中小河道整治工程堤线比选方案研究

安普太

（山西省水利水电勘测设计研究院有限公司 山西太原 030024）

沿江河、渠、湖、海岸边或行洪区、分洪区、围垦区边缘修筑的挡水建筑物，称为堤防，这里的“防”也是堤。筑堤可抵御洪水泛滥，挡潮防浪，保护堤内居民和工农业生产的安全，是世界上最早广为采用的防洪工程措施。从上述百度百科中对堤防的定义可知，堤防为防洪工程中的主要建筑物。本文以介休市龙凤河综合治理工程为例，针对堤线布置的方案比选思路进行论述。

1 工程概况

龙凤河是介休市境内最大的汾河一级支流，位于介休市东南部，发源于沁源县王凤乡境内的红砂崖山，由东而西切割绵山进入晋中盆地。介休市内龙凤河干流，起点龙凤河入介休市界线至终点龙凤河入汾河口处，长度约34 km。其中，从介休市界线到龙凤镇上游为河源保护区段，长约16 km；龙凤镇以下河道为平原开发利用区段，长18 km，本次治理的范围为平原开发利用区段（桩号0+000～18+000）。该治理段上游12 km 河道纵坡较陡，为下切侵蚀型河床，河槽较深，现状河道宽度为60～100 m。下游6 km 河道坡度变缓，流速减慢，河流逐渐呈现堆积地貌，现状河道宽为20~50 m。

2 防洪标准确定

根据城乡总体规划、龙凤河两岸村落和厂矿企业布置、高程及其历史洪水淹没受损范围，结合历次河道治理中城镇段划分情况分析，龙凤河分段确定防洪标准是合理的，综合确定本次河道综合治理工程分界点为石虹桥（桩号8+450）。石虹大桥上游防洪标准为10年一遇，下游近期为20年一遇（远期为50年一遇），在远期进行河道治理时，适当拓宽河道宽度或加高堤防，基本能满足防洪要求。

龙凤河规划开发利用区内具体各河道分区分段确定防洪标准见表1。

表1 河道分区分段防洪标准表

3 现状防洪能力复核

入汾口以上河段重现期10、20 和50年的设计洪峰流量分别为343 m3/s、559 m3/s 和906 m3/s，樊王河入口以上设计洪峰流量分别为286 m3/s、466 m3/s 和754 m3/s。按恒定非均匀流分段核算现状河道过水能力。

通过对龙凤河现状河槽宣泄10年、20年和50年一遇不同设计洪水推算可知：随着洪水标准的提高，下游段受淹面积逐步越大。张义线桥（桩号10+900）以下右岸有东段屯村和洪相园则村，左岸有南张家庄村，现状河道过水断面缩小明显，河道防洪能力降低，如遇10年一遇洪水河道将满溢，两岸居民和耕地将会受洪水威胁。据资料记载龙凤河因洪水泛滥，造成生命财产损失的事件有8 次之多，平均16年发大水一次，南张家庄数次被淹。为保障两岸人民生命及财产安全，实施本工程进行拓宽河道并重新规划堤线，提高防洪标准，满足防洪安全十分必要。

4 堤线布置原则

龙凤河上游为山区型河道，洪水来势较为猛烈，历时短，流速快，破坏力强，堤线布置直接关系到区域防洪安全，河岸堤防以城市防洪规划和自然岸线为基础，结合城市总体规划目标和生态景观的要求，采取合适的堤线方案，实现功能保护目标，维护河流的生态健康。堤线布置应遵循以下基本原则：

1）堤线布置应与规划的治导线相一致，同时应趋于自然，岸线布置应尽量与河势流向相适应。两岸堤距以治导线规划成果管理范围为边界，按照河道现状堤线布置并满足行洪安全需求，必要时应退岸及清障，保证河道有足够的过水断面，以利于宣泄洪水。

2）岸线应布置在土质较好，较为稳定的岸带上，尽可能避开软弱地基、深水地带以及高陡岸坡等。

3）根据河道现状堤线，结合龙凤河生态景观规划堤线位置，兼顾上下游、左右岸，均衡地方政府各部门要求及城乡总体规划，在满足水安全的前提下，结合生态景观规划、城乡总体规划需要，统一协调。

4）在城镇段河道，总体与相应的治导线规划、城镇规划、现状河道走向一致，并尽可能为区域的综合发展提供有利的环境空间。

5）在满足河流行洪宣泄的同时，尽量保留河流原有形态，减少硬化、渠化河道，达到“水清、岸绿、坡稳、景美、便民”的目标，并结合沿线绿地景观，为营造水域湿地景观创造条件。

6）注重安全、经济、效益，充分体现“调整坡降、稳定河床、加固河岸、兼顾生态”的山区型河流治理模式，利用已建堤防平顺衔接，并与洪水的主流线大致平行，合理布置，尽可能减少土地占压和拆迁，节省工程投资。

5 堤线方案比选

河道堤线布置除遵循以上原则外，还应根据河道能否满足行洪断面分别确定：能满足时，考虑左右岸规划、生态景观、堤顶道路的要求布置；否则，需按照河道治导线、设计洪水流量、地形地质、施工条件等因素，分河段进行比较论证。

根据前述现状河道防洪能力复核结果可知，张义线桥（桩号10+900）上游现状河道宽度为60～100 m，基本能满足近、远期设计洪水；张义线桥下游河道，现状河道宽为20～50 m，不能满足近、远期设计洪水。本次设计原则上以张义线桥（桩号10+900）为界，上游河道堤距维持现状，下游河道需适当拓宽，以满足防洪安全要求；又由于樊王河汇入口下游河道（16+200～18+000）受汾河洪水回水影响，堤距受龙凤河洪水影响较小，此段河道堤线不再比选。因此，本次堤线方案比选河道范围为张义线桥至樊王河汇入口段（桩号10+900～16+200），长5.3 km。

按照现状河道纵坡分段采用明渠均匀流公式计算水深，与现状岸坡高度比较。上游段（10+900～12+200）河道纵坡为8.7‰，岸坡高度为3.5～5.0 m；下游段（12+200～16+200）河道纵坡为1.91‰，岸坡高度为0.9～2.0 m，河道纵断面见图1。设计洪水分别按照20年一遇（466 m3/s）和50年一遇（754 m3/s），堤距初步拟定60 m、90 m 和100 m 三个方案进行比选。

图1 河道纵断面图

方案一（60 m 堤距）：上游段河道（南张家庄段）现状河宽基本满足，不扩河槽；下游河槽需扩宽。计算断面按照梯形断面，河道底宽为50 m，边坡系数为3.0。

方案二（90 m 堤距）：该河段需全线扩宽，计算断面为梯形断面，河道底宽扩至80 m，边坡系数为3.0。

方案三（100 m 堤距）：该河段需全线扩宽，计算断面为梯形断面，河道底宽扩至90 m，边坡系数为3.0。

计算结果见表2、表3。

表3 堤距比选方案水面线成果表（P=5%）

从以上计算结果可以看出：三个方案中，1）上游南张家庄村段河道（10+041～12+000）在宣泄近期20年一遇设计洪水时，基本能满足行洪要求；宣泄远期50年一遇设计洪水时水面低于河道岸坡顶最小为0.9m，稍小于堤顶超高允许值（1.2 m），不满足规范要求，考虑现状村落紧邻河道，堤距拓宽条件有限，可采用调整堤岸坡度增加过流能力，满足堤顶超高。因此，上游南张家庄村段推荐方案一，维持现状堤距。2）下游段河道（12+000～16+200）在宣泄近、远期时水位均高于现状地面，需填筑堤防满足规范要求。3）下游段河道（12+000～16+200）在宣泄近期20年一遇洪水时，水位高出现状地面分别为2.1 m、1.5 m 和1.3 m；在宣泄远期50年一遇洪水时，水位高出现状地面分别为3.1 m、2.2 m 和2.0 m。堤距从60 m 增加至90 m 时，水位降幅度为0.6 m 和0.9 m；堤距从90 m 增加至100 m 时，水位降幅度仅为0.2 m；堤距再加宽对水位的影响将不明显，但会对占地和工程投资增加较为显著。因此，下游段河道堤距推荐方案二（90 m）。4）下游段河道（12+000～16+200）在分别宣泄近、远期洪水时，不同方案水位均增加了0.7 m，因此，从远期考虑，可采用增设防浪墙或其他工程措施，即可满足远期洪水标准，因此，近期采用方案二堤距较为合适。

通过上述分析，龙凤河河道近期治理时，上游段现状堤距满足要求；下游段河道考虑水面高度、水面降幅以及近远期等因素采用不同方案综合比选，推荐方案二（90 m 堤距）。

6 结论

本文根据龙凤河现状和地形情况，分段确定河道的防洪标准，通过对现状河道防洪能力的复核，绘制出对应的淹没范围，结合治导线情况，提出了60 m、90 m 和100 m 三个堤距方案，综合分析确定了90 m堤距方案为最优方案，满足近期洪水设防标准；随着社会的发展，待条件成熟后可通过后续工程满足远期洪水设防标准。

在河道治理工程设计中，应保护河道的自然形态、河道蜿蜒区域。将保障当地水安全摆在首位，同时考虑堤防间距、生态恢复、生态保护等内容。充分利用水资源和土地开发之间的关系，在确保水利堤防满足泄洪需求的基础上，尽量减少占地和挖填方工程量，为河滩预留足够空间，发挥河道自净化、自恢复的作用，提供给动植物更好、更稳定的生存环境。