村段河道疏浚工程設計研究

左學文

(山西水務工程建設監理有限公司，山西 太原 030000)

河流對人民群眾來說，不僅可以提供灌溉水源，而且可以改善周邊的生態環境，減少洪澇災害的發生[1-4]。為響應黨的二十大精神和習近平總書記重要講話精神，在狠抓生態文明和社會文明的建設的同時，需要加強對鄉村河道的改善治理[5-6]。完善鄉村防洪體系，充分發揮村段河道在防洪、防汛、生態環境美化等方面的重要作用，提高沿線村莊的綜合承載力，促進當地經濟持續健康發展，保障社會大局和諧穩定，提升人民群眾的幸福指數。

近年來，隨著沿口河兩岸村莊經濟的高速發展，兩岸的農田不斷被開墾利用，棄土直接棄于沿口河河內，加之生活垃圾和棄渣鈞堆積在河道內側，導致河內淤積嚴重，河床十分凌亂，河道斷面變淺變窄。導致河道行洪能力大大下降，增大了河道的不安全性，直接威脅到兩岸人民的生命財產安全；河流生態環境日趨惡化，既與繁峙縣總體發展規劃、美麗鄉村建設目標相違背，也影響兩岸居民的生活品質，降低了人民群眾的幸福指數。沿口河河道治理勢在必行，刻不容緩。

1 工程概況

繁峙交通便利，境內靈河高速、108國道、京原鐵路橫貫東西，縣鄉村道路便捷通暢。本工程位于繁峙縣，沿口河義興寨村段全長2.62km。沿口河是滹沱河的一級支流，發源于繁峙縣砂河鎮地卜溝村，于繁峙縣砂河鎮代堡村匯入滹沱河口。干流全長25km，流域面積153km2，其中渾源縣境內15.8km2，應縣境內34.2km2，繁峙縣境內103km2，流域面積大于20km2的一級支流有仲溝和長才溝2條。在河流出山口處建有龍山水庫，控制流域面積135km2，總庫容991萬m3。河道位置如圖1所示。該工程對主河槽進行疏浚、清淤，調整理順紊亂的河道，減少河槽擺動；新建兩岸堤防，滿足20年一遇的防洪標準，解決兩岸的防洪安全問題；對治理段河道進行整治梳理、攔壩蓄水，改善治理段的水生態環境。

圖1 河道位置圖

2 河道現狀及存在的主要問題

本次河道治理工程位于沿口河義興寨村段，治理長度2.62km。義興寨村地處砂河鎮東北面，東和柏家莊為鄰，西與后河相通，南與龍山水庫相應，北與應縣接壤。砂義路沿河橫貫全村。境內高山林立，溝壑縱橫，地形復雜，是一處典型的土石山區。全村共有381戶余人。經過實地勘察：河道兩岸房屋、農田居多且有工礦企業，局部地段堤防破損，河槽開挖嚴重；河道中有垃圾及采礦堆積物，現河道內淤積較嚴重，影響河道兩岸防洪安全和生態環境。河道現狀如圖2所示。

圖2 河道現狀圖

3 蓄水壩建設與設計

3.1 蓄水壩型式比選

本工程在河道主槽新建蓄水壩2座，建筑物設計選型時結合兩側現狀河道主槽進行規劃。在保證蓄水壩基本功能實現的基礎上，在設計上盡量采取美化措施。讓蓄水壩不但能夠調節河水的容量，同時可以美化周邊的環境，促進沿河兩岸經濟良好發展，使其成為鄉村水景觀工程的重要組成部分。

在天然河道上設置蓄水建筑物，首先要考慮的問題是行洪要求。目前國內外采用液壓壩、鋼壩閘和溢流(蓄水)壩居多。首先對溢流(蓄水)壩、液壓壩和鋼壩閘進行比較。

(1)液壓壩和鋼壩閘優點：密封性好，可任意調節壩高溢流，可控制上游水位和泄流量，適應范圍交廣。缺點：電源動力故障、機械故障、液壓驅動卡死會造成不能正常倒伏，河道中間閘墩影響安全泄洪而引發安全隱患，啟閉設備操作比較復雜，使用壽命短。

(2)溢流(蓄水)壩優點：取材方便，有景觀效果，整體性好，耐久性好，使用壽命長。缺點：壩高不能隨意調節，有一定的阻洪作用，對地基要較求高。

根據現場的實際情況，本著“管理方便、經濟合理、實施方便、功能完善”的原則，在滿足河道景觀布置的基礎上，結合周邊的地質環境以及水文狀況。在滿足經濟性的基礎上，結合近年來其它中小河流治理經驗，本次采用溢流(蓄水)壩。

3.2 蓄水壩設計

蓄水壩布置于河道主槽內，位于樁號K1+200、K1+400處，壩軸線垂直于河道中心線，壩長根據主槽寬度確定。根據現場實際情況，蓄水壩的壩體長度設計為21m。壩體高度根據河道的坡度設計要求以及防汛防洪的需要等要求設計為2.5m。砌筑上采用M10漿砌石，迎水面邊坡坡比1∶0，背水側為臺階式，頂寬0.5m，基礎埋深1.5m，墻趾、墻踵寬0.5m，高0.5m。蓄水壩基礎坐落于砂卵石地層上。壩后采用5m長、1.0m厚格賓石籠海漫進行防護，壩體兩邊向外延伸1m，具體結構如圖3所示。工程特性見表1。

表1 蓄水壩工程特性表 單位：m

圖3 蓄水壩主斷面圖

根據現場實際情況，本次河道蓄水壩工程不做排洪渠。洪水期蓄水區淤滿后，在每年洪水期結束后由管理單位組織人員對淤積來砂進行清理，不得影響下一次使用。

3.3 蓄水區防滲設計

蓄水工程的關鍵在于水，水是工程的靈魂，水量是保證本工程成敗的關鍵。水量的滲漏，不僅造成水源的浪費，而且會造成造成蓄水工程的失敗。河道蓄水后，將抬高河道水位，必須采取防滲措施。否則將對兩岸建筑形成一定的浸沒影響。因此，對蓄水區采取防滲措施是必要的。蓄水區的防滲方案受河床地層組成、地下水埋深、施工季節、補水水源等多方面的制約。水平防滲是是柔性防滲的一種，借助于柔性防滲材料對整個蓄水區底部進行防滲，形成一個完整的防滲結構，然后在防滲結構上部進行防沖刷的處理。水平防滲效果可靠、滲漏損失??；施工工藝簡單，質量容易控制；可大面積施工，工期快；施工不受氣溫的影響。根據現場調查和水工布置，蓄水區河底大部分是砂卵石層，存在的滲漏問題。工程蓄水后，將抬高河道水位，加大蓄水池的滲漏。由于本次蓄水區位于河道主槽，蓄水范圍較小，采用水平防滲效果可靠，節省投資。因此，本工程防滲措施采用水平防滲。即在主槽蓄水范圍內鋪設土工膜，在土工膜上覆蓋砂卵石墊層及格賓石籠作為防沖措施。

4 河道疏浚設計

4.1 河道斷面設計

對河道的斷面進行設計是河道治理的基礎。河道斷面行設計包括縱斷面和橫斷面的設計。它的設計原則是為減小挖填工程量，避免河道整治后形成新的沖淤。河道斷面行設計時規劃的河道縱坡要和原河道縱坡基本一致，可以在局部地段進行調整，使河道縱坡變化趨小，同時縱坡趨于合理。河道縱坡設計要上下游兼顧，兼顧河道現狀及已建擬利用堤防，確?，F狀堤防滿足水面洪水位及沖刷要求，并盡可能使河道縱坡變化小一些。較陡和較緩的坡段要給予適當的調整，以利水流平穩過渡，避免流態出現大的不均勻性，以利于河床的相對穩定。根據以上原則，在2.62km河道治理范圍內，縱坡設計采用4.5‰～44‰。

本工程治理段河道現狀寬度30～100m，治理后的河道斷面形式采用梯形復式斷面，由主槽和堤岸組成。根據河道現狀主槽流道，疏出10～21m寬的主槽，治理后的主槽保持天然河道的蜿蜒性。

4.2 重力式漿砌石堤防設計

重力式漿砌石堤防，主要布置在河床現狀較窄的河段。重力式漿砌石堤防采用M10漿砌石砌筑，頂寬0.6m，堤高4.05m，迎水面邊坡1∶0.1，背水面邊坡1∶0.35，基礎埋深1.5，墻趾、墻踵寬0.8m，高1m。壩頂設0.1m厚C20混凝土壓頂，堤身設PVC排水管，規格為DE90PVC管，間、排距2m。為防止排水孔堵塞，在排水孔進口處外包無紡布(300g/m2)并設置砂礫料反濾體。具體設計如圖4所示。

圖4 重力式堤防斷面圖

計算斷面為重力式擋墻，根據設計高度對4.05m(基礎面以上高度)高度的擋墻進行計算。穩定性計算針對不同墻高和埋深最不利情況分別驗算，各斷面穩定計算結果見表2。

表2 擋土墻穩定計算結果表

由上表可知，各種工況下的基底應力均小于地基允許承載力。以上各種工況的最大應力與最小應力的比值均小于2.0，滿足規范要求。

4.3 河道坡面設計

河道縱坡盡量遵循現有河道縱坡，對河道狹窄段以及阻水段進行拓寬疏浚。土方中清基的表層土可以直接用于填筑大堤，略有富余的土方則直接堆放至河道兩側的灘地上的洼地處，不另外規劃渣場。河道疏浚需考慮土方平衡問題，并與上、下游現狀河道平順銜接。

本次疏浚河道主槽長度為2.62km，河道設計縱坡以現狀自然河槽高程略作調整，為4.5‰～44‰。主槽斷面為梯形，底寬10～20m，邊坡為1∶2。河道清淤量為19331.38m3。

河道疏浚主要采用1m3挖掘機挖裝5t自卸汽車運輸。河道工程棄渣主要為河道疏浚棄土。棄土可以用于治理段內微地形塑造，土方在治理段內平衡，建筑垃圾需轉運至指定的垃圾場。

5 結語

沿口河義興寨村段河道河床淤積嚴重，生活垃圾和棄土堆積在堤防內側，導致河內淤積，河床比較凌亂，河道變淺變窄等現象。為確保河道兩岸保護對象的安全，完善防洪體系，改善河道及周邊環境，充分發揮沿口河在沿線村莊的防洪、防汛等方面的重要作用，需要對該段河道進行疏浚治理。通過對河道堤防工程的設計，可以提高沿線防洪標準，工程的實施必將極大地改善當地環境，提升工程區的整體形象。但是本文缺乏對河道兩岸生態修復設計研究，可以在后續的類似研究中進行，借以讓沿口河沿岸生態環境更美麗，助推當地旅游業發展，促進當地的可持續發展。