基于辽宁西部山区中小河道治理浅析

王清君，马自学

(1. 辽宁省北票市河务管理处，辽宁 北票122100;2. 辽宁省北票市水利勘测设计队，辽宁 北票122100)

1 河流特性

辽宁西部山区中小河流的形成，主要是水流的冲刷和侵蚀过程。因此河谷横剖面常呈发育不完全的V 字形或U 字形。河床纵剖面一般比降陡峻，绝大多数均在1‰以上，其平面形态极为复杂，河岸线极不规则。山区河流水文特点是汇流时间短，径流系数大，降雨强度也大，洪水来的猛、落的快，峰高而尖瘦。山区河流大部分地区属于季节性河流，山区河流的流态，由于受极不规则的河床形态的影响，十分紊乱，常有回流、旋涡、跌水、水跃、横流等出现，流象极为险恶。

2 山区中小河道治理

2.1 河道整治的原则

根据北票市山区中小河道治理的经验，其治理应遵循以下原则:

全面规划，综合治理;因势利导，重点整治;因地制宜，治管结合;兼顾上下游、左右岸、当前与长远关系;小流域综合治理与河道治理相结合;工程措施与生物措施相结合;清除行洪障碍物与修建治河工程相结合;除害兴利、治理与开发并举的原则。

2.2 河道整治线(治导线)的确定

山区中小河流，在进行治理前要编制河道整治规划，确定整治的任务和要求，并进行河道特性分析，选定设计参数，对不同方案进行分析比较，论证每一个方案的工程效益和经济效益，经过经济、技术等多方面的分析比较，最后选择一个最优的整治方案。

设计参数，是实施河道治理的主要技术依据，主要有:设计流量、整治线、设计河宽等。洪峰流量是直接威胁工程安全的主要因素，因此，其设计洪水的计算，主要以确定洪峰流量为主，并充分考虑造床流量、河相关系，最后确定整治线(治导线)。

整治线(治导线)规划设计的内容，一般包括治导线位置的确定、线型的选择、治导线宽度的计算及如何固定治导线等。治导线应该根据当地具体情况，按照因势利导、因地制宜的原则，尽可能照顾水流运动的规律，充分利用有利的自然条件，在尽可能扩大效益的同时，力求节约投资，合理布置治导线，山区中小河道治导线一般布置成直线式，治导线宽度按照设计洪峰流量推求，固定治导线采用工程措施和生物措施两种形式。

3 山区中小河道治理措施

在治导线确定之后，根据治导线的要求，采用不同类型的治河建筑物，来保证治导线的实施。治河建筑物很多，包括工程措施和生物措施两大类。工程措施花费的劳力多，投资大，需要大量的石料和水泥、铁线等建筑材料，但它建成后可较快的投入运用，且在大溜顶冲的河段上，往往必须设置这样的工程结构，才能达到护岸保滩的作用;生物措施投资小，省劳力，但在植树种草的初期，树小根浅，抗御洪水的能力小，一旦遇上洪水，就可能被冲毁破坏。若经过2 ～3 a后，林草根深叶茂，盘根错节，将地面固结保护起来，则可以抗御一定的洪水，因而生物措施越久越坚固，工程措施则不然。

3.1 工程措施

适用地段。工程措施一般适用于河道的中上游，因山区中小河道中上游的比降大，水流急，对坝体的冲刷较大，同时，河床多为粗卵石或粗砂，缺乏植物存活的土壤，植物生长缓慢，近期很难发挥作用。因此，中上游要以工程措施为主。

建筑物类型。顺河堤是河道治理中用的最多的建筑物，它的作用是控制河势，束窄河床，形成治导线的边界，以约束水流，保护两岸。中小河道治理要以顺坝为主，因山区河道河床较窄，若使用长丁坝，水流紊乱，易使对岸工程遭到破坏，坝头冲刷坑较大，丁坝本身防护也比较困难。

顺河堤的布置。顺河堤一般直接布置在治导线上，当堤的临水面坡脚以外，设计有保护堤脚的措施时，治导线则应从这些措施的外缘算起，此时顺河堤应在治导线以外。顺河堤应与洪水的方向大致平行。当河堤改变走向时，应采用具有一定曲率半径的和缓曲线逐渐过度，切忌弯曲过急。曲率半径一般为治导线宽度的4 ～8 倍，两同向弯道间直线过度段长度为治导线宽度的1 ～3 倍，两同向弯道弯顶间距离为治导线宽度的12 ～14 倍。

顺河堤结构的选择。工程措施主要有干砌石、浆砌石、铁丝石笼、砂坝护坡等结构。因浆砌石造价较高，这种刚性结构不利于消杀水势，会使水流淘刷加剧，当河床下切时，常产生断垮而失事。因此，在中小河道治理中，一般采用砂坝护坡和铁丝石笼两种形式。铁丝石笼坝。在河道断面较窄，流速比较大的地段，如当地有石料，河堤可采用铁丝石笼形式。石堤顶宽一般1 m左右，边坡系数为0.3 ～0.5，堤顶超高0.5 m。这种石堤费工费料较多，投资较大，对基础要求较高，因此，必须对基础进行加固。砂坝护坡结构。这种砂土堤投资小，易于修建，在堆筑砂坝过程中，可进一步疏浚河床，清除行洪障碍物，节省修筑防洪坝后再进行疏通河床的费用，因此，在山区中小河道上比较实用和经济。堤顶宽度一般3 m左右，边坡系数≥2，其堤顶超高一般比石笼坝高一些，石笼坝一般0.5 m，而砂坝一般1 m左右。由于砂土堤抵御洪水的冲刷能力差，因此要进行护坡。在北票市治河中，采用砂坝、混凝土预制板护坡、浆砌石基础的结构比较经济，因山区河道砂石资源丰富，可直接利用河砂预制混凝土板，在日常管理中也比较方便。其厚度一般8 ～12 cm，形状为矩形或六菱形，因考虑人力施工方便的要求，每块面积≤0.3 m2。通过北票市老寨川治河娄家店段(砂坝护坡形式)和宝国老段(石笼坝形式)两个乡镇比较，砂坝护坡的使用资金比石笼坝低20% ～30%。

工程措施的基础处理。修建河堤后，束窄了天然河道，改变了原来的水流状态，一般能引起河床的普遍冲刷，经过一段时间后，水流与河床又在新的条件下达到了新的平衡。目前，山区中小河流基础的处理还没有比较可靠的确定基础冲刷深度的公式，一般按照推移质输砂公式推算，但也十分粗略。在治理中，一般按照公式加经验的方式，按照已建工程的运行情况确定。根据北票市治河经验，山区顺直河段河道比降在4% ～8%的，基础深度一般1 ～1.5 m，凹岸河段可根据该弯道的曲率半径及顺直河宽等因素综合确定，但不能低于2 m。下面介绍3 种加固基础处理的方法，分别为“搭子”加固、沉排加固和短小丁坝加固。“搭子”加固:通过我地区治河经验，对石笼坝加固用石笼“搭子”比较经济和安全。石笼“搭子”直径一般0.6 ～1 m，探入河身长度5 m左右，其间距一般10 ～20 m，因“搭子”属于柔性，其顶部可以随着水流的淘刷而逐渐自动下沉，直至达到冲淤平衡。同时，“搭子”压在主坝上，增加了自重，坝体的稳定性会相对增加。北票市老寨川治河工程便采用了这种结构，效果很好。在2000年8月16日，老寨川流域降雨达到10 a 一遇标准，水深1.1 m，而且降雨强度较大，按照设计，其主坝高1.6 m，顶宽1 m，“搭子”直径为0.8 m，探入河身长度4 m，间距20 m，这次洪水过后，基础未受到任何冲刷，而且在“搭子”之间形成厚度3 ～10 cm的淤泥区，对于以后栽植护堤林起到很好的作用。沉排加固:前面介绍的砂坝护坡结构对基础要求很高，可采用石笼沉排对基础进行加固，因沉排顶部与河床齐平，对水流没有挑流，同时沉排属于柔性，其顶部可以随着水流的淘刷而逐渐自动下沉，直至达到冲淤平衡。沉排宽度不应低于2 m，厚度在0.5 ～0.8 m。在实践中，这种形式的防洪效果也比较好，2000年8月16日，老寨川流域降雨达到工程设计的十年一遇标准。娄家店乡段治河位于老寨川河的中上游，水深达到1.1 m，砂坝高1.6 m、混凝土预制板护坡为边长60 cm厚10 cm的六菱形、浆砌石基础深80 cm、石笼沉排宽2 m厚60 cm，洪水过后，局部沉排随洪水的淘刷顶部出现下沉10～40 cm，已基本稳定，主坝及基础均安然无恙，主流河床也已经稳定。在设计标准洪水内经受住了考验。短小丁坝加固:山区河势迅猛，在凹岸段由于水流在重力和离心力的共同作用下，会产生表面水流流向凹岸、底层水流流向凸岸的螺旋流，这种水流结构加剧了对凹岸的局部冲刷，因此，凹岸必须对基础进行加固处理，在实践中，在凹岸采用短小石笼丁坝群来保护基础比较安全，布置时应遵循短小成群、上疏下密、上顺下挑的原则，长度一般为6 m左右，且角度适中，丁坝的长度应根据堤岸、滩岸与治导线距离确定，不能过长。过长的丁坝，或是将水流逼向对岸，给对岸堤防造成新的威胁，或是被水力所破坏，丁坝被拦腰折断，加重本岸下游负担，不仅造成人力、物力、财力上的浪费，而且险工依然存在。丁坝的间距一般为坝长的1 ～3 倍，间距的确定宜根据凹岸的曲率半径确定，曲率大，间距要小，曲率小，则间距要大。同时，丁坝必须成组设置，形成群体态势，且丁坝间应结合坡式护岸，否则丁坝下游紊乱的水流极易对堤防产生冲刷破坏。在河道陡弯段，水流比较急，流速较大，对此种险工治理不宜采取强硬的措施，而应采取分期治理的步骤，采用介于坝式护岸与坡式护岸之间的盘头，也称矶头形式，往往能取得更好的效果。此种形式，亦守亦攻，首先限制水流向堤岸侵袭，逐渐的将水流导离岸边，达到治理效果。北票市老寨川河娄家店乡段和宝国老镇段在凹岸便采用了丁坝护基础的方式，曲率半径为400 m，分别设置了5 座4 m长的丁坝，在前面所说的降雨中，丁坝间形成了淤积，其凹岸主坝和基础未产生任何影响。

3.2 生物措施

适用地段。生物措施一般适用于河道下游的顺直河段及凸岸河段，因山区下游河道比降较小，水流相对缓慢，河道两岸一般为淤积砂土，植物栽植后较易成活。

生物措施的布置。在山区中小河道上，一般采用在砂土堤临水坡脚栽种植物的方法来缓流落淤，固堤护基。按照河道的治理标准，在拟栽植植物的外边缘上布置整治线，为防止河水冲刷，其河道要布置成宽浅式。

植物品种的选择。根据北票市治理经验，辽宁西部山区中小河道堤防坡面及护脚采用沙棘比较适宜，因沙棘属灌木类植物，抗旱，其根系发达，裸露地面后可续根，护岸护滩能力极强，同时其本身有刺，也可防止动物及人为破坏。沙棘栽植一般在临迎水坡脚10 m左右，株间距一般50 ～100 cm。沙棘成活后2年便可发挥作用。为提高经济效益，在背水坡一般采用沙棘与速生杨混植的方式，速生杨栽植为4 m×4 m，沙棘栽植宽度临背水坡脚10 m。北票市黑城子河下游兴顺德段便采用了这种方式，如今 沙棘长势旺盛，在防洪中发挥了重要作用。沙棘后侧是重点田和速生杨，效益也十分明显。

4 结 论

北票市近年来中小河道的治理措施采用工程措施与生物措施结合，取长补短，近期以工程措施掩护生物措施，远期则生物措施巩固和加强工程措施，收到长期稳定坚固，投资小，作用大的结果。因此，在山区河道治理中，要合理的选择治理形式，达到既经济又安全。

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