臨朐縣汶河上游段治理工程設(shè)計(jì)

劉德永 ，趙明強(qiáng) ，張 森

（1.臨朐縣沂山水庫(kù)管理局，山東 臨朐 262613；2.臨朐縣水利局，山東 臨朐 262600）

汶河發(fā)源于臨朐縣境內(nèi)沂山東麓，為濰河支流，干流流經(jīng)臨朐、昌樂(lè)、安丘、坊子匯入濰河。臨朐縣境內(nèi)全長(zhǎng)30 km，河道干流比降1/87~1/280，控制流域面積375 km2。上世紀(jì)70年代，對(duì)河道進(jìn)行了開(kāi)挖疏通，兩岸填筑堤防，保證了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活與兩岸人民生命財(cái)產(chǎn)安全。工程運(yùn)行40多年來(lái)，堤防老化、退化，河床水毀沖刷嚴(yán)重，已威脅到兩岸人民生命財(cái)產(chǎn)安全。對(duì)河道進(jìn)行綜合治理，提高河道行洪標(biāo)準(zhǔn)，保證當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展已是勢(shì)在必行。

1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

本工程等級(jí)為Ⅳ等，工程規(guī)模為?。?）型，堤防工程為4級(jí)。防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。設(shè)計(jì)采用暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水，根據(jù)流域面積及大關(guān)水庫(kù)調(diào)洪演算，大關(guān)水庫(kù)溢洪道出口至大關(guān)河口河道調(diào)洪流量為135 m3/s，大關(guān)河口以下至付家溝河口20年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量為167 m3/s，付家溝河口以下為470 m3/s。

2 工程布置及堤防設(shè)計(jì)

治理段范圍為大關(guān)水庫(kù)溢洪道出口 （樁號(hào)0+000）至東紅公路小關(guān)橋下游700 m處（樁號(hào)5+600），全長(zhǎng)5.6 km。河道設(shè)計(jì)斷面要素見(jiàn)表1。

按照“因地制宜、就地取材、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、便于施工，滿(mǎn)足防汛和管理要求”的原則，本工程堤身結(jié)構(gòu)采用斜坡式均質(zhì)土堤。0+000~0+500自然沖溝段采取梯形斷面并采取兩岸坡漿砌石護(hù)砌；0+500~5+600段采取復(fù)式斷面，右岸結(jié)合防汛管理要求與當(dāng)?shù)芈肪W(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)堤頂寬8 m，左岸堤頂寬3 m。復(fù)式斷面主河槽底寬8.5~32 m，邊坡1∶3.0，兩側(cè)分別設(shè)寬度5 m的戧臺(tái)，堤防內(nèi)外坡比均為1∶2.0。現(xiàn)狀河道河床至兩岸地面特別是右岸農(nóng)田高差2.5~4 m，行洪斷面基本屬地下河道，堤頂超高1.0 m大部為地面以上，堤基不存在滲透破壞問(wèn)題。

表1 河道設(shè)計(jì)斷面要素表

根據(jù)當(dāng)?shù)刂滩牧虾?《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，土料選用壤土、砂土及全-強(qiáng)風(fēng)化花崗巖填筑，且不含植物根莖、磚瓦垃圾等雜質(zhì)；填筑土料的壓實(shí)度不小于0.9，填筑土料含水率與最優(yōu)含水率的允許偏差為±3%。

3 主河槽護(hù)砌設(shè)計(jì)

根據(jù)河道現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)比降需對(duì)主河槽邊坡進(jìn)行護(hù)砌。0+000~0+500自然沖溝段梯形過(guò)水?dāng)嗝?，兩邊?∶1.5采取M10水泥砂漿護(hù)砌，厚度0.4 m，底部鋪設(shè)厚0.15 m的碎石墊層，坡腳設(shè)深1.0 m、寬0.6 m的M10漿砌石齒墻，進(jìn)口與溢洪道連接漸變段長(zhǎng)100 m，底部進(jìn)行0.4 m厚的漿砌石護(hù)砌，護(hù)坡及齒墻每10 m設(shè)一道閉孔塑料泡沫伸縮縫，縫寬2 cm；0+500~5+600復(fù)式斷面段主河槽兩側(cè)邊坡按1∶3坡比，采用0.2 m厚的M10漿砌方塊石護(hù)砌，坡腳設(shè)深1.0 m、寬0.6 m的M10漿砌石齒墻，護(hù)坡與齒墻每10 m設(shè)一道閉孔塑料泡沫伸縮縫。

4 河道建筑物工程設(shè)計(jì)

4.1 穿堤板涵工程設(shè)計(jì)

穿堤板涵設(shè)計(jì)流量的計(jì)算采用小流域暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法。通過(guò)計(jì)算得：0+900大關(guān)河口右岸板涵設(shè)計(jì)流量49.97 m3/s，1+150楊家旺溝口左岸板涵為27.5 m3/s；1+760王家莊子溝口左岸板涵為24.5 m3/s。

為確保板涵上游來(lái)水安全進(jìn)入河床，根據(jù)寬頂堰過(guò)流公式初步核算，堤防填筑時(shí)需在右岸0+900大關(guān)河入口處修建2孔每孔凈跨為5.0 m的鋼筋混凝土板橋，左岸1+150周家旺河口和1+760王家莊子河口處修建單孔跨度為4.0 m的鋼筋混凝土板橋，橋板設(shè)計(jì)載重荷載按20 t計(jì)算配筋。根據(jù)地勘報(bào)告橋墩基礎(chǔ)為礫砂及粉質(zhì)黏土，承載力130 kPa，墩身M10水泥砂漿砌石，地基承載滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4.2 穿堤管涵工程

穿堤管涵上游來(lái)水流量較小未進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，只按來(lái)水面積進(jìn)行估算，管徑為0.5 m。自然山溝排水管涵7處，生活及生產(chǎn)排水管涵3處。

4.3 跨河漫水橋及河床跌水工程

為滿(mǎn)足河道兩岸工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活的需要，根據(jù)兩岸交通要求，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查、多方案比較與分析論證，計(jì)劃在河道樁號(hào)2+510、2+950和3+650修建3處跨河漫水橋，板橋設(shè)計(jì)同大關(guān)河入口處。

河道樁號(hào)4+870處建有省道東紅公路跨河砌石拱大橋，此處河床設(shè)計(jì)寬度32 m。為確保行洪與大橋安全，計(jì)劃在大橋下游寬度為32 m的主河槽內(nèi)修建跌差為1.2 m的跌水。

5 效益估算

該工程總計(jì)工程量74.5萬(wàn)m3,其中土方70.8萬(wàn)m3,石方3.6萬(wàn)m3，混凝土0.1萬(wàn)m3。經(jīng)概算，工程總投資2 985萬(wàn)元。

汶河上游治理工程完成后，提高了河道行洪能力，改善美化了沿河兩岸生態(tài)環(huán)境，有利地保護(hù)了下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。經(jīng)估算，多年平均防洪效益為300萬(wàn)元。通過(guò)對(duì)河道整平、疏浚、河岸堤防的修筑，極大改善了沂山腳下的沿河生態(tài)環(huán)境。經(jīng)測(cè)算，多年平均生態(tài)環(huán)境與旅游綜合開(kāi)發(fā)效益80萬(wàn)元。

經(jīng)計(jì)算，該工程總的年效益為380萬(wàn)元，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率 （EIRR）＝11.1%＞is＝8%（社會(huì)折現(xiàn)率）；經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值 （ENPV）＝992萬(wàn)元＞0；經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比（EBCR）＝1.35＞1.0。 說(shuō)明項(xiàng)目是經(jīng)濟(jì)合理的。