龙 辉
(保定市水利水电勘测设计院,河北保定 071000)
漕河属海河流域大清河水系,是大清河南支的主要河流之一,全长110km,总流域面积891km2。漕河满城段属漕河中段,全长13.475km,位于保定市城区西北部,是保定市城区的重要外围洪水河道,地理位置十分重要。
由于漕河满城段从未经过系统的规划整治,两岸大部分为不规则坡岸,堤顶高程不足,堤身稳定性和抗冲刷能力均较差,防洪能力很低,属未设防河道。此外,近年来由于大量人为无序采砂,改变了原河道地形地貌,河道坡岸形态无规则,形成多处陡坎,河床、滩地无明显分界,内外堤脚形成许多不规则坑穴,河道植被发育,一旦行洪,将对保定市及两岸保护区人民的生命财产造成严重的危害。
针对漕河满城段现状存在的防洪安全问题,在服从流域统一规划的前提下,对该河段进行全面的综合整治规划,提高防洪能力及标准,规范沿岸开发建设秩序,促进防洪与国民经济建设之间的协调统一。
(1)从现状河道特征角度分析,漕河是一条山区、平原混合型河道,坡度上陡下缓;河道蜿蜒曲折,宽窄不一,频繁摆动,形成多处险工段;两岸河滩宽度大部分为100~300m,局部达到400~500m,滩上芦苇丛生、树木成林;两岸大部分为不规则坡岸,稳定性、抗冲能力均较差,一旦遭遇洪水,极易坍塌、漫溢。
(2)从漕河各段历史上发生洪涝灾害频率分析,漕河满城段最为频繁。1963年8月、1988年8月、1989年7月发生的几次大的洪涝灾害均使沿岸人民生命财产受到严重损失。
(4)工程的实施是保证沿线各村防洪安全、保护两岸公共设施、使人民安居乐业的需要,而且综合整治有利于沿河土地资源及河砂资源的有序开发、利用和管理,拓展地区经济发展空间。
综合整治规划坚持“统一规划、统筹兼顾上下游和左右岸利益”的指导思想;服从大清河流域整体防洪规划,工程建设对河道上、下游无影响;坚持以防洪为主,统筹兼顾河道保护、水环境建设和国土资源利用等;立足现实,着眼未来,为远景河道整治留有余地;坚持工程措施与非工程措施相结合;以和谐理念最大限度地实现资源、景观、环境、生态与效益的结合。
(1)在考虑整治河段河道演变的自然规律基础上,根据现状河势、现有河坎或堤埝、两岸保护区位置等因素,参照相似河道整治经验,在设计流量、设计河宽等参数确定后,重新规划河湾形态,确定新的治导线。
(2)根据历史上主河槽的基本资料和现状局部河段主河槽位置、宽度、深度、纵坡等因素,同时考虑进、出口平顺的与上、下游老河道衔接问题,重新修复并规整该段河道主河槽。
(3)通过设计水面线推求成果,确定堤防加固工程措施,护砌河坎,整治险工,改建跨河建筑物,稳固河势,提高该河段整体防洪能力,达到20年一遇1060m3/s防洪标准;同时,结合水土保持方案,考虑必要的非工程措施——植物措施,建设生态湿地,改善沿岸水环境。
由于漕河满城段从来没有经过系统的规划整治,根据河道演变特点,并结合其他类似河道整治情况,采用微弯整治方案,即根据河道演变规律,选择一条与洪枯水流路相近、能充分利用现有工程、对防洪和护滩综合效益较优的流路作为整治流路。河道依势取弯,以护岸制弯,以弯导流,弯弯相扣,强化河湾边界条件,控导主流,改善河势,使主流一直处于工程控制之下,河势处于一个相对稳定的状态。
4.1.1 整治参数的确定
儿子说:老师教导我们,越是焦躁地寻找,越找不到自己想要的,只有平静下来,才能听到内心的声音。我就安静的坐着,一会就能听到滴答滴答的声音,表就找到了。
河道整治参数主要包括整治流量、整治河宽及整治河湾形态参数,是确定规划治导线的依据。整治参数的确定以河道的来水条件、水流运动规律和河床演变特点为基础。
(1)整治流量的确定。由于漕河满城段河道整治目标以防洪为主,一旦发生洪水,流路稳定,保证能宣泄设计洪水。根据规划防洪标准,确定20年一遇设计洪峰流量为1060m3/s。
(2)整治河宽的确定。由现场查勘的实际河道宽度及现状设计水面线推求成果,治理段现状河滩宽度大部分为100~300m,局部达到400~500m,整治河道段断面平均宽度为312m。结合历史上河道宽度、现状实际河道宽度,确定本次河道整治的平均宽度为350m。
(3)河湾要素。采用经验方法和河道现状实际情况相结合的方法,确定河湾要素一般控制在:R=(1.5 ~9)B,φ=45°~120°,L=(1 ~3)B,Lm=(2 ~9)B,P=(1~5)B,T=(9~15)B,其中:B为直段河宽(m);R为弯曲半径(m);φ为中心角;L为直河段长(m);Lm为河湾间距(m);P为弯曲幅度(m);T为河湾跨度(m)。
此外,针对某一具体河湾,考虑其特殊的河床边界及整治任务,结合具体情况,在满足控导主流的条件下,个别指标允许突破。
4.1.2 治导线布置。
规划治导线布置见图1。
图1 漕河满城段规划治导线示意图
4.1.3 治导线合理性分析
虽然整治河段现状局部河湾发展不够理想,且有可能在大洪水时自由裁弯,但是在拟定治导线时,通过裁弯取顺,归顺流路,规划成果反映了天然河道比较稳定的外形。此外,由于规划治导线的参数来源于现状河道主流线,其河湾个数、弯道半径、中心角等控制河道平面轮廓主要参数的变化范围与现状河道相近,所以从治导线布置图可看出:规划治导线相邻河湾间的迎流、导流、送流关系良好,基本能达到有效控导主流、稳定河势的目的。
由于近年来大量人为无序采砂,该段河道地形地貌发生了较大改变,大部分河段河床、滩地无明显分界,仅局部河段分界明显。因此,考虑小流量过水通畅、且不淹滩地的问题,本次河道治理工程重新规划该段河道主河槽。
为满足河道行洪要求,对于不满足河道整治规划标准,严重壅水、阻水,危及或影响行洪能力的各种障碍物,包括凹凸无序的坡岸、堤脚内外无规则采砂坑穴及河道内树木、苗圃、农作物等,必须进行清障、修复。
为保护河道整治工程安全,美化生态环境,规划除采用必要的工程措施外,还采用非工程措施——生物措施,主要包括建设护堤林、防浪林带和种草护坡、护滩等项目,从而形成大水行洪、小水至清、无水则绿的生态湿地。
历史上漕河满城段的主河槽位置蜿蜒曲折、频繁摆动。本着不出现多个主河槽及不出现陡坡的前提,河槽定线尽量布置在原河道主槽中心线位置,纵坡基本和原主河槽平行;进、出口平顺的与上、下游老河道衔接。通过分析,历史上及现状局部河段主河槽宽25~60m,深1~2m。本次主河槽设计断面为梯形断面,底宽50m,边坡1∶4,河槽深度介于1.5~2.5m之间。
堤线总体走向沿重新规划的治导线,自西北向东南。根据规划治导线,重新整理断面数据,进行设计水面线推求。堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定。根据GB50286—98《堤防工程设计规范》,经选取不同河道断面计算,堤顶超高计算结果见表1。
表1 堤顶超高计算 单位:m
根据GB50286—98《堤防工程设计规范》,土堤应预留沉降量,沉降量可根据堤基地质、堤身土质及填筑密实度等因素分析确定,宜取堤高的3%~8%。通过计算,确定本次筑堤工程预留沉降量20cm。
根据GB50286—98《堤防工程设计规范》,并参照《大清河流域防洪规划报告》(河北省部分),初拟横断面设计堤顶宽6.0m,内外边坡1∶3。渗透稳定计算各个断面堤脚最大水力坡降均小于允许水力坡降,渗透稳定满足规范要求,从计算结果分析,经选取典型堤段按设计洪水位进行背水坡稳定计算,最小堤坡稳定安全系数均满足规范要求。
漕河满城段险工共5处,总长9.047km,形成主要有4种情况:①整治范围内主槽蜿蜒曲折,频繁摆动,行洪时河道主流严重顶冲堤身坡脚和堤内滩地,直接威胁大堤的安全;②从工程地质角度分析,河段存在较为严重的工程地质问题,主要包括不稳定高陡岸坡、不稳定砂土岸坡和抗冲能力较差的岸坡,容易产生塌岸现象;③两堤之间较窄,河床靠近堤岸,行洪流速增大,抗冲刷性较差,易导致堤岸坍塌;④附近分布古河道,与现状主河道斜交。
经弯道段和顺直段冲刷深度计算,整治河段最大冲刷深为2.41m。规划险工工程整治措施主要采用干砌石护坡,浆砌石护脚,400g/m2土工布反滤,并对弯道处凹岸采用铅丝笼水平防护。干砌石护坡厚0.4m,浆砌石护脚防冲齿墙深3.0m,厚0.7m;碎石垫层厚0.15m;铅丝笼水平防护宽度6m,厚度0.5m。
根据防汛工作要求,统一规划堤顶路,右堤长13.33km;左堤长13.08km,总长26.41km,宽6m。路面结构采用排水性能好、粗糙度大、易于维修养护的泥结碎石结构,其中:保护层采用1cm砂石混合料;磨耗层采用3cm砂石混合料;面层采用20cm泥结碎石。
大量人为无序采砂加上河道内植被发育,对河道行洪产生严重的附加阻力,加大了河道糙率,抬高洪水位,使现状河道行洪能力不满足设计防洪要求。因此,河道清障、修复十分重要。主要包括:①将河道两岸形态无规则的岸坡进行归顺,与筑堤、复堤、险工工程相结合,该挖除的挖除,该填筑的填筑;②河道内外堤脚不规则坑穴尽量填平,与筑堤、复堤、险工工程相结合,尽量恢复原貌,满足堤防渗透稳定要求;③河道滩地内阻水植被,尤其是杨树、柳树全部砍除。
堤防、滩地表面绿化建设是河道防洪护堤的主要措施之一。为保护堤防、拦砂固滩,防止风浪及雨水冲刷破坏,堤防工程施工结束后,应结合水土保持方案,对堤防、滩地因地制宜地采取植物措施,进行防浪林、护堤林带建设和种草护坡、护滩,形成堤防综合防护体系。
大清河系漕河满城段整治工程的实施可有效改善河堤质量,提高防洪标准,减免洪涝灾害,保护两岸公共设施,提高保定市及沿线各村现状防洪安全,对当地人民群众生命财产及社会可持续发展都起着很重要的保护作用。总之,该工程防洪减灾效益显著,在经济上合理,在技术上可行。
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