赵劲松
（本溪市水务事务服务中心，辽宁 本溪 117000）
在水利工程建设过程中， 河道治理是其中最为重要的一项工作。
高水平的河道治理不但可以起到保护民众人身安全的作用， 还可以充分发挥河道自身防洪排涝、净化水质、灌溉农田、提升河道通航能力和美化环境的功能［1－9］。许多学者都在研究河道治理方案。
王爱刚以广东省乳源县南水水库泄洪河道治理工程为例，研究水库泄洪河道的治理方案［10］。欧阳真清等从最大限度减少损失出发， 研究分析发生洪水时的最佳泄洪方案［11－12］。
李树云对河道防洪能力下降的原因进行分析，并探究河道治理的方式［13］。朱健等结合生态治河理念，对不同形式的河堤、护岸进行比选［14］。
黄银颖以山区河道防洪工程实例为依托，对治理方案以及涉及的技术要点进行探讨［15］。姚璐等以水环境问题较为突出的山西省寿阳县城河道为研究对象，详细分析和阐述了河道存在的问题、治理目标、治理原则和治理方案等［16］。我国河道防洪生态治理工作经历了长时间的发展， 虽然已经取得了长足的进步， 但是在河道泄洪治理设计与布局方面还存在较多问题。
笔者试以辽宁省湾龙背河河道治理工程为例，探讨河道治理方案的选择，以期供类似工程参考。
1.1 河道概况
湾龙背河是浑江右岸一级支流， 河长7.42 km，流域面积为12.17 km2，河道比降平均为2.938‰，属典型的山区河道。
湾龙背河位于桓仁水库回水范围内，河口段水位受桓仁水库回水影响。
湾龙背河田家沟沟口上游已形成较完善的防洪工程体系，包括2 处混凝土灌溉截水坝，河道两侧为混凝土面板护坡，河道宽度为8～12 m。
田家沟沟口至河口段横向宽度较大，田家沟坑塘废弃多年，为了充分利用土地资源，退塘还田，同时保护河岸两侧耕地安全，改善农业生产条件，防治水土流失，促进农村经济发展，本溪市拟对该段河道进行规划治理。
1.2 工程建设内容
湾龙背河河道治理工程建设任务是为桓仁满族自治县北甸子乡田家沟坑塘改水田项目实施提供排涝、防洪保障。
该工程建设内容为：新建导流护岸353 m；
防洪护岸3 632 m，其中右岸1 809 m，左岸1 823 m；
河底衬砌1 816 m；
交叉建筑物4 座。
新建水利工程与原有渠道平顺连接。
本次设计防洪标准确定为10 年一遇，工程建筑物级别为Ⅴ级，工程概算总投资为2 113.03 万元。
2.1 水文概况
浑江流域属温带大陆性季风气候， 冬季严寒干燥，夏季湿热多雨，年降水量自下游向上游递减，流域内不同区域的多年平均降水量为800～1 000 mm，桓仁水文站多年平均降水量为888.3 mm，下游沙尖子水文站多年平均降水量为998.0 mm。
该流域降水年内分配不均，7～8 月份降水量占全年降水量的50%，6～9 月份降水量占全年降水量的70%以上。
湾龙背河洪水由暴雨造成，洪水与暴雨发生时间相应，多发生在6～8 月份，全年最大洪水多发生在7～8 月份，尤以8 月最多。连续强降雨是产生洪灾的主要原因。
项目区所在浑江段属于桓仁水库回水段， 河宽400～760 m，主槽宽160～260 m，最大水深约6.8 m。工程项目所在的湾龙背河没有水文站， 属于无资料地区。
本次洪水计算采用辽宁省水文水资源勘测局编制的《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》，按无资料地区进行。流域范围属辽宁省水文分区Ⅲ3 区。
经计算， 分析本工程洪峰流量（P＝10%）为92 m3／s。
2.2 地质概况
工程区处于长白山脉的南延部分， 地形地貌主要为浑江冲积河谷地貌，河谷呈“U”型，两侧山体垂直切割深度为100～300 m，出露地层主要有元古界、中生界及侵入岩体，区内没有区域性深大断裂通过，属区域构造相对稳定区。该区位于浑江流域中，地质条件主要受浑江影响。
本次河道治理为新建水利工程段，筑堤料主要由素填土（黄褐色，稍密，稍湿）、强风化花岗岩构成，并混有较少量的黏性土。
3.1 设计原则
（1）以稳步提升防洪能力为首要前提。湾龙背河为浑江的一级支流，河槽断面较规整，为单一断面，无明显滩槽。河宽一般为8～13 m，下游稍宽，两岸现大部分河段已建有护岸。
（2）因地制宜，优化工程措施。
湾龙背河河道两岸植被覆盖率高，岸顶、坡面、坡脚均有自然生长树木，且河床下切明显，考虑将湾龙背河改道，退塘还田。
该工程设计时，应充分考虑现有防护措施、自然条件，因地制宜地选择工程措施，保证新建工程在不破坏现有措施的同时，达到防护要求。
（3） 应充分考虑生态河道和景观河道的建设需求。湾龙背河在进行河道治理时，应以自然生态为蓝本，结合当地乡村特色进行工程建设。
（4）工程布置应与河势流向相适应，并与洪水主流线大致平行。岸线应力求平顺，各工程段与已建堤段平缓连接，尽可能利用现有堤防、防洪设施和有利地形。
3.2 工程总体布置
新建导流护岸采用梯形双向挡水形式， 上游截洪导流至新建排洪渠内， 下游抵御桓仁水库库区洪水回水蔓延。
护岸顶高程为307.0 m，顶宽为4.0 m，上、下游坡比均为1∶2.5，采用干砌块石护坡，下设0.15 m 厚的碎石垫层和0.2 m 厚的细沙垫层， 细沙垫层中间夹设聚乙烯土工膜防渗，上、下游坡脚均设贴坡排水棱体及导流沟槽。
新建防洪护岸采用坡式护岸， 其迎水坡坡比为1∶2.5，坡面采用0.5 m 厚干砌块石护坡，下设0.15 m厚的碎石垫层和0.2 m 厚的细沙垫层， 细沙垫层中间夹设聚乙烯土工膜防渗。
设计岸顶高程为桓仁水库回水水位加0.5 m 超高，其中，左岸岸顶设置3.5 m 宽的巡检路，路面采用泥结石铺设，背水侧坡比为1∶2；
右岸岸顶与山体平顺连接。
护坡坡脚处与河底衬砌衔接为一体， 河底衬砌形式与护坡相同，采用0.5 m 厚干砌块石护砌，下设0.15 m 厚的碎石垫层和0.2 m 厚的细沙垫层， 细沙垫层中间夹设聚乙烯土工膜防渗。
泄洪渠道首端设计河底高程与末端设计河底高程相差3.0 m，比降为1.61‰，渠道走向基本沿山体等高线布置。
渠道背水侧造地的地面高程变化范围为：291.85 m →292.13 m →292.82 m →293.58 m →294.70 m→295.48 m→296.44 m→297.40 m→298.24 m →298.64 m →299.14 m →300.13 m →301.26 m →301.34 m，最低点与最高点相差9.49 m。新建渠道背水侧设置排水沟， 排出汛期和暴雨期间渠道背水侧的雨水或积水，以防内涝和影响堤坡稳定。排水沟设计在造地工程中另行安排。
泄洪渠起点进水涵为钢筋混凝土结构箱涵，共3孔，孔口净尺寸为3.0 m×3.0 m（宽×高，下同），进水端各孔口均设3.0 m×3.0 m 的铸铁闸门及配套12 t 启闭机。新建渠道轴线起点即桩号1＋816 处，设有24 m 长箱涵，渠道沿等高线布设，沿着靠山一侧，基本能保证挖填平衡，河道底宽10 m，河道两侧按照1∶2.5 的坡比放坡。
3.3 堤型选择
3.3.1 选择要求
工程治理范围为典型山区性河流，坡降大、水流急，护岸护脚应采取抗冲刷性强的处理方式。工程区河道清滩、清障及开挖的沙砾料充足，沙砾料既是筑堤材料又是混凝土骨料料场， 宜采用均质回填土料堤型。
工程治理范围内拦、跨河建筑物较多，堤线布置应与各拦、跨河建筑物闭合。在拦河建筑物蓄水区内，护脚高程应不低于蓄水位，以防止长时间浸水对护岸稳定造成影响。堤型选择时，应充分考虑现有工程情况，因地制宜，可以与现有水利工程设施平顺连接，并尽量少占用耕地，力求不占耕地。
3.3.2 方案比选
根据现场实际情况， 拟定干砌石护坡、U 形槽、混凝土面板3 种设计方案。
方案一：采用干砌石护坡形式。
渠道底宽为10 m，迎水面采用0.5 m 厚干砌石护坡，坡比为1∶2.5，下设反滤层及复合土工膜。
每延米工程造价为1.0万元。
该方案的优点是造价最低，缺点是占地多，占地面积为82 880 m2。
方案二：采用U 形槽。
两侧顶宽均为0.3 m，底宽11.4 m，过水断面净宽10.0 m，槽深4.17 m、每延米工程造价为1.6 万元。
该方案的优点是工程占地比较少，占地面积为29 260 m2，缺点是工程造价较高。
方案三：采用混凝土面板护坡形式。迎水面采用0.2 m 厚的混凝土面板，下设0.25 m 厚的碎石垫层。混凝土面板尺寸为2.0 m×2.0 m，每延米工程造价为1.05 万元。该方案的优点是造价较低，缺点是占地较多，占地面积为66 880 m2。
综合现场施工条件和工程造价， 最终选定方案一，即采用干砌石护坡形式，干砌石护坡迎水面坡比1∶2.5。
3.4 堤防抗滑稳定计算
护岸顶高程以浑江水库回水位加0.5 m 安全超高而定。
本次设计选取桩号1＋500 作为护岸典型断面进行岸坡抗滑稳定计算， 护岸及岸坡基础土的滑动分析采用不考虑条块侧面作用力的瑞典圆弧法，计算程序采用有限元边坡稳定分析模块， 计算工况选取设计洪水位骤降期的临水侧边坡。
根据地质勘察的试验资料，确定填筑土料的设计参数（如表1 所示）。
表1 填筑土料设计指标Tab.1 Design index of filling soil
桩号1＋500 断面抗滑稳定计算简图见如图1。经计算，护岸边坡整体稳定系数为4.81，［K］＝1.10。
根据GB 50286—2013 《堤防工程设计规范》3.2.3 规定，边坡抗滑稳定安全系数应≥1.10。
所以，新建护岸工程边坡整体稳定系数满足规范要求。
图1 桩号1＋500 渠道抗滑稳定计算简图Fig.1 Calculation diagram of channel anti-sliding stability of pile 1+500
3.5 泄洪渠道平面布置
根据工程现场实际情况及建设单位要求， 泄洪渠道平面走向应尽量考虑少占耕地， 且泄洪渠道布置应与河势流向相适应，河道走向沿等高线布设，岸线应力求平顺。渠道首段位于原有河道末端处，设有24 m 长箱涵，右侧为现有拦河建筑物，后接泄洪渠道，渠顶高程为304.700 m，渠底首尾为3.0 m 落差，泄洪渠道沿线设2 个灌溉分水闸（间距为1 050 m），分别设置在桩号1＋850、0＋800 位置处，闸门尺寸为1 m×1 m，选用铸铁闸门，启闭机选用QLT－5－S 型螺杆式启闭机，渠道末端位于浑江河道右侧岸坎上，湾龙背河道汛期洪水直接排入浑江。
目前， 湾龙背河河道整治工程已建成并投入运行，经过5 年洪水高水位运行观测，工程整体布置合理，堤防护岸选型准确，达到了预期效果。实践表明，河道治理工程方案选择在河道治理工程初步设计中是一项非常重要的工作， 应综合地形地质、 水文条件，施工条件、工程安全性和工程投资等因素，选择出最优方案。
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