范殊杰
(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院,山西 太原 030024)
安上河流域位于汾陽(yáng)市北部,流域面積201.8km2,河道全長(zhǎng)23.2km,屬文峪河支流。安上河主要支流有小相河、寺頭河、神堂河,較大支溝有林業(yè)溝、旱地溝等。汾陽(yáng)市安上河下游河道治理段,指安上河杏花村鎮(zhèn)東堡村西南至文峪河口。
治理段地勢(shì)平坦,地形差很小;治理段旁規(guī)劃有杏花滯洪區(qū)、羅城滯洪區(qū);汾陽(yáng)市杏花村水庫(kù)壩址,位于安上河下游除害渠(安上河下游又稱除害渠)上;節(jié)制閘與分洪閘設(shè)置在安上河的上游匯入除害渠處,將吊橋溝和安上河的基流匯入庫(kù)區(qū),攔截的洪水不進(jìn)入庫(kù)區(qū)而引入排洪渠;杏花水庫(kù)上游的小相河洪水,經(jīng)杏花水庫(kù)調(diào)洪后下泄至除害渠,吊橋溝和安上河的基流匯入杏花村水庫(kù)。
擬建的杏花村水庫(kù)下游,除害渠至文峪河河段內(nèi)現(xiàn)狀淤積嚴(yán)重,河道被侵占,行洪斷面不足。若安上河不進(jìn)行河道治理,洪水將直接淹沒下游地區(qū),威脅下游百姓生命安全。
杏花村鎮(zhèn)東堡村西南,以杏花村水庫(kù)除害渠上游分洪閘為起點(diǎn),向南至原文峪西河古河道,而后沿古河道方向至除害渠交匯處結(jié)束,在原文峪河故道上新開河道,此段簡(jiǎn)稱為治理東段(下同),長(zhǎng)4.60km。以擬建的杏花村水庫(kù)下游除害渠轉(zhuǎn)彎處為起點(diǎn),向南沿除害渠至治理東段交匯處,進(jìn)行清淤治理、堤防加固,此段簡(jiǎn)稱為西段,長(zhǎng)2.56km。新開河道與除害渠交匯處為起點(diǎn),途經(jīng)賈家莊鎮(zhèn),終點(diǎn)位于肖家莊鎮(zhèn)文峪河匯合口處,進(jìn)行河道清淤、堤防加固,此段簡(jiǎn)稱為匯合段,長(zhǎng)4.84km。治理段總長(zhǎng)12.0km。
本工程防護(hù)對(duì)象主要為杏花村鎮(zhèn)以南,河道兩岸各村莊及肖家莊科技工業(yè)集中發(fā)展區(qū)。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》《堤防設(shè)計(jì)規(guī)范》,確定項(xiàng)目區(qū)防護(hù)等級(jí)為Ⅳ等,堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)為10a一遇,堤防工程的級(jí)別為5級(jí)。
根據(jù)洪水分析計(jì)算及滯洪區(qū)作用,確定安上河治理東段分洪閘起點(diǎn)(樁號(hào)D0+000)~溢流口(樁號(hào)D2+700),10a一遇設(shè)計(jì)洪水洪峰流量為93.3m3/s;溢流口下游(樁號(hào)D3+000)~除害渠匯合處(樁號(hào)D4+603)、治理西段和匯合段,按文峪河安上節(jié)制閘最大下泄流量30m3/s設(shè)計(jì)。
根據(jù)河道治理要求并結(jié)合工程現(xiàn)狀,確定工程建設(shè)任務(wù)為進(jìn)行河道整治,將洪水引導(dǎo)至滯洪區(qū),發(fā)揮滯洪區(qū)滯洪蓄洪作用,使河道防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到10a一遇,保證安上河兩岸村莊的生命財(cái)產(chǎn)安全。
河道工程,清淤疏浚河道7.4km,新開挖河道4.6km;堤防工程,新建土堤9.28km,加固14.8km,堤頂?shù)缆?km;建筑物工程,新建1座溢流口;新建1座滯洪區(qū)退水閘,20座渠道退水閘,1座河道節(jié)制閘;新建機(jī)耕橋6座,過(guò)路箱涵2座。
根據(jù)《山西省汾陽(yáng)市防洪規(guī)劃》中滯洪區(qū)調(diào)度運(yùn)行方式,當(dāng)文峪河主槽內(nèi)流量大于100m3/s時(shí),汾陽(yáng)市關(guān)閉所有向文峪河泄洪的支流節(jié)制閘;洪峰流量小于100m3/s時(shí),可將滯洪區(qū)內(nèi)洪水向文峪河適當(dāng)排泄;當(dāng)汾陽(yáng)市境內(nèi)文峪河上游未發(fā)生洪水時(shí),開啟汾陽(yáng)市所有向文峪河泄洪的支流節(jié)制閘;汾陽(yáng)市4個(gè)滯洪區(qū)優(yōu)先泄洪順序依次為:潴城滯洪區(qū)、杏花滯洪區(qū)、節(jié)義滯洪區(qū)、羅城滯洪區(qū)。(見圖1)
圖1 項(xiàng)目區(qū)位置關(guān)系圖
汾陽(yáng)市安上河下游河道(除害渠)治理后聯(lián)合規(guī)劃杏花滯洪區(qū)、羅城滯洪區(qū)調(diào)度洪水。
當(dāng)文峪河主槽內(nèi)流量大于100m3/s時(shí),關(guān)閉安上河節(jié)制閘,由滯洪區(qū)蓄洪。假定滯洪區(qū)蓄水水面高程為737.0m,下游除害渠終點(diǎn)兩岸堤頂高程737.6m,滿足滯蓄水可從溢流口溢入杏花滯洪區(qū),杏花滯洪區(qū)有效庫(kù)容120萬(wàn)m3左右,可接納安上河上游斷面處10a一遇的洪量60.7萬(wàn)m3。
當(dāng)文峪河主槽內(nèi)洪峰流量小于100m3/s時(shí),按滯洪區(qū)的優(yōu)先順序開啟與之連通的入文峪河支流節(jié)制閘進(jìn)行適當(dāng)排泄,即首先開啟潴城滯洪區(qū)連通的入文峪河節(jié)制閘進(jìn)行排泄,直至泄空;然后開啟安上河節(jié)制閘排泄杏花滯洪區(qū)蓄滯洪水;其次為節(jié)義滯洪區(qū),最后為羅城滯洪區(qū)。
當(dāng)汾陽(yáng)市境內(nèi)文峪河上游未發(fā)生洪水時(shí),開啟安上河節(jié)制閘,先排泄安上河杏花水庫(kù)下泄洪水和其下游安上河干流洪水,再排泄杏花滯洪區(qū)蓄滯洪水,最后排泄羅城滯洪區(qū)洪水。
當(dāng)項(xiàng)目區(qū)發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水情況時(shí),先事先發(fā)布預(yù)警信息,西馬寨村、西雷家堡村和東雷家堡村預(yù)備沙袋,增高村莊處堤防進(jìn)行防洪。
河道縱斷面設(shè)計(jì)。主要依據(jù)現(xiàn)狀河床比降確定,并以河道已有建筑物(安上河節(jié)制閘)底板高程作為控制高程。匯合段(樁號(hào)H0+000~樁號(hào)H4+836)縱坡設(shè)計(jì)為0.2‰。東段溢流口下游(樁號(hào)D2+700~D4+603)段過(guò)流能力及河底寬與匯合段一致,故此段縱坡設(shè)計(jì)為0.2‰;東段溢流口上游(樁號(hào)D0+000~D2+700)河道縱坡依據(jù)起點(diǎn)高程及溢流口處河底高程確定縱坡為0.59‰。西段過(guò)流能力及河底寬與匯合段一致,確定西段縱坡為0.2‰。
橫斷面形式。根據(jù)河道縱坡、設(shè)計(jì)洪水流量、河床寬度等數(shù)據(jù),通過(guò)水深試計(jì)算,保障水面的連貫性,根據(jù)現(xiàn)狀實(shí)地情況,確定采用梯形斷面。治理東段設(shè)計(jì)底寬20m,西段及匯合段設(shè)計(jì)底寬9m,堤防內(nèi)邊坡均為 1∶2.5,外邊坡均為 1∶2.0。
河道防沖設(shè)計(jì)。于河道轉(zhuǎn)彎處設(shè)置防沖段,通過(guò)沖刷計(jì)算,采用格賓石籠護(hù)坡護(hù)底。
堤頂高程的計(jì)算,按《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》要求,堤頂高程為設(shè)計(jì)洪水位加堤防超高,堤防超高由波浪爬高、風(fēng)壅增高和安全加高三部分構(gòu)成:Y=R+e+A。通過(guò)計(jì)算確定全段堤防高度4.3m??紤]地區(qū)土質(zhì)為粉土,顆粒較細(xì),地下水埋深較淺,結(jié)合現(xiàn)有堤防穩(wěn)定邊坡情況,故內(nèi)邊坡采用 1∶2.5,外邊坡采用 1∶2.0,堤頂寬度為4.0m。對(duì)堤防沖刷深度及堤防穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算,均滿足規(guī)范要求。
為了滿足防洪搶險(xiǎn)要求,在堤頂設(shè)置道路。堤頂?shù)缆氛_\(yùn)用為機(jī)耕路,汛期有險(xiǎn)情時(shí)為防洪搶險(xiǎn)道路。由于治理東段與西段有公路為防洪搶險(xiǎn)路,故工程只在治理匯合段右岸設(shè)置堤頂?shù)缆贰TO(shè)計(jì)堤頂?shù)缆穼?.0m,總長(zhǎng)5km,路面為C15混凝土,厚15cm。
4.3.1 溢流口設(shè)計(jì)
溢流口擬建于東段樁號(hào)D2+700處,呈梯形斷面,設(shè)計(jì)流量為63.3m3/s,則溢流口底寬78m,高程737.0m,兩邊邊坡為 1∶100。
溢流口底板采用鋼筋混凝土,厚20cm,下設(shè)10cm素混凝土墊層及20cm碎石墊層。從起始坡降處樁號(hào)D2+700至樁號(hào)D2+818處迎水面及出口處外延5m也用此方法襯砌。每隔6m設(shè)一沉陷縫,用聚乙烯閉孔泡沫板填縫止水。出口設(shè)5m長(zhǎng)鉛絲石籠防沖段,厚0.5m。
4.3.2 機(jī)耕橋設(shè)計(jì)
根據(jù)《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD60—2004、《灌溉與排水渠系建筑物設(shè)計(jì)規(guī)范》SL482—2011,機(jī)耕橋設(shè)計(jì)安全等級(jí)二級(jí),汽車荷載等級(jí)農(nóng)橋Ⅱ-級(jí)。橋梁的總長(zhǎng)度分為41.5m與30.5m兩種,橋面板寬4.0m,厚0.2m,采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);下設(shè)橫向0.4m高的鋼筋混凝土支撐梁,下設(shè)縱向0.6m高的鋼筋混凝土支撐梁,鋼筋混凝土蓋梁跨度2.9m,高1.05m,寬1m;橋墩高3.55m,半徑0.7m;橋臺(tái)采用M7.5漿砌石重力式擋墻,墻高2.3m,基礎(chǔ)厚度0.5m;墩臺(tái)長(zhǎng)4m,寬1.9m,高0.7m;墩臺(tái)下鋪設(shè)0.1m厚的C10素混凝土和0.8m厚的干插片石擴(kuò)展基礎(chǔ)。
4.3.3 水閘設(shè)計(jì)
本工程水閘按其功能分為3種:滯洪區(qū)退水閘、渠道退水閘及河道節(jié)制閘。滯洪區(qū)退水閘、河道節(jié)制閘過(guò)流能能力均與下游安上河節(jié)制閘相同,為30m3/s,其結(jié)構(gòu)也類似。以滯洪區(qū)退水閘為例進(jìn)行介紹。
滯洪區(qū)退水閘位置在西段X1+1000處,其過(guò)流能力與下游安上河節(jié)制閘相同,為30m3/s。滯洪區(qū)退水閘單孔閘門為4.0m×4.0m雙吊耳鑄鐵閘門,共二孔。閘門啟門力為200kN,閉門力150kN,啟閉機(jī)為手電一體啟閉機(jī)。
滯洪區(qū)退水閘上游連接段包括河床的防滲鋪蓋、兩岸八字翼墻,防滲鋪蓋的位置緊靠閘室底板的上游,采用C25鋼筋混凝土鋪蓋,厚0.5m。
閘室段包括閘底板、閘墩、閘門、工作橋、交通橋。根據(jù)該水閘的運(yùn)行要求,確定閘室結(jié)構(gòu)為開敞式。閘底板采用C25鋼筋混凝土,厚度為0.8m,閘底板基礎(chǔ)采用0.1m厚的素混凝土和12.5m長(zhǎng)的直徑800的鋼筋混凝土灌注樁。
閘墩采用C25鋼筋混凝土,寬1.0m,高5.2m,閘門選用鑄鐵閘門(雙吊耳),尺寸為4.0m×4.0m,閘墩上設(shè)鋼筋混凝土框梁,閘框柱高4.8m(其中兩側(cè)梁柱厚0.7m,中間梁柱厚0.4m);閘梁板采用C25鋼筋混凝土厚0.3m,寬1.8m,梁板兩邊設(shè)鍍鋅鋼管欄桿,橋欄高1m。
下游連接段主要包括護(hù)坦,兩岸翼墻。護(hù)坦采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),護(hù)坦厚度為0.5m;兩岸采用從C25鋼筋混凝土與八字翼墻與堤防銜接,翼墻末端與安上河河底銜接,以保證河道行洪能力。
滯洪區(qū)退水閘閘后為交通橋(兼檢修平臺(tái)之用),橋面板采用現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土,厚0.25m,橋基礎(chǔ)為C25鋼筋混凝土,厚1.0m,橋遠(yuǎn)離橋面一側(cè)設(shè)鍍鋅鋼管欄桿,橋欄高1m。
滯洪區(qū)退水閘下游內(nèi)河低采用鋼筋混凝土護(hù)底,護(hù)底全長(zhǎng)25.8m,厚0.3m。
工程實(shí)施后,整治段河道防洪標(biāo)準(zhǔn)可達(dá)到10a一遇,保障了治理段防洪安全,降低了洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),減少洪水災(zāi)害,改善了治理段人民群眾的生活環(huán)境。保證了安上河兩岸村莊的生命財(cái)產(chǎn)安全,保證了杏花村水庫(kù)及文峪河的安全運(yùn)行,同時(shí)對(duì)杏花村鎮(zhèn)和肖家莊鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)等都有顯著促進(jìn)作用。