南洋河城区段河道治理方案及防渗处理

冀永强

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程布置

南洋河发源于阳高县朱家窑乡的随士营，在天镇县境内由西向东横贯县城，工程西起新洋河大桥上游约750 m，东至旧南洋河大桥下游1 km。河道纵坡结合挡水建筑高度和蓄水长度确定为1.6‰，河道横断面为梯形断面，堤顶设计高程满足20年一遇的洪水标准。岸墙设斜坡式生态格宾石笼护坡、台阶式护坡等护坡型式。

治理段总长3.9 km，在蓄水段采用北岸蓄水、南岸行洪的设计方案。根据河道纵坡，结合县城总体规划，在桩号 A0+272.2，1+317.7，2+415.0，3+554.9 处设4座橡胶壅水坝，形成3座蓄水池，池长3.3 km，蓄水面积46.2万m2；在桩号A0+272.2处设橡胶堵头坝。

结合县城整体规划，平行于河堤南、北两岸分别布设南、北滨河路，长7.2 km，在河堤南、北两岸各布设一条排污管，总长7.05 m；在河堤两侧随地形布设两条绿化带景观，景观面积75.4万m2，河堤南、北两岸进行地产开发，总面积58万m2。

2 河道治理设计

城区段南洋河河道现状宽度200 m，河深1.8～4.3 m，纵坡约1.71‰。河道北岸为规划新城区，河道南岸为旧城区。为妥善解决河道行洪与蓄水美化的矛盾，使行洪与蓄水各行其道，确定采用分槽蓄水的治理方案，下面对分槽蓄水两种方案进行比较。

2.1 方案一：中间行洪，两侧蓄水

本方案是在200 m宽的河槽中修建两条中隔堤，将主河槽分成3部分，中间浑水渠行洪，两侧清水渠蓄水。

清水渠布置在河道两岸，宽各70 m，主要是设坝蓄水，发生大洪水时塌坝泄洪；浑水渠布置在河道中央，宽60 m，主要排泄河道中的日常污水，并宣泄5年一遇的洪水和泥沙，减少污水、洪水和泥沙对清水渠的侵扰。

2.2 方案二：北岸蓄水，南岸行洪

本方案是在200 m宽的河槽中增建一条中隔堤，将主河槽分成两部分，即清水渠和浑水渠，北岸蓄水，南岸行洪。

清水渠布置在河道北岸，宽140 m，主要是设坝蓄水，发生大洪水时塌坝泄洪；浑水渠布置在河道南岸，宽60 m，主要排泄河道日常污水，宣泄5年一遇的洪水和泥沙，减少污水、洪水和泥沙对清水渠的侵扰。

分槽蓄水时，在非汛期由浑水渠排泄洪水。在汛期，当洪水流量小于200 m3/s时，由浑水渠泄水、排沙，清水渠正常蓄水；当洪水流量大于200 m3/s时，清水渠塌坝或半塌坝，参与泄洪。

2.3 方案比选

从景观效果分析，方案一的优点是南、北两岸均能形成水面景观，兼顾县城的近期和远期发展，缺点是水景效果气势稍小；方案二的优点是水面景观宽阔，气势宏伟，缺点是南岸在冬季景观略显单调。

从工程直接建设投资来看，方案一因多修建一条中隔堤，工程投资要比方案二多。从工程运行看，方案一的浑水渠设在河槽中心，河道管理维护不便；方案二的浑水渠和蓄水区设在河槽两岸，管理运行方便。

综合以上比较，将方案二作为推荐方案。3 河堤设计

3.1 北岸堤防设计

北岸堤防断面型式为土堤，考虑休闲交通要求，河堤顶宽按11 m设计，顶部设8 m宽砌石路面，河堤高3.2 m。考虑冰冻因素，在迎水面边坡采用格宾石笼呈台阶型式防护，防护材料自上而下为种植土、格宾石笼、砂卵石及反滤土工布，防护基础埋深1.5 m，河堤回填土料采用河床开挖料，或就近取用。

3.2 南岸堤防设计

南岸堤防断面型式为土堤，由于南岸平时不蓄水，只在洪水期宣泄洪水，为增加休闲空间，河堤断面设计为二级平台断面型式。南岸河堤总高3.0 m，二级平台高1.4 m，宽6 m，堤顶设6 m宽的砌石园路，河堤防护材料自上而下采用150 mm厚种植土、300 mm厚格宾石笼、200 mm厚砂卵石及反滤土工布，河堤回填土料采用河床开挖料，或就近取用。

3.3 中隔堤设计

中隔堤断面型式为梯形土堤，堤顶宽6 m，高2.6 m，蓄水区和行洪区边坡均为1∶3.0。由于中隔堤将南洋河分为蓄水区和行洪区，故要求中隔堤具有防渗性，堤身回填土料采用黏性土，考虑冰冻因素，蓄水侧护坡型式与北岸相同，行洪侧护坡结构与南岸相同。

在填筑堤身段时，对堤基进行处理，清基平均深度约0.2 m，在清基范围内的地面表土、乱石、草皮、树根、腐殖土等均要清除干净。清基范围内的洞穴、暗沟等均要挖除，然后再分层回填夯实。堤身填筑要求坝体填筑压实度不低于0.95，相对密度不小于0.65。

4 河道防渗处理

4.1 地层岩性

本区发育地层主要为第四系松散堆积物，由老至新为第四系上更新统冲洪积和第四系全新统。

第四系上更新统冲洪积主要分布在一级堆积阶地，岩性多具二元结构，上部为厚0.5～1.0 m的低液限粉土，其下为中砂。在河床及漫滩埋藏于地表以下17 m左右，岩性主要为灰黄、浅棕、棕黄等低液限黏土夹中砂层，其中低液限黏土属微透水层。

第四系全新统岩性主要为灰黑色分选性较好的中砂，夹一层厚0.7～7.4 m的低液限黏土，主要分布于南洋河河床及河漫滩。其中中砂属中等透水层；低液限黏土属微透水层。

4.2 蓄水池防渗必要性

天镇县属严重缺水区，水的大量渗漏，不仅造成水资源的浪费，而且会因水体得不到补充，造成蓄水工程的失败。另外，河道蓄水后，将会抬高河道水位，如不采取防渗措施，将使两岸的地下水位抬高0.1～3.0 m，对两岸建筑及耕地形成一定的浸没影响。因此，必须对河道蓄水段进行防渗处理。

4.3 防渗方案

防渗型式有水平防渗和垂直防渗两种。水平防渗是采用复合土工布、黏土铺盖或膨润土防水毯等防渗材料铺设在整个河槽，形成防渗层，并在防渗层上覆盖混凝土板、水工生态砖或格宾石笼等防冲层的防渗措施。垂直防渗采用高压注浆或深层搅拌的施工工艺，将防渗墙打入相对隔水层。

水平防渗防渗效果可靠、渗漏损失小；施工工艺简单，质量容易控制；可大面积施工，工期短；施工不受气温影响。缺点是施工作业面大，对施工组织要求高；防渗面积大、基坑排水量大，降雨、地下水对施工干扰大；不利于蓄水池水体与地下水的交换，水体的自然循环、净化功能相对减弱，蓄水池水质较差。

垂直防渗具有受地下水、雨天干扰少；利于蓄水池水体与地下水的交换，采用高喷工艺，不受施工深度、地层岩性等的影响；对河槽较宽、隔水层埋深较浅的工程，可节省工程投资等优点。缺点是防渗墙为隐蔽工程，质量控制难度大，不利于大面积作业，工期较长；冬季施工时，水泥输送管道易冻裂；蓄水池渗漏量较大。

根据地质勘探资料可知，南洋河河道地层的主要成份是中砂，且在5～10 m深处存在一层连续、可靠的低液限黏土相对隔水层，是采用垂直防渗方案的有利条件，根据以往采用垂直防渗方案的经验，多轴搅拌水泥土地连墙是比较经济合理的垂直防渗型式，故采用多轴搅拌水泥土地连墙防渗型式。

5 结语

南洋河城区段河道治理工程建成后将会获得显著的社会效益和经济效益。首先，项目的实施使城市防洪达到标准，保证了县城防洪区范围内人民生命及财产安全。其次，可美化项目区自然生态环境，改善城区生活和工作环境。最后，自然环境的改善，有利于吸引更多的投资，增加就业机会，增加财政及个人收入，从而成为落实城区整体规划及发展的战略措施。