白登河阳高县王官屯段河道治理工程设计

吴 桐

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 概况

白登河属海河流域永定河水系，为南洋河一级支流，发源于阳高县朱家窑头乡随士营，全长62.5km，河流平均纵坡7.8‰，流域总面积1297.91km2。主要支流有张官屯河、黄水河、上吾其河和黑水河。河型为宽浅式的游荡型河道，河床为砂质土，稳定性差。多年平均径流量5534万m3，清水流量1419万m3，由于上游拦蓄，丰水期清水流量0.39m3/s。

工程治理段位于阳高县龙泉工业园区，治理范围南起桥头堡村西北约1000m处，北至小安滩村东约1300m，横穿龙泉工业园，河道中心线长6.0km，即桩号Z0+000—Z6+000。

根据龙泉工业园区建设情况和河道现状，确定本工程建设任务是防洪，主要进行堤防建设、河道疏浚及支流汇入口治理。

2 工程建筑物级别

本工程按10年一遇的洪水进行设防，洪峰流量370m3/s。根据《堤防工程设计规范》，堤防工程级别为5级。工程区设计基本地震峰值加速度值为0.10g，特征周期值为0.35s，抗震设防烈度Ⅶ度。

3 工程总体布置

治理段河道堤线布置尽量按照现有河道走向，河堤纵断设计上基本依原河道纵坡布置：桩号Z0+000—Z1+849.9河道纵坡为2.05‰；桩号Z1+849.9—Z4+437.6河道纵坡为1.85‰；桩号Z4+437.6—Z6+000河道纵坡为1.27‰。采用复式断面，由布置在中间的主槽和两侧的滩地组成，主槽间距35～125m，防洪大堤间距100～200m。两岸新建防洪大堤11735m，布置在滩地外侧，大堤设计高程满足10年一遇的洪水。在治理段河道内，共有2个排洪渠汇入口和1个支流汇入口，采用铅丝石笼进行防护。由于新建大堤高于现状地面，为保证雨季堤防后没有积水，在两岸堤防侧设排水口，共计18处。

4 设计方案

结合河道治理段现状，两岸地形较为宽阔，为节省工程投资，同时方便后期园区中心景观带的建设，堤防型式确定采用斜坡式土堤。

经综合比较，大堤迎水坡护坡及护脚均采用铅丝石笼；主槽险工段的迎水坡护坡及护脚采用格网石笼防护。

4.1 堤防现状

本工程治理段现有2段堤防：一段是2009年在纬二十二路上下游两岸修建浆砌石堤防820m，满足10年一遇的防洪标准；另一段在河道左岸桩号B2+536.0—B3+373.4范围内的堤防破损严重，没有防护能力，其余地段没有堤防。

目前河道仅有天然主槽，宽度仅十几米，除2009年修建堤防820m浆砌石堤防基本可以满足行洪要求外，其他段现状基本无行洪能力。

4.2 大堤设计

针对堤防现状，按照治理段防洪大堤满足10年一遇的防洪要求，设计采用复式河床断面型式。

大堤堤线及堤距的确定：考虑原有堤防位置，堤线基本按照现有河道的走向，能宽则宽，宜弯则弯。

堤距确定依据：河道现有的行洪宽度；结合现有的820m堤防堤距及桩号B2+536.0—B3+373.4原有堤防的堤线位置；计划修建的纬十一路和纬二十二路2座跨河桥梁的长度；尽量减少河道的占地；根据龙泉工业园区总体规划和治理段河道景观设计要求，结合龙泉工业园区治理段河道两侧的规划，为远期工程留有余地。依据以上原则，通过计算，确定河道大堤堤距为100～200m。

堤顶宽度：按《堤防工程设计规范》，确定堤顶宽为3.0m，本工程考虑采用将防洪大堤兼作抢险道路，局部地段设错车段，宽5m，路面采用泥结石路面。

堤顶高程：大堤顶高程根据设计洪水位加堤顶超高确定，但不得低于现状地面高程。河道设计洪水位采用滩槽不同糙率的一维恒定非均匀渐变流方程计算进行水面线推求确定；堤顶超高按照《堤防工程设计规范》规定进行计算确定为0.95m。

大堤结构：临水面边坡1∶2.5，设计洪水位以下采用斜坡式铅丝石笼护坡，其结构型式从下到上依次为：反滤土工布，200mm厚碎石，300mm厚铅丝石笼，设计洪水位以上采用草皮护坡；背水坡1∶2，播撒草籽绿化；堤高4.47～5.23m（距设计主槽河底）。为保护堤岸稳定，基础埋深除满足冻深外，须大于基础冲刷深度，根据《河道整治设计规范》中的冲刷深度计算公式进行冲刷计算，确定铅丝石笼基础埋深为1.5m，大堤岸墙总长11735m。

大堤回填的土方直接采用主槽疏浚的开挖土方填筑，主要由低液限粉土组成，坝体土的渗透变形破坏类型为流土。运用《渗流计算分析软件》，采用有限元法进行渗流及渗透稳定分析：堤防断面在设计洪水位下浸润线出逸点位置处于堤防基础下，不存在渗透破坏安全隐患，设计洪水下堤防边坡抗滑稳定安全系数均大于规范允许值，满足要求。

4.3 主槽及河道疏浚设计

主槽为梯形断面，边坡1∶3；底宽35～125m，主槽清理深度0.5～2m。对主槽疏浚分两种情况处理：若设计疏浚高程低于现状河底高程，按设计高程进行疏浚；若河床高程低于设计河底高程，维持现状。

由于白登河属宽浅式的游荡型河道，河床为砂质土，稳定性差，为保护堤岸稳定，对主槽险工段主槽坡面和堤脚进行固槽防冲处理。对主槽险工段的坡面及堤脚采用格网石笼防护：坡面防护结构型式从下到上依次为：反滤土工布，200mm厚的碎石，300mm厚的格网石笼，格网石笼基础埋深1.5m；堤脚采用2层500mm厚的格网石笼护脚，上层防护宽度4m，下层防护宽度3m。主槽险工段防护长度总长3841m。

4.4 支流汇入口设计

在治理段河道内有2个排洪口和1个支流汇入口，水流比较紊乱，本次拟采用铅丝石笼进行防护，2个排洪渠的汇入口处防护断面与相邻白登河主河道大堤相同，并向上游延展，与上游排洪渠堤防平缓连接。依据河道现状，确定支流堤防采用梯形断面，底宽30m，边坡1∶2.5，迎水面边坡采用铅丝石笼防护，防护结构从下到上依次为200mm厚的碎石和300mm厚的铅丝石笼，坡脚石笼基础埋深1.5m。每个汇入口向上游防护长度100m。

4.5 排水口设计

由于新建大堤高于现状地面，为保证堤后雨水顺利汇入河道，在两岸堤防侧设排水口，除排洪渠和天然支流代替附近的排水口设计外，河道两岸共设置排水口18处。排水口采用直径1500mm的混凝土管从大堤下穿过，管道坡地0.3%，管底设500mm厚的C15混凝土管座；混凝土管出大堤后，在二级平台上设置长宽均为5m、厚0.5m的格网石笼防冲护垫。

5 结语

白登河阳高县王官屯段河道治理工程具有显著的防洪、生态、经济、社会效益。工程实施后，可使龙泉工业园区水系贯通调活，为园区营建生态自然融洽、环境洁净舒适的水环境奠定基础，为园区成为“天蓝、水清、地绿、景美、人与自然和谐发展，宜商、宜居、宜工的生态型旅游园区”发挥积极作用，并为全县的可持续发展提供有力保障。