左权水系连通工程护岸工程设计研究

田贵海

（山西省晋中市水利建筑工程总公司,山西 晋中 030600）

1 引言

河道水系综合治理工程建设是一项复杂的工程,涉及生态、环保、经济、水利等多个方面的因素［1-3］。为改善河道水环境和防洪现状,进行河道连通工程建设以及护岸工程建设是非常必要的。传统的河道护岸工程往往采用浆砌块石、混凝土护岸等护面材料,在一定程度上改善了河道冲刷以及防洪现状。然而,随着生态、环保理念不断深入人心,传统的护岸方式已经无法满足现状需求。因此,需要提出更具备生态理念的护岸方式,再保证河道行洪安全的同时应当具备一定的生态效果、观赏效果,从而充分发挥城镇河流的景观、生态、环境效益［4-6］。

2 流域概况

清漳西源是山西省内清漳河最大的支流,河流总流域面积1568 km2,河长104 km,在左权境内流域面积1158 km2,河长70 km,平均纵坡6.3‰,河谷宽约200 m~400 m,河床宽50 m~100 m,流域内有石匣水库控制性中型水库一座。河道多年平均径流量为5726 万m3,河道已治理长度13.5 km,未治理长度为44.5 km。清漳西源的主要支流有：白堠河、小岭底河、枯河、十里店河、龙则河等。

3 河流现状

3.1 农村河道淤积堵塞严重,影响度汛安全

随着人口的不断发展,河道沿线受人类活动的影响越发严重,沿岸部分居民侵占河道开垦建厂,或者在河道中设置各种拦水设施,导致河道缩窄、淤积现象严重,在部分岸段形成阻水群,且挤占现象逐年严重。

3.2 防洪标准低,主槽不稳定

由于河道沿岸不同区域发展先后的差异,农村段防洪标准并不统一。村庄附近大部分有较为系统的堤防设施,采用浆砌块石挡墙型式；非村庄段目前主要以土坡型式为主,防洪标准不高。过村庄段的堤防大部分是20 世纪80 年代后期通过群众投劳修筑,存在岸线不整、局部侵占河道等问题,堤防高程基本至多只能达到5 年一遇的设防标准。

清漳河及清障西源由于河道较宽,河道内河滩地较多,由于缺失必要的主槽防护工程,主槽常常摆动不定,即使比较小的洪水也会给沿线群众造成较大财产损失。

3.3 已建护岸生硬,生态效果差

清漳河干流及支流部分河道两侧已建护岸,已建护岸均采用直立式浆砌块石挡墙。已建护岸外观非常生硬,一方面阻止了两岸居民亲水的可能性；另一方面隔断了护坡后土体与水体之间的交融通道,并且加速了水流的流速,对河道底部造成了一定的冲刷。根据现场调研可知,大范围的采用直立式浆砌块石挡墙,不利于河道内原本蜿蜒曲折生境的培育。

3.4 农村污水直接排进河道

由于经济的快速发展和人们生活水平的提高,生活污水的大量排放,外加农业面源污染,致使清漳河干流和西源存在不同程度的污染,如果不改变现状,势必造成地区生态水环境恶化。

清漳西源上有石匣水库,石匣水库为左权县县城居民生产生活用水的主要水源；下游河北省邯郸市与河南省安阳交界处修建有岳城水库,岳城水库灌溉农田220 万亩,并向邯郸、安阳两市提供部分工业及生活用水。左权河流水质的情况对石匣水库、下游漳河及岳城水库的水质有着重要影响,在左权县实施截污控污和生态治理非常必要。

4 护岸形式分析

4.1 干流护岸形式

4.1.1蒿沟—石匣水库段

本工程治理段位于左权县清漳西源左权县境内石匣水库上游,治理段北起蒿沟村,南至石匣水库,河道全长17 km；由于石匣水库上游段属于清漳河湿地公园范畴,因地制宜,对未防护段耕地采取防冲不防淹的设计理念,增设主槽防护工程。过村段堤防采用10 年一遇,主槽防护无设计标准,从河底防护至地平。

生态护坡的型式进行防护,对过村段设置蓄水面,逐步实现人水和谐的目标。

工程治理内容为新建主槽护岸、新建护村段堤防、原有堤防加固、河道疏浚工程等。本次工程新建主槽护岸总长4985 m,新建护村段堤防长度205 m。

主槽护岸布置在纵断上尽量依原河堤布置。横断面采用生态袋+工程连接扣,内置水生植物草籽,增强护坡的整体性和稳定性。

图1 生态袋护坡断面图

对全段17 km主河槽进行疏浚,保障水体的连接性。

河道综合整治17 km,治理段为石匣乡蒿沟村至石匣水库,其中新建主槽护岸总长4985 m,新建护村段堤防长度205 m,共投资1543.1 万元。

4.1.2左权县县城—下交漳段

（1）防洪标准

本段河道两侧为村庄及农田,保护区内有21 个村庄约1.5 万人。根据《防洪标准》（GB 50201-2014）和《堤防工程设计规范》（GB 50286-2013）,左权县清漳河西源段的防洪标准为农村段10年一遇,堤防级别为5级。

（2）设计堤防型式

堤防加固段

①对现有浆砌石岸墙加固段,现状堤顶低于设计堤顶高程浆砌石堤防,采用采用C25 混凝土在原断面顶面加固至设计堤顶高程,原堤防基础顺直段埋深不满足抗冲刷要求的应增设格网石笼护脚,厚0.5 m,宽5.0 m。堤防加固加高长度（两岸）为1.63 km。见图2。

图2 现有浆砌石岸墙加固

②格网石笼斜坡式堤防

新建格网石笼斜坡式堤防,采用4 m×1 m×0.5 m格网石笼砌筑,斜坡坡比为1∶2,基础采用同规格格网石笼砌筑,基础伸入堤岸坡脚1.5 m,斜坡式护岸下设反滤土工布。新建堤防总长2.69 km。见图3。

图3 新建格网石笼斜坡式岸墙

③浆砌石重力式堤防

新建浆砌石堤防其结构采用M10 浆砌石重力式,岸墙临水侧坡比1∶0.4,背水侧坡比1∶0.1,断面尺寸为顶宽0.5 m,底宽2.25 m,高度为2.5 m,基础伸入堤岸坡脚1.5 m。新建堤防总长96 m,主要位于马家楼村上游。见图4。

图4 M10浆砌石重力式岸墙

④格网石笼重力式主槽岸墙

格网石笼重力式主槽岸墙结构为背水侧直立,临水侧错台式砌筑,边坡1∶0.5。断面尺寸为顶宽1 m,底宽1 m~2.5 m,高度为2.5 m~4.5 m,基础伸入堤岸坡脚1.5 m,背后铺设反滤土工布。新建堤防总长6.34 km。

图5 格网石笼重力式主槽岸墙

（3）岸坡防冲设计

经计算,顺直段堤脚最大冲刷深度为1.04 m,弯道凹岸堤脚的最大冲刷深度为3.81 m,根据地基条件,从工程安全等方面考虑,基础埋深1.5 m；弯道凹岸堤脚设水平、柔性防冲设施,防冲设施采用500 mm厚格网石笼护脚,防护宽度5 m。弯道凹岸格网石笼护脚位置为桩号Z15+086.41~Z15+503.38段和桩号Z22+446.10~Z22+649.40段,总长度为0.63 km。

4.2 清漳西源一级支流

本次整治的一级支流共7条,主要采护岸型式为以下三种。

生态袋护坡：主槽护岸布置在纵断上尽量依原河堤布置。横断面采用生态袋+工程连接扣,内置水生植物草籽,增强护坡的整体性和稳定性,见图6。

图6 生态袋护坡断面图

生态砌块护岸：采用单式梯形断面,堤防型式为土堤,河道底宽21 m,边坡1∶1.5,结构型式自上而下为100 mm厚水工种植砖、200 mm厚种植土,见图7。

图7 水工植草砖护坡断面图

格网石笼重力式主槽岸墙：格网石笼重力式主槽岸墙结构为背水侧直立,临水侧错台式砌筑,边坡1∶0.5。断面尺寸为顶宽1 m,底宽1 m~2.5 m,高度为2.5 m~4.5 m,基础伸入堤岸坡脚1.5 m,背后铺设反滤土工布,见图8。

图8 格网石笼重力式主槽岸墙

5 结论

清漳西源整治工程中充分结合了生态环保理念,在河道护岸工程中主要采用了生态袋护坡、格网石笼护坡、水工植草砖护坡等新型、生态护岸形式,同时,针对部分采用浆砌块石治理的河段,采取加固措施,以保证河道行洪安全。河道治理工程所采用的生态护岸具有良好的生态环境效益,也保证了河道安全,为城市宜居水生态环境建设提供了条件,可为类似河道治理工程提供参考。