浅析北洛河大荔县段泰山村至蔡邓村左岸治理措施

许王宁,段琳庆

(渭南市水利水电勘测设计院,陕西 渭南 714000)

1 工程概况

北洛河是渭河左岸汇入的支流之一,发源于陕西省定边县白于山南麓的郝庄梁,流经陕西省的吴起、志丹、甘泉、富县、洛川、黄陵、白水、澄城和蒲城县,于大荔县东南三河口汇入渭河。北洛河全长680.3 km,流域面积26 905 km2,其中大荔县境内河长121.5 km,流域面积1 350 km2。

依据《北洛河流域综合规划》(2020.02)及《大荔县城市总体规划》(2020-2030年),本次工程任务是提高城区下游段防洪标准,保护左岸6 755亩耕地和7 800人口的安全。

2 工程地质条件

2.1 区域地质

工程区属渭北黄土台塬区,地形呈北高南低和两侧高中间(洛河河谷)低的特点。河谷谷地开阔,蛇曲发育,由第四系堆积物组成。河流两岸发育不对称的二级阶地和河漫滩。

工程区内地层主要为新生界第四系松散堆积物。

根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015),工程区地震动峰值加速度为0.20 g,地震动反应谱特征周期为0.40 s,相应地震基本烈度为Ⅷ度。

工程区地下水按埋藏条件和成因类型为第四系松散层孔隙潜水。

2.2 工程地质

大荔县洛河段地处洛河漫滩及一级阶地区,地形平坦,微向下游方向倾斜。工程区内勘探深度内为第四系全新统冲积的壤土、砂壤土,局部地段有砂层出现,地下水类型为第四系孔隙潜水,埋深5.20～8.50 m,从洛河上游往下游方向埋深逐渐变浅。

治理段起点位于泰山村,末点至蔡邓村,地貌上属于洛河河漫滩,出露的地层为第四系河流冲积的壤土夹砂壤土,局部地段有粉砂。

根据地基土物理力学性质指标及地区经验,各层地基土的承载力基本容许值[fao]如下:

(1)层壤土:[fao]=130 KPa

(2)层砂壤土:[fao]=120 KPa

3 工程规模

3.1 防洪标准

治理河道起点位于泰山村,末点至蔡邓村,长度8.1 km。沿线分布有城关街道办事处、泰山村、埝头村、蔡邓村等,保护人口7 800人,耕地6 755亩。

根据《防洪标准》(GB50201-2014)和《北洛河流域综合规划》(2020.02),堤防防洪标准按30 a一遇,永久建筑物等级为3级,临时建筑物等级为4级。

3.2 河势演变分析

洛河属多泥沙河流,洛河的近期演变,主要是受河流洪水特性和水沙条件变化的影响。由状头站近30年(1989-2018年)实测洪水资料和泥沙资料来看,洪峰流量和年输沙量呈正相关关系,相关系数为0.95,即洪峰流量越大,输沙量越大。

由于历史实测资料较少,本次对河道演变只进行定性分析。受洛河干流洪水特性的影响,一般情况下,河道将会呈现为逐年淤积的型式。在较大洪水情况下,特别是发生漫滩洪水以后,河槽局部将会发生冲刷。

经预测分析,未来河道及堤距不会发生大的变动,岸线基本稳定。

3.3 工程总体布局

治理段堤防起点为泰山村天然岸坎,末点至蔡邓村村台,大体呈东西走向。现状堤防有2处呈弓背型突向河道,目前下游一处弓背段205 m堤防已冲垮,其余段堤线基本顺直。考虑使新建堤线顺直,同时避免水中施工,设计对2处弓背段裁弯取直,堤防北建,裁弯取直后堤防长度比现状堤防长度减少0.75 km,工程直接费节省投资355万元,同时避免水中施工。其余段基本维持现状堤防走向,弯道段设圆弧与上下游顺接,圆弧半径200～500 m。

3.4 设计水面线

本设计采用能量守恒方程分析现状河道及治理后河道水面线,现状和设计条件下河道综合糙率都取0.035。从下游断面往上游断面推算,分段计算各段断面的水面线,并在两段衔接处,判别流态,从而得到北洛河大荔治理段河道断面的全断面水面线。

经计算,在发生30 a一遇洪水(Q=3 550 m3/s)时,北洛河大荔段左岸治理段河床高程334.1～335.0 m,洪水位342.07～344.13 m,水深7.97～9.13 m,流速0.70～2.24 m/s。

4 工程设计

4.1 洪水标准

治理段为大荔县城区段,根据《防洪标准》(GB50201-2014)和《北洛河流域综合规划》(2020.02),防洪标准按洛河30年一遇洪水设计,与流域规划及上游已成堤防标准一致,洪峰流量3 550 m3/s。

4.2 堤顶高程、河道纵比降

堤顶高程按设计洪水位+1.5 m堤顶超高确定。砌护顶高程按设计洪水位+0.7 m确定。河道纵比降主要通过对深泓线分析计算确定,维持现状不变。

4.3 堤顶结构

设计防汛路采用采用沥青表面处治,路基宽6.0 m,硬化宽度4.0 m,两侧路肩宽度各1 m。路面结构从上～下依次为:沥青表处治厚3 cm,基层灰土碎石15 cm,垫层为石灰稳定土15 cm。

4.4 堤防横断面设计

4.4.1 加高培厚方案比选

堤防加高培厚采用临水侧加高培厚。优点为新筑土料压实质量可控,防渗体位于临水侧,可减小现状堤防质量不满足要求的不利影响,利于堤防渗流稳定。

4.4.2 堤防横断面设计

4.5 顶冲段防护设计

河道顶冲段共3处,总长度1.0 km,桩号分别为Z2+590～Z2+950、Z4+260～Z4+600、Z6+500～Z6+800,设计对其临水侧进行砌护。

经计算,最大冲刷深度为1.79 m。根据计算结果,结合已成工程实例综合考虑,确定本次设计冲刷深度取2.0 m。护坡基础采用格宾石笼(100×100 cm)护脚,深度按滩面以下2.0 m设计,放置2层,底层宽6 m,顶层宽5 m,呈台阶状。笼石与护坡空隙采用块石填塞。

表1 临水侧砌护型式选择比较表 100m2

图1 联锁式生态砼护坡

图2 M7.5浆砌石护坡

图3 格宾石笼护坡

综合考虑利用当地材料及安全性,护坡砌护型式可采用联锁式生态护坡、M7.5水泥砂浆砌石护坡及格宾石笼防护,各方案比较如下:

方案比较详见表1。综合从建筑材料、施工方法、工程投资与当地景区发展融合性等方面比较,连锁式生态护坡具有结构简单,坡面柔性好,适应轻微坡面变形,且投资较省,经过护坡材料比选,由表2知,采用联锁式生态砼护坡结构较为可靠。

5 结语

北洛河大荔县段泰山村至蔡邓村左岸治理工程实施后,提高了堤防抗御洪水的能力,确保了当地7 800人口的生命财产安全,保护6 755亩耕地,为大荔县社会经济发展提供了防洪安全保障。可促使当地的经济发展,实现安居乐业、长治久安的社会环境,其社会效益也是十分显著的。