中小河流治理工程设计应注意的若干问题

罗 超

(广东省水利电力勘测设计研究院,广东 广州 510635)



中小河流治理工程设计应注意的若干问题

罗 超

(广东省水利电力勘测设计研究院,广东 广州 510635)

根据山区中小河流的特点,借鉴近几年全国中小河流治理的经验,结合广东省山区五市中小河流治理项目合规性审查、初步设计审查中发现的一些问题,从平面布置、横断面设计、纵断面设计3个方面提出了中小河流治理的设计技术方案以及需要注意的几个问题,对类似中小河流的治理的设计具有一定的参考作用。

中小河流治理；设计方案；河道断面

1 概述

广东省集雨面积在200～3 000 km2之间的河流共262条,在广东省境内的总集雨面积为11.49万km2,占广东省国土面积的64.5%,广泛分布于粤东、粤西、粤北和珠江三角洲几大区域。由于中小河流两岸水土资源条件相对优越,分布着众多的城镇、村庄、工矿和灌区,一直以来是区域防洪保护的重点地区。但是,与大江大河相比,中小河流的治理仍处于总体滞后的局面,洪涝灾害频繁,治理需求迫切。本文以龙川县铁场河设计过程中出现的问题提出几点看法。

铁场河是韩江的二级支流,流域总面积为526.2 km2,主河道长54.7 km,天然落差120 m,平均坡降2‰,其中龙川县境内集雨面积为463.3 km2,河道长51.5 km,平均坡降2‰。

铁场河主河道弯段较多,沿线镇区、村庄较为密集,河道淤积现象严重,部分护岸有被淘刷现象,河道整体行洪能力不足两年一遇,部分位置曾经决堤。部分河道淤积严重,过流断面缩窄,岸坡崩塌,阻水严重,需要进行清淤拓宽行洪通道及岸坡防护。

铁场河属山区河流,根据《防洪标准》(GB 50201—2014)及《广东省山区中小河流治理工程设计指南》(试行),同一条河流可根据不同区域的保护对象分区分段确定防洪标准。对于山区河流,保护农田区的河段治理宜以岸坡防冲、疏通和稳定河槽为主要目的,允许洪水在农作物耐受时间内淹浸农田,村庄人口集中区的防洪标准取5～10年一遇；农田因地制宜,按照5年一遇以下防洪标准或不设防考虑[1]。

2 设计的技术方案

河道设计技术方案主要从平面布置 、横断面设计、纵断面设计3个方面进行分析。

2.1 河道平面布置

河道平面设计尽量顺应天然河势,随弯就弯,宽窄相宜。对过度弯曲河道裁弯取直,应进行充分的分析论证,避免由于过度干预河道自然形态产生冲刷、淤积而使洪水情况下灾害更加严重。应尽可能保护天然河道自然形成的边滩和河心滩,对影响行洪的滩地按河道行洪断面适当清除,以便行洪顺畅,避免过度切滩。

岸坡应统筹考虑土地利用、沿河绿化等,尽量少占耕地,拆迁房屋,减少征地拆迁费用。铁场河沿线随意倾倒垃圾现象明显,因此平面设计图中应标明河流左右岸边线,在河道管理范围内设置界碑,防止居民随意向河道倾倒垃圾,保持河道及两岸环境清洁卫生。河心滩段治理示意如图1。

图1 河心滩型河段清淤控制示意

2.2 河道横断面设计

河道横断面设计应综合考虑河道功能、征地拆迁、护岸结构等因素。河道横断面按其是否需采取护岸措施可归纳为天然河道断面、人工河道断面等。护坡护岸以“安全实用、便于维护、生态亲水”为原则,尽量避免对河道自然面貌和生态环境的破坏。护岸的高度应根据设计洪水成果确定,偏小将造成工程失事,偏大则造成经济上的浪费。

1) 为保持河水与两岸土体之间的自然交换,同时为水生植物和鱼类提供有利的生存条件,铁场河设计断面多采用生态护坡护岸技术[2]。如格宾石笼、生态格网、三维植被网、生态混凝土、联锁式护坡砖、抛石等,局部采用埋石砼挡墙与浆砌石挡墙等。

2) 铁场河河道淤积以粉质黏土、粉土为主,含有少量砂卵石。清淤土料根据类型可用于土方回填、护坡填筑等；砂卵石层经筛选后可用于埋石砼浇筑、格宾石笼石料填充、卵石路面、机耕路、路面碎石垫层等,既可加快施工进度,同时也可以减少造价且低碳环保。

石笼结构具有易于施工、适应地基不均匀沉降,抗冲能力强、透水性强等特点[3]。在迎流顶冲段多采用格宾石笼挡墙固脚,局部采用埋石砼挡墙,设计水位以下护坡多采用生态格网,设计水位以上多采用植草护坡。其中草类应选择以生态适应性、生态功能优先、乡土植物为主、抗逆性、经济适用性为原则,充分发挥植物的护坡作用和生态效应[4]。由于山区河流冲刷较为严重,需特别重视抗冲刷问题,因此河流冲刷深度计算应根据其历史冲刷深度进行复核。河道治理典型断面见图2～3。

图2 铁场河固脚护岸典型断面1

图3 铁场河固脚护岸典型断面2

3) 铁场河由于上游山高、坡陡,加上中下游人类活动的影响,造成中下游河床多处淤堵,对防洪安全造成较大的不利影响。根据河道现状及水面线计算成果,从防洪标准、经济、投资等角度考虑,确定清淤断面的设计参数。对于主河道清淤,以一定的河底高程进行控制,清淤时应根据河道断面,清理出河道主槽。以恢复或提高河道行洪、排水能力。清淤疏浚中应注意分析河道演变趋势,不宜改变整治河段的河道比降。

4) 铁场河属于典型山区性河流,洪水陡涨陡落,河道治理以防冲护岸措施为主。由于新建堤防及其配套工程需征用较多的土地、投入较大的资金,也需增加后期运行管理费用,因此尽可能少采用或不采用。对于民房较稀少、分散且数量较少、地势相对较高时,考虑山区洪水影响时间短,易涨易退,可通过洪水预警等非工程措施,在洪水来临之前及时转移受影响居民到安全地带避洪,解决防洪安全问题,尽可能少采用建设堤防的方案。对于部分村庄人口集中区的防洪标准达不到防洪要求,确需新建堤防时,不得将洪水淹没水深大的近岸河滩地和低洼地纳入堤防保护范围,综合考虑堤线顺直、上下游协调,与原有堤防平顺衔接等因素,同时应根据排涝标准复核排涝设计方案。

5) 排水沟渠出口、汇水口处应增设桥涵和排水涵管。应根据河岸地形、排水量复核涵管位置、数量和管径。做好管周防渗设计,同时应根据排涝标准复核排涝设计方案。

6) 对于水陂、桥梁等拦(跨)河建(构)筑物,为了水流衔接的需要,应在水陂(桥)上、下增设横断面。

7) 为方便岸坡交通及日常巡查、群众生活需要,在河道岸坡适当的位置设置交通道路。可采用碎石路面或泥结石路面,主要用于岸坡交通及村庄机耕道路。

8) 横断面设计时,在满足行洪安全的前提下尽量保留岸边竹林、树木,在防止堤岸崩塌、维护河道形态的基础上维护建设生态岸线。另外,在城镇河段两岸,结合工程措施适当设置一些便于后期维护管理的景观,包括岸边绿地、休息座椅、亲水平台、亲水台阶、休闲小径等。为附近居民提供一个休闲娱乐的去处,也为镇区改善和美化周边环境提供示范与基础。

亲水平台宜设置在常水位变幅小于0.5 m的人口聚集地河段,亲水台阶宜设置于常水位变幅在0.5～2.0 m之间的河段,亲水平台与亲水台阶周围应设置安全护栏,亲水平台高程略高于设计常水位高程。

2.3 河道纵断面设计

1) 河道纵断面应根据河道现状纵坡拟定,尽量不出现反坡。但对河道深槽应予保留。

2) 对于上游河道,由于河道比降大,洪水来去快,流速大,水流对岸坡冲刷严重并携带大量砂石使下游河道产生淤积,严重的可能产生泥石流等灾害。

对于此类河道,除适当建设护岸外还应修建一些格栅坝和拦砂坝等,拦截砂石的基础上减缓河道比降,改善河道水流。

由于河道上游多数在山区内,一般情况下格栅坝和拦砂坝在洪水期对水位的壅高不会对防洪对象产生不利影响,为降低投资,选择比降大、河床基础条件较好且较狭窄处修建。

图4 格栅坝、拦砂坝修建位置平面示意

对于中下游河道比降大、水流湍急,下切比较严重的河段,为保证河床稳定,应修建拦砂坝拦截泥沙,回淤河道,防止河床进一步下切,避免危及两岸边坡安全。如铁场河中游骆歧石碑下村段铁场河支流石龙水河道冲刷严重,石龙水河道水位逐年降低,原主槽河床大片裸露变为滩地,与铁场河汇合后,铁场河干流石龙水汇入口至骆歧水口大桥段也呈冲刷趋势。为减缓河道下切,此处新建拦砂坝如图5。

图5 铁场河骆岐石碑下村处拦砂坝断面(单位：mm)

3 结语

中小河流治理是一项惠泽民生、造福人民的公益性工程,工程建成后对防洪减灾、改善民生具有重大意义,通过以上设计工作的总结,为以后的设计工作和需要注意的一些问题提供参考,以期科学合理地开展中小河流治理工作。

[1] 水利部. 防洪标准：GB 50201—2014[S]．

[2] 李志光,陈群,李秀慧. 河流生态恢复技术在河道治理中的应用[J]. 河南水利与南水北调,2009(9)：40-41．

[3] 赵小利. 格宾网在陕西省浐河、灞河生态治理工程中的应用[J].设计与施工，2006(6)：50-52．

[4] 韩玉玲,岳春雷. 河道生态建设——植物措施应用技术[M].北京：中国水利水电出版社,2012．

(本文责任编辑 王瑞兰)

Attentions in Small and Medium River Design Engineering

LUO Chao

(Guangdong Hydropower Planning & Design Institute, Guangzhou 510635，China)

Based on the characteristics of small and medium rivers in mountainous area, in references of the whole country’s governance experience in recent years, and combined with some problems found in the project review of the compliance and primary design of five mountainous cities in Guangdong Province small and medium river treatment work, some problems should be paid highly attention on, and design scheme of the project are proposed in terms of plane layout, cross section design and profile design. This study can be provided as references for future studies on small and medium rivers treatment.Key words: small and medium river treatment； design scheme

2016-05-10;

2016-06-05

罗超(1987),男,本科,助理工程师，从事水利水电工程设计工作。

TV85

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1008-0112(2016)05-0099-04