蒙阴县梓河治理工程设计

潘士勇

(山东省临沂市水利勘测设计院 276000)

梓河属沂河水系，发源于蒙阴县岱崮镇后雪山，东流至上旺村后折向南流经尹家洼村入沂水县境，至坦埠镇东坦埠村复入蒙阴县境内，在马家庄村南汇入岸堤水库。干流全长66km，流域面积928km2，其中蒙阴县境内长56km，流域面积630km2。坦埠西河为梓河最大支流，长32km，流域面积205.4km。梓河属典型山区型河流。20世纪50年代末，对河道堤防加固后，提高了河道防洪能力，但由于受历史经济条件的制约，河道治理标准偏低，且工程运行50多年来，存在诸多安全隐患，洪水威胁着两岸人民群众的生命财产安全。

为提高河道防洪能力，保护沿河两岸人民群众生命财产安全，对梓河潘庄大桥下游0.84km—高庄大桥段、支流坦埠西河入梓河口—坦埠大桥段进行治理是十分必要的。该工程(蒙阴县梓河一期治理工程)为山东省2011年第四批重点中小河流治理项目之一。

1 工程现状存在的主要问题

a.堤防断面不满足要求。梓河此次治理河段除左岸局部山坡高地段和右岸局部以路代堤段达到20年一遇防洪标准外，其余河段堤防不足20年一遇，经核算现状防洪能力仅为20年一遇的34%，远达不到20年一遇防洪标准。现状堤防残缺不全、堤身单薄低矮且无防渗措施，现状浆砌石防洪墙段顶高程、断面均不满足要求，墙身老化严重。

b.出现多处险工。梓河为多沙河床，河道比降陡，水流急，河槽弯曲多变，流势不稳。现状多处滩地受河槽主流冲刷，致使滩地坍塌、河床扩展，危及堤防和堤外村庄的安全。

c.排水涵洞老化严重、配套差。根据对梓河治理范围内的建筑物调查情况，现状排水涵洞为砌石盖板涵、拱涵，出现砂浆脱落、拱顶开裂，洞身老化严重，且无防倒漾配套设施，现状两岸排水沟较多。

d.现状无防汛道路不能满足防汛管理要求和两岸群众生产与生活需要。

2 设计标准及设计洪水

根据《防洪标准》(GB 50201—94)及《堤防工程设计规范》(GB 50286—98)，确定该工程等级为Ⅳ等，防洪标准为20年一遇，涵洞的排水标准为5年一遇，堤防和涵洞的建筑物级别均为4级。

根据流域面积和水文资料，经分段计算，梓河马家庄大桥—高庄大桥段、支流坦埠西河入梓河口—坦埠大桥段的20年一遇河道区间分段洪峰流量见表1。

3 工程总体布置

梓河一期治理工程治理范围为潘庄大桥下游0.84km—高庄大桥段(长6.05km，中泓桩号范围10+200～16+250，以入岸堤水库处马家庄大桥为0+000)、支流坦埠西河入梓河口—坦埠大桥段(长0.725km)。河道治理范围内，梓河及支流坦埠西河河道横断面要素见表2。

表1 河道分河段设计流量

表2 河道断面要素

以现有堤线为基准进行布置堤线，对达不到防洪要求的堤段进行复堤，对险工段进行护砌，结合复堤对排水沟入口处新建涵洞、改建现状涵洞，建设堤顶防汛道路。

4 河道工程设计

4.1 堤防工程

堤顶高程按20年一遇设计洪水位加堤顶超高1.1m(由计算确定)计，河道两岸需复堤总长度10.217km，其中，梓河复堤段长8.753km，支流坦埠西河复堤段长1.464km。工程区地处山丘地区，黏性土料比较缺乏，按照因地制宜、就地取材的原则，堤型采用斜坡式砂堤，防渗体设计经对壤土斜墙防渗和复合土工膜防渗两个方案进行技术经济比选，复合土工膜防渗效果优于壤土斜墙，但壤土斜墙具有投资省、便于施工及管理维护的优点，经综合分析论证，确定采用壤土斜墙防渗方案。堤顶宽度结合防汛管理要求和当地道路规划确定，梓河左堤顶宽为6.0m，梓河右堤及坦埠西河两岸堤顶宽均为4.5m，迎、背水坡均为1∶2.5，于堤防临水侧设壤土斜墙防渗，其底部厚1.2m、顶部厚0.9m，下端设防渗齿槽深1m，背水侧填0.3m厚种植土，迎、背水坡设草皮护坡。根据堤防填筑材料和规范要求，壤土斜墙填筑压实度不小于0.90;砂堤填筑相对密度不小于0.60。经渗流稳定和土堤抗滑稳定计算，各种计算工况下堤防不会发生渗透破坏，堤防抗滑稳定安全系数满足规范要求。

4.2 护险工程

根据实测梓河1∶1000河道带状地形图，通过现场实地查勘，为稳定河床，需对冲刷严重的滩岸进行护砌。险工护砌共8处，总长度4.1km，其中梓河长3.56km，支流坦埠西河长0.58km。根据险工段地形、地质和水流条件，以及当地建筑材料，拟定浆砌块石护砌、干砌方块石和现浇混凝土护砌等几种结构型式方案进行比选，根据各方案的优缺点，考虑浆砌块石护砌具有抗冲能力强、造价低和利于质量控制的优点，并参考已建工程实例和当地实际情况，确定采用浆砌块石坡式护岸。M10浆砌块石护坡护砌顶高程平于滩地顶高程，无滩地段护砌顶高程为设计洪水位以上0.5m，护坡厚度0.3m，边坡1:1.5(护滩)和1∶2.5(护堤)，护坡下设0.1m厚碎石垫层;设PVCφ50排水管，底部包反滤土工布，间距2.5m，梅花形布设;基础顶宽0.5m、底宽1m，基础埋深确定为2.0m(按局部冲刷深度1.5m加安全埋深0.5m)。护砌顶为0.5m×0.6m的M10浆砌块石压顶，经计算，护坡稳定和护面厚度均满足要求。

4.3 排水涵洞工程

结合复堤对排水沟入口处新建涵洞、改建现状涵洞共12座(其中，新建9座，改建3座)，排水涵洞设计流量根据流域内实测暴雨资料计算。经钢筋混凝土方涵和预制钢筋混凝土管涵两种结构型式对比，按照技术可行、投资省、便于施工的原则，确定采用钢筋混凝土管涵。根据结构计算，预制钢筋混凝土管采用Ⅲ级管(GB/T 11836—2009)，每座涵洞孔数及长度分别根据设计排水流量和堤防断面尺寸确定，钢筋混凝土管直径采用1.0m和1.2m两种。涵洞进口设上游连接段、扭曲面渐变段，出口设扭曲面渐变段、消力池和下游连接段，均采用M10浆砌块石护砌。为防止洪水时倒漾，出口设自控拍门。

4.4 堤顶防汛道路

根据防汛管理要求和两岸群众生产与生活需要，结合复堤新建堤顶防汛道路总长10.217km，梓河左堤顶路面宽为5.0m，梓河右堤及坦埠西河两岸堤顶路面宽均为3.5m，采用泥结碎石路面，总厚度为20cm，其中，泥结碎石压实厚18cm，磨耗层厚2cm。两侧路肩各0.5m宽种植草皮防护，为利于路面排水，路面设2%的横坡，由路面中心坡向两侧堤肩。

5 工程效益分析

该工程总工程量为67万m3，其中，土石方开挖15.7万 m3，土方填筑49.7万m3，浆砌石1.6万 m3，工程概算总投资为2710万元。

根据计算结果，该工程总的年防洪效益为445万元，该项目的经济净现值ENPV=1535万元＞0，经济内部收益率EIRR=13.8% ＞8%(社会折现率)，经济效益费用比EBCR=1.45＞1，说明该项目的各项评价指标均达到合理性要求，经济上是可行的。

6 结语

该工程以防洪保安全为目标。工程建成后，河道防洪能力将达到20年一遇标准，保障了沿河两岸人民群众生命财产安全，改善了交通条件和排涝条件，为沿河两岸工农业正常生产和可持续发展提供了保障，社会、经济和环境效益显著。