維水土保護毯型式。三維水工保護毯綠化率高，草、灌、喬均適宜生長，其豐富的三維結構為土壤提供額外加筋，從而形成穩固的“土壤—草根—護坡體系”結構整體，抗淘刷、抗剝離效果較好，見圖1。（2）穩定計算方法考慮近、遠期生態堤岸結構安全，堤防主要建筑物、堰閘主要建筑物按照2級建筑物進行整體抗滑穩定計算。選取前述兩種堤型最大斷面，整體抗滑穩定計算采用有效應力法，用不計土條間作用力的瑞典圓弧法，計算程序采用河海大學工程力學研究所編制的“水工結構有限元分析系統（AutoBANK）”軟件。式中：b為條塊寬度；W為條塊重力，W=W1+W2+ρWZb；W1為堤坡外水位以上的條塊重力；W2為堤坡外水位以下的條塊重力；Z為堤坡外水位高出條塊底面中點的距離；μ為穩定滲流期堤身或堤基中的孔隙壓力；β為條塊的重力線與通過此條塊底面中點的半徑之間的夾角；c′，φ′為土的抗剪強度指標。（3）計算工況正常工況1：設計洪水位下的穩定滲流期背水側堤坡穩定。正常工況2：設計洪水位驟降期的臨水側堤坡穩定。非常情況1：施工完建期，臨水、背水側邊坡穩定；（4）穩定計算結果根據《堤防工程設計規范》（GB50286-2013），表1計算成果反映各典型堤防斷面設計滿足土堤抗滑穩定要求。

3.4水系溝通工程

主要是通過新建或保留堰壩、閘壩等措施溝通水系。新建劍麻、鳳南農場、中心小學、羅厝、橋上村、土樓、四角河共7座溢流堰和溪頭洋、院前2座液壓翻板閘串聯上下游水系，構建層次豐富的景觀水面。本文以溪頭洋翻板閘為例，進行結構設計。根據《水閘設計規范》，表3計算成果中的水平段滲透坡降0.18，小于允許滲透坡降0.25，出口段滲透坡降0.117，小于允許滲透坡降0.50。（3）穩定計算水閘基礎置于砂質黏性土層和中粗砂上，沿建基面的抗滑穩定計算公式為：3.5排澇工程河道堤防整治后，兩側堤岸部分加高，必須在各澇片匯入溪口處設計穿堤岸排澇建筑物，將澇水引入官潯溪。根據官潯溪流域兩岸的地勢地形情況，以及現有的各支流分布狀況，共布置39處穿堤排水涵管.涵管采用鋼筋混凝土圓管，涵管安裝底高程布置高于正常水位0.1m以上[3]，為防止洪水倒灌，出口設復合拍門，見圖2.

4結語

根據官潯溪中上游流域存在防洪排澇及水生態環境問題，通過清淤疏浚、清障工程、岸坡整治及堤防加固、水系溝通、排澇和景觀提升等綜合治理措施設計，建立滿足設計防洪排澇標準要求的水安全系統，同時結合保留沿線天然生態景觀，對河道兩岸的生態景觀提升設計，使其成為同安一處河暢、水清、岸綠、安全的生態長廊。

參考文獻

[1]防洪標準（GB50201-2014）[S].北京：中國計劃出版社，2014.

[2]城市防洪工程設計規范（GB/T50805-2012）[S].北京：中國計劃出版社，2012.

[3]江錦燕.城市河道整治工程設計研究_以楊梅坑河綜合整治工程設計為例[J]，湖南水利水電，2016，（3）：69-72.

作者：張文富 單位：福建恒禹建設有限公司廈門分公司