韓 露

(本溪市水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，遼寧 本溪 117000)

河道是城市發(fā)展、防洪排澇、人文景觀建設(shè)的重要組成部分，河道治理是城市封閉防洪體系建設(shè)和水生態(tài)環(huán)境修復(fù)的重要途徑[1-2]。隨著本溪市城市建設(shè)的發(fā)展，天然河道行洪能力急劇下降、水生態(tài)環(huán)境遭受破壞，尤其是流經(jīng)人口稠密區(qū)和產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展的高新區(qū)和溪湖區(qū)，受沿河建筑設(shè)施擠壓行洪空間封閉防洪體系未建成、工業(yè)發(fā)展污水無(wú)序排放等因素影響，部分河段功能嚴(yán)重受損。因此，面對(duì)十八大后生態(tài)文明建設(shè)新要求以及城市新區(qū)發(fā)展防洪排澇新特點(diǎn)，在充分分析河道防洪現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，通過(guò)“重建生態(tài)環(huán)境、重塑河堤岸線、重構(gòu)河堤護(hù)岸”，構(gòu)建集“防洪、生態(tài)治理和濱水景觀建設(shè)”等功能為一體的封閉防洪生態(tài)功能體系，營(yíng)造“人、水、自然和諧相處”的生態(tài)景觀河道[3-4]，促進(jìn)本溪市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 工程概況

北沙河為太子河右岸最大的一條支流，流域面積1618.27km2，主河道長(zhǎng)117km，在本溪市境內(nèi)北沙河主要流經(jīng)溪湖區(qū)及高新區(qū)，尤其高新區(qū)境內(nèi)北沙河為唯一主要河流。河流水量季節(jié)性變化明顯，汛期水量豐富，驟漲驟落，旱季則易干；河水含沙量較大，多年平均侵蝕模數(shù)為850t/km2。北沙河本溪市河道除M橋-三綠老年公寓河段外，均已通過(guò)防洪和水生態(tài)環(huán)境修復(fù)系統(tǒng)治理。治理河段防洪保護(hù)對(duì)象為沿河兩岸居民及現(xiàn)有耕地，按10a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，治理河長(zhǎng)5.41km。

2 防洪現(xiàn)狀及建設(shè)內(nèi)容

治理河道多年來(lái)一直未經(jīng)過(guò)綜合整治，除西高堡橋下游段外，工程段河道內(nèi)普遍淤積嚴(yán)重，主河槽明顯縮窄；兩岸岸坎大部分無(wú)防洪措施，防洪隱患較嚴(yán)重，如圖1所示。

根據(jù)北沙河封閉防洪體系與本溪市“生態(tài)立市”戰(zhàn)略要求，在滿足防洪安全保障前提下，將水生態(tài)環(huán)境治理和濱水景觀建設(shè)充分融入規(guī)劃方案中[5]，設(shè)計(jì)維持原河道天然路徑，沿河道岸線通過(guò)鞏固提升已建工程、新建護(hù)岸等措施進(jìn)行綜合整治。M橋-三綠老年公寓河段治理范圍為：M橋-西高堡橋護(hù)岸鞏固提升工程長(zhǎng)度854m，其中左岸366m、右岸488m；西高堡橋段-三綠老年公寓新建護(hù)岸4971m，其中左岸1707m、右岸3264m。M橋-三綠老年公寓河道分段治理內(nèi)容，如圖2所示。

圖2 治理河道分段建設(shè)內(nèi)容

M橋-西高堡橋河堤為已建防洪工程，現(xiàn)狀為固濱籠護(hù)腳結(jié)合聯(lián)鎖磚護(hù)坡，經(jīng)多年運(yùn)行和歷史洪水考驗(yàn)，工程整體運(yùn)行狀況良好。針對(duì)部分聯(lián)鎖磚破損問(wèn)題，維持原來(lái)河堤結(jié)構(gòu)型式更換破損聯(lián)鎖磚，鞏固提升工程長(zhǎng)度854m；西高堡橋至三綠老年公寓，河岸為天然土石岸坎，岸后多為耕地，需采取合理工程措施對(duì)護(hù)腳及護(hù)坡進(jìn)行全面整治，新建護(hù)岸4971m。

3 生態(tài)防洪堤設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 工程地質(zhì)

鉆孔勘探揭露工程區(qū)地質(zhì)構(gòu)造單元為：一級(jí)為柴達(dá)木-華北板塊(Ⅲ)，二級(jí)為華北陸塊(Ⅲ-5)，三級(jí)為遼東新元古代—古生代坳陷帶(Ⅲ-5-7)，四級(jí)為龍崗隆起(Ⅲ-5-7-1)，本工程位于該4級(jí)構(gòu)造單元西南部。地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，相應(yīng)地震基本烈度Ⅶ度，屬構(gòu)造穩(wěn)定性較差。地層巖性主要為第四系沖洪積卵石及強(qiáng)風(fēng)化片麻巖。沿線地下水為第四系孔隙潛水，主要含水層為卵石，地下水位1.5m。地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋無(wú)腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。地基土主要由卵石組成，承載能力可滿足穩(wěn)定性要求。地基卵石呈強(qiáng)透水性，滲透變形類型均為管涌，允許水力比降建議值為0.11。邊坡坍塌形式主要為沖蝕型，堤岸穩(wěn)定性均較差-差。標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度1.4m。

3.2 護(hù)岸型式比選

根據(jù)北沙河流域暴雨洪水特性、M橋-三綠老年公寓河段地形地質(zhì)條件和本溪市封閉城市防洪體系和生態(tài)水景觀建設(shè)要求，對(duì)新建4971m防洪堤“固濱籠護(hù)腳+綠濱墊護(hù)坡”“埋石混凝土護(hù)腳+草皮護(hù)坡”2種堤型進(jìn)行比選，見(jiàn)表1。

表1 新建防洪堤堤型比較

由堤型結(jié)構(gòu)、地基適應(yīng)性、生態(tài)環(huán)境、施工養(yǎng)護(hù)等技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面的對(duì)比分析可知：雖然方案一綜合造價(jià)比方案二略高，但考慮到治理河段以軟基為主且水位變幅較大，方案一有利于河道自然生態(tài)及水景觀環(huán)境建設(shè)，采用生態(tài)堤方案更利于生態(tài)修復(fù)和城市景觀建設(shè)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和本溪市“生態(tài)立市”戰(zhàn)略方面考慮，結(jié)合治理河段工程地質(zhì)條件，優(yōu)選“固濱籠護(hù)腳+綠濱墊護(hù)坡”堤型。

3.3 生態(tài)堤結(jié)構(gòu)

新建護(hù)岸段位于西高堡橋-三綠老年公寓，護(hù)岸總長(zhǎng)4971m，采用“固濱籠護(hù)腳+綠濱墊護(hù)坡”堤型，其標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，如圖3所示。

圖3 綠濱墊生態(tài)防洪堤標(biāo)準(zhǔn)斷面(單位：mm)

生態(tài)防洪堤邊坡坡比為1∶2.5，采用綠濱墊護(hù)坡，厚度為0.3m，單個(gè)籠箱尺寸：3m×2m×0.3m，隔片數(shù)2。綠濱墊下鋪設(shè)厚度為0.15m的碎石墊層及土工布反濾。其中：土工布型號(hào)為SNG-PET-15-6，縱橫向斷裂強(qiáng)度不小于15kN/m，頂破強(qiáng)度不小于2.5kN/m，縱橫向撕破強(qiáng)力不小于0.4kN；綠濱墊上覆土厚度為0.3m并按株距0.5m/叢栽種紫穗槐，覆土利用清基及清灘土。綠濱墊上端至坡頂間設(shè)寬度為0.5m的固濱籠封邊擋墻銜接，籠箱尺寸1.5m×1m×0.5m，隔片數(shù)0；下端與固濱籠護(hù)腳擋墻銜接。固濱籠擋墻護(hù)腳埋深1.5m；護(hù)腳頂高于設(shè)計(jì)河底高程0.5m。護(hù)腳固濱籠擋墻為2層，單個(gè)籠箱尺寸上下層均為1.5m×1m×1m，隔片數(shù)0。

3.4 河道沖刷深度計(jì)算

河道沖刷深度按GB 50286—2013《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表2。

根據(jù)表2計(jì)算成果和當(dāng)?shù)厮こ探ㄔO(shè)經(jīng)驗(yàn)，選取固濱籠護(hù)腳基礎(chǔ)埋深為1.5m。

表2 沖刷深度計(jì)算成果表

3.5 岸坡抗滑穩(wěn)定分析

選擇最不利斷面R2+458作為坡式護(hù)岸典型斷面進(jìn)行岸坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算，護(hù)岸及岸坡基礎(chǔ)土的滑動(dòng)分析采用不考慮條塊側(cè)面作用力的瑞典圓弧法，計(jì)算程序?yàn)椤侗本├碚龓r土軟件》中的邊坡穩(wěn)定分析模塊。計(jì)算工況選取設(shè)計(jì)洪水位驟降期的臨水側(cè)邊坡。堤壩填筑土料特性指標(biāo)為：天然容重18.26kN/m3；飽和容重20.36kN/m3；內(nèi)摩擦角Φ=38°；滲透系數(shù)2.5×10-1cm/s。根據(jù)GB 50286—2013計(jì)算公式，計(jì)算得到生態(tài)防洪堤護(hù)岸邊坡整體穩(wěn)定分析成果，見(jiàn)表3。

表3 防洪堤護(hù)岸邊坡整體穩(wěn)定分析成果

由表3可知，新建生態(tài)防洪堤護(hù)岸邊坡整體穩(wěn)定系數(shù)為1.682，大于規(guī)范要求1.10的技術(shù)指標(biāo)，防洪堤護(hù)岸邊坡整體安全穩(wěn)定。

4 結(jié)論

本溪市M橋-三綠老年公寓河段是北沙河干流治理中唯一尚未進(jìn)行完全整治的河段，屬于北沙河封閉防洪體系建設(shè)的薄弱環(huán)節(jié)，通過(guò)河段整治工程建設(shè)對(duì)補(bǔ)齊本溪市城區(qū)防洪短板和完善北沙河防洪體系至關(guān)重要。針對(duì)治理河段河道縱向坡較緩、水位驟漲驟落、兩岸多為天然土坎及沖積沙灘、堤防較矮等問(wèn)題，通過(guò)已建工程鞏固提升、新建生態(tài)防洪堤等治理方案，采用“固濱籠護(hù)腳+綠濱墊護(hù)坡”堤型與上下游穩(wěn)定可靠銜接，恢復(fù)了治理河段防洪、排澇等功能，實(shí)現(xiàn)本溪市城區(qū)自然環(huán)境、水生態(tài)和人文景觀的和諧發(fā)展。