龍 輝
(保定市水利水電勘測設計院,河北保定 071000)
漕河屬海河流域大清河水系,是大清河南支的主要河流之一,全長110km,總流域面積891km2。漕河滿城段屬漕河中段,全長13.475km,位于保定市城區(qū)西北部,是保定市城區(qū)的重要外圍洪水河道,地理位置十分重要。
由于漕河滿城段從未經(jīng)過系統(tǒng)的規(guī)劃整治,兩岸大部分為不規(guī)則坡岸,堤頂高程不足,堤身穩(wěn)定性和抗沖刷能力均較差,防洪能力很低,屬未設防河道。此外,近年來由于大量人為無序采砂,改變了原河道地形地貌,河道坡岸形態(tài)無規(guī)則,形成多處陡坎,河床、灘地無明顯分界,內(nèi)外堤腳形成許多不規(guī)則坑穴,河道植被發(fā)育,一旦行洪,將對保定市及兩岸保護區(qū)人民的生命財產(chǎn)造成嚴重的危害。
針對漕河滿城段現(xiàn)狀存在的防洪安全問題,在服從流域統(tǒng)一規(guī)劃的前提下,對該河段進行全面的綜合整治規(guī)劃,提高防洪能力及標準,規(guī)范沿岸開發(fā)建設秩序,促進防洪與國民經(jīng)濟建設之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
(1)從現(xiàn)狀河道特征角度分析,漕河是一條山區(qū)、平原混合型河道,坡度上陡下緩;河道蜿蜒曲折,寬窄不一,頻繁擺動,形成多處險工段;兩岸河灘寬度大部分為100~300m,局部達到400~500m,灘上蘆葦叢生、樹木成林;兩岸大部分為不規(guī)則坡岸,穩(wěn)定性、抗沖能力均較差,一旦遭遇洪水,極易坍塌、漫溢。
(2)從漕河各段歷史上發(fā)生洪澇災害頻率分析,漕河滿城段最為頻繁。1963年8月、1988年8月、1989年7月發(fā)生的幾次大的洪澇災害均使沿岸人民生命財產(chǎn)受到嚴重損失。
(4)工程的實施是保證沿線各村防洪安全、保護兩岸公共設施、使人民安居樂業(yè)的需要,而且綜合整治有利于沿河土地資源及河砂資源的有序開發(fā)、利用和管理,拓展地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展空間。
綜合整治規(guī)劃堅持“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧上下游和左右岸利益”的指導思想;服從大清河流域整體防洪規(guī)劃,工程建設對河道上、下游無影響;堅持以防洪為主,統(tǒng)籌兼顧河道保護、水環(huán)境建設和國土資源利用等;立足現(xiàn)實,著眼未來,為遠景河道整治留有余地;堅持工程措施與非工程措施相結(jié)合;以和諧理念最大限度地實現(xiàn)資源、景觀、環(huán)境、生態(tài)與效益的結(jié)合。
(1)在考慮整治河段河道演變的自然規(guī)律基礎上,根據(jù)現(xiàn)狀河勢、現(xiàn)有河坎或堤埝、兩岸保護區(qū)位置等因素,參照相似河道整治經(jīng)驗,在設計流量、設計河寬等參數(shù)確定后,重新規(guī)劃河灣形態(tài),確定新的治導線。
(2)根據(jù)歷史上主河槽的基本資料和現(xiàn)狀局部河段主河槽位置、寬度、深度、縱坡等因素,同時考慮進、出口平順的與上、下游老河道銜接問題,重新修復并規(guī)整該段河道主河槽。
(3)通過設計水面線推求成果,確定堤防加固工程措施,護砌河坎,整治險工,改建跨河建筑物,穩(wěn)固河勢,提高該河段整體防洪能力,達到20年一遇1060m3/s防洪標準;同時,結(jié)合水土保持方案,考慮必要的非工程措施——植物措施,建設生態(tài)濕地,改善沿岸水環(huán)境。
由于漕河滿城段從來沒有經(jīng)過系統(tǒng)的規(guī)劃整治,根據(jù)河道演變特點,并結(jié)合其他類似河道整治情況,采用微彎整治方案,即根據(jù)河道演變規(guī)律,選擇一條與洪枯水流路相近、能充分利用現(xiàn)有工程、對防洪和護灘綜合效益較優(yōu)的流路作為整治流路。河道依勢取彎,以護岸制彎,以彎導流,彎彎相扣,強化河灣邊界條件,控導主流,改善河勢,使主流一直處于工程控制之下,河勢處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。
4.1.1 整治參數(shù)的確定
兒子說:老師教導我們,越是焦躁地尋找,越找不到自己想要的,只有平靜下來,才能聽到內(nèi)心的聲音。我就安靜的坐著,一會就能聽到滴答滴答的聲音,表就找到了。
河道整治參數(shù)主要包括整治流量、整治河寬及整治河灣形態(tài)參數(shù),是確定規(guī)劃治導線的依據(jù)。整治參數(shù)的確定以河道的來水條件、水流運動規(guī)律和河床演變特點為基礎。
(1)整治流量的確定。由于漕河滿城段河道整治目標以防洪為主,一旦發(fā)生洪水,流路穩(wěn)定,保證能宣泄設計洪水。根據(jù)規(guī)劃防洪標準,確定20年一遇設計洪峰流量為1060m3/s。
(2)整治河寬的確定。由現(xiàn)場查勘的實際河道寬度及現(xiàn)狀設計水面線推求成果,治理段現(xiàn)狀河灘寬度大部分為100~300m,局部達到400~500m,整治河道段斷面平均寬度為312m。結(jié)合歷史上河道寬度、現(xiàn)狀實際河道寬度,確定本次河道整治的平均寬度為350m。
(3)河灣要素。采用經(jīng)驗方法和河道現(xiàn)狀實際情況相結(jié)合的方法,確定河灣要素一般控制在:R=(1.5 ~9)B,φ=45°~120°,L=(1 ~3)B,Lm=(2 ~9)B,P=(1~5)B,T=(9~15)B,其中:B為直段河寬(m);R為彎曲半徑(m);φ為中心角;L為直河段長(m);Lm為河灣間距(m);P為彎曲幅度(m);T為河灣跨度(m)。
此外,針對某一具體河灣,考慮其特殊的河床邊界及整治任務,結(jié)合具體情況,在滿足控導主流的條件下,個別指標允許突破。
4.1.2 治導線布置。
規(guī)劃治導線布置見圖1。
圖1 漕河滿城段規(guī)劃治導線示意圖
4.1.3 治導線合理性分析
雖然整治河段現(xiàn)狀局部河灣發(fā)展不夠理想,且有可能在大洪水時自由裁彎,但是在擬定治導線時,通過裁彎取順,歸順流路,規(guī)劃成果反映了天然河道比較穩(wěn)定的外形。此外,由于規(guī)劃治導線的參數(shù)來源于現(xiàn)狀河道主流線,其河灣個數(shù)、彎道半徑、中心角等控制河道平面輪廓主要參數(shù)的變化范圍與現(xiàn)狀河道相近,所以從治導線布置圖可看出:規(guī)劃治導線相鄰河灣間的迎流、導流、送流關(guān)系良好,基本能達到有效控導主流、穩(wěn)定河勢的目的。
由于近年來大量人為無序采砂,該段河道地形地貌發(fā)生了較大改變,大部分河段河床、灘地無明顯分界,僅局部河段分界明顯。因此,考慮小流量過水通暢、且不淹灘地的問題,本次河道治理工程重新規(guī)劃該段河道主河槽。
為滿足河道行洪要求,對于不滿足河道整治規(guī)劃標準,嚴重壅水、阻水,危及或影響行洪能力的各種障礙物,包括凹凸無序的坡岸、堤腳內(nèi)外無規(guī)則采砂坑穴及河道內(nèi)樹木、苗圃、農(nóng)作物等,必須進行清障、修復。
為保護河道整治工程安全,美化生態(tài)環(huán)境,規(guī)劃除采用必要的工程措施外,還采用非工程措施——生物措施,主要包括建設護堤林、防浪林帶和種草護坡、護灘等項目,從而形成大水行洪、小水至清、無水則綠的生態(tài)濕地。
歷史上漕河滿城段的主河槽位置蜿蜒曲折、頻繁擺動。本著不出現(xiàn)多個主河槽及不出現(xiàn)陡坡的前提,河槽定線盡量布置在原河道主槽中心線位置,縱坡基本和原主河槽平行;進、出口平順的與上、下游老河道銜接。通過分析,歷史上及現(xiàn)狀局部河段主河槽寬25~60m,深1~2m。本次主河槽設計斷面為梯形斷面,底寬50m,邊坡1∶4,河槽深度介于1.5~2.5m之間。
堤線總體走向沿重新規(guī)劃的治導線,自西北向東南。根據(jù)規(guī)劃治導線,重新整理斷面數(shù)據(jù),進行設計水面線推求。堤頂高程按設計洪水位加堤頂超高確定。根據(jù)GB50286—98《堤防工程設計規(guī)范》,經(jīng)選取不同河道斷面計算,堤頂超高計算結(jié)果見表1。
表1 堤頂超高計算 單位:m
根據(jù)GB50286—98《堤防工程設計規(guī)范》,土堤應預留沉降量,沉降量可根據(jù)堤基地質(zhì)、堤身土質(zhì)及填筑密實度等因素分析確定,宜取堤高的3%~8%。通過計算,確定本次筑堤工程預留沉降量20cm。
根據(jù)GB50286—98《堤防工程設計規(guī)范》,并參照《大清河流域防洪規(guī)劃報告》(河北省部分),初擬橫斷面設計堤頂寬6.0m,內(nèi)外邊坡1∶3。滲透穩(wěn)定計算各個斷面堤腳最大水力坡降均小于允許水力坡降,滲透穩(wěn)定滿足規(guī)范要求,從計算結(jié)果分析,經(jīng)選取典型堤段按設計洪水位進行背水坡穩(wěn)定計算,最小堤坡穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。
漕河滿城段險工共5處,總長9.047km,形成主要有4種情況:①整治范圍內(nèi)主槽蜿蜒曲折,頻繁擺動,行洪時河道主流嚴重頂沖堤身坡腳和堤內(nèi)灘地,直接威脅大堤的安全;②從工程地質(zhì)角度分析,河段存在較為嚴重的工程地質(zhì)問題,主要包括不穩(wěn)定高陡岸坡、不穩(wěn)定砂土岸坡和抗沖能力較差的岸坡,容易產(chǎn)生塌岸現(xiàn)象;③兩堤之間較窄,河床靠近堤岸,行洪流速增大,抗沖刷性較差,易導致堤岸坍塌;④附近分布古河道,與現(xiàn)狀主河道斜交。
經(jīng)彎道段和順直段沖刷深度計算,整治河段最大沖刷深為2.41m。規(guī)劃險工工程整治措施主要采用干砌石護坡,漿砌石護腳,400g/m2土工布反濾,并對彎道處凹岸采用鉛絲籠水平防護。干砌石護坡厚0.4m,漿砌石護腳防沖齒墻深3.0m,厚0.7m;碎石墊層厚0.15m;鉛絲籠水平防護寬度6m,厚度0.5m。
根據(jù)防汛工作要求,統(tǒng)一規(guī)劃堤頂路,右堤長13.33km;左堤長13.08km,總長26.41km,寬6m。路面結(jié)構(gòu)采用排水性能好、粗糙度大、易于維修養(yǎng)護的泥結(jié)碎石結(jié)構(gòu),其中:保護層采用1cm砂石混合料;磨耗層采用3cm砂石混合料;面層采用20cm泥結(jié)碎石。
大量人為無序采砂加上河道內(nèi)植被發(fā)育,對河道行洪產(chǎn)生嚴重的附加阻力,加大了河道糙率,抬高洪水位,使現(xiàn)狀河道行洪能力不滿足設計防洪要求。因此,河道清障、修復十分重要。主要包括:①將河道兩岸形態(tài)無規(guī)則的岸坡進行歸順,與筑堤、復堤、險工工程相結(jié)合,該挖除的挖除,該填筑的填筑;②河道內(nèi)外堤腳不規(guī)則坑穴盡量填平,與筑堤、復堤、險工工程相結(jié)合,盡量恢復原貌,滿足堤防滲透穩(wěn)定要求;③河道灘地內(nèi)阻水植被,尤其是楊樹、柳樹全部砍除。
堤防、灘地表面綠化建設是河道防洪護堤的主要措施之一。為保護堤防、攔砂固灘,防止風浪及雨水沖刷破壞,堤防工程施工結(jié)束后,應結(jié)合水土保持方案,對堤防、灘地因地制宜地采取植物措施,進行防浪林、護堤林帶建設和種草護坡、護灘,形成堤防綜合防護體系。
大清河系漕河滿城段整治工程的實施可有效改善河堤質(zhì)量,提高防洪標準,減免洪澇災害,保護兩岸公共設施,提高保定市及沿線各村現(xiàn)狀防洪安全,對當?shù)厝嗣袢罕娚敭a(chǎn)及社會可持續(xù)發(fā)展都起著很重要的保護作用。總之,該工程防洪減災效益顯著,在經(jīng)濟上合理,在技術(shù)上可行。
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