长治陶清河上游李坊段河道治理工程设计及管理

孟文建

(山西省水利建筑工程局，山西太原 030006)

1 工程概述

长治县位于北纬35°～36°，东经112°～113°之间。是山西、河南、河北三省承接地。

长治县两河(荫城河、南宋河)治理美化工程李坊段约1．5 km，河道一期治理主要内容包括:河道的疏浚、防洪、防渗以及蓄水等。

2 主要建筑物设计

2．1 工程等别和建筑物级别

根据GB 50201-94防洪标准和GB 50286-98堤防工程设计规范，陶清河上游北宋水库至陶清河水库段周边城镇规模较小，居住人口较少，确定本工程等别Ⅳ等，防洪标准按10年一遇洪水设计。两岸的堤防工程按5级建筑物设计;蓄水池蓄水容积小于100万m3，相应工程等别为Ⅴ等，壅水坝按5级建筑物设计，次要建筑物、临时工程按5级建筑物设计。

据GB 50011-2001建筑抗震设计规范及附图GB 18306-2001中国地震动峰值加速度区划图(图A1)及GB 18306-2001中国地震动反应谱特征周期区划图(图B1)，工程区设计基本地震峰值加速度值为0．10g，特征周期值为0．40 s，抗震设防烈度为7度。

2．2 工程总体布置

本工程河道治理项目位于长治县东南的荫城河段，起点位于中村下游，终点至李坊河道入陶清河水库处。治理段长约1．44 km。为了改善当地水域环境，配合改善沿河两岸绿化后的景观，在李坊村段河道上设置了一座壅水坝。

堤防布置在平面上尽量以现有河道走向布置。河道控导宽度20 m左右。由于李坊段河现有河道较窄，而10年一遇洪水流量较大，达到600 m3/s，现有主槽仅能满足200 m3/s～450 m3/s的行洪能力，由此将全部过流需向两岸扩展河道，每侧扩展20 m～30 m，影响到两岸现有公路的改建和占用大量耕地。结合现场实际，将该段河道整治分两期实施:主河道20 m治理为一期工程，能满足200 m3/s～450 m3/s过洪能力，两岸扩展作为二期工程，结合交通改线和局部建筑物拆迁统一考虑。在纵断上尽量依原河底布置，河道平均纵坡为1‰～1．7‰。壅水坝高约2．7 m，水面宽度为20 m～40 m，蓄水量约4．3万m3。两侧堤防外为10 m绿化带。堤顶为防洪抢险路。

河道横断面均为复式断面，由布置在中间的主河道(包括主槽)和两侧的二级平台组成。防洪堤防布置在二级平台外侧，堤防的设计高程满足10年一遇的洪水。结合生态美化，主槽岸墙分别设置自然草坡或亲水平台等断面形式。

主要治理内容:河道清淤、防渗、两岸堤防以及壅水坝建设。

2．3 主要建筑物工程设计

2．3．1 河道整治工程设计

1)堤防设计。河道断面采用土堤挡水的生态复式断面形式，土堤内边坡采用大于1∶2的缓坡，外边坡1∶1．5。堤顶宽度:按《堤防工程设计规范》的规定，5级堤防的堤顶宽度不宜小于3．0 m，结合防洪抢险以及部分地段乡村交通要求考虑，本工程采用宽度为5 m。堤顶高程:大堤顶高程根据设计洪水位加超高1．0 m确定，但不得低于现状地面高程。堤防筑堤:采用碾压土回填。荫城河入陶清河水库库尾疏通段弃土较多，考虑土方挖填平衡，可用于治理段堤防填筑。局部地段可利用现有重力式浆砌石防护墙。堤坡防护:防洪堤内坡表面采用30 cm厚种植土，当发生标准洪水时允许洪水漫过主槽，此时大堤发挥挡水的作用，这种情况下水流流速较慢，不会对绿化草地、灌木形成冲刷，影响到景观效果。堤基处理:堤基防冲采用格宾石笼防护。

2)河底清淤设计。河道纵坡依照设计纵坡进行清理。河道断面清淤分两种情况予以处理:a．若设计清淤高程高于现有河堤前趾顶面高程时，则按设计高程进行清淤;b．若河底高程低于河堤前趾顶面高程时，除岸边3 m～5 m范围内以河堤的前趾顶面为控制高程进行清理外，其余均按河底设计高程进行清淤，5 m以外河底以1∶2的坡度自然相接，并按河堤设计断面进行堤脚防护。

3)主槽的设计。河道主槽设计宽度不小于5．0 m，深度不小于1．0 m。主槽边坡及槽底采用格宾石笼护坡，斜坡比为1∶2，石笼厚度30 cm。局部地段由于河道断面较窄，考虑充分行洪，整个主槽河宽均保持现状河道并不小于5．0 m。由于正常情况河道水流较小，河道渗漏、蒸发后，河水未到陶清河水库已断流，需做河道主槽防渗。防渗材料采用膨润土防渗毯，防渗毯铺设埋深不小于0．7 m，防渗毯基底需平整碾压，毯上部铺设10 cm厚碎石过渡至防冲格宾石笼，石笼上部为30 cm厚种植土。

2．3．2 壅水坝的设计

为了改善当地水域环境，配合后期沿河两岸绿化后的景观，在李坊村河道治理段设置了1座壅水坝，其特性见表1。

表1 壅水坝特征表

从外形美观角度考虑，由于坝长较短，确定壅水坝采用钢闸坝挡水。

钢闸坝分为闸室段和下游消力池段。

闸室段长11．7 m，宽29 m，其中挡水坝段20 m，两侧均布置有宽4．5 m的操作室。闸室段底板、侧墙均为钢筋混凝土结构。

消力池段长6．5 m，消力池末端设有5．0 m海曼段，两端均与挡水钢坝闸同宽，为20 m。消力池底板、侧墙采用钢筋混凝土结构，海曼段采用格宾石笼防护，石笼厚为0．5 m。

坝基采用振冲碎石桩，桩长10 m，桩径0．4 m，采用梅花形布置，间排距1．0 m。

3 工程管理设计

3．1 工程管理机构

本工程管理权属于长治县人民政府，结合工程运行管理特点成立建设项目部，隶属长治县水利局，负责工程的建设，以及后期的管理运行。管理人员5人，从原管理单位调配。

3．2 管理范围

根据SL 171-96堤防工程管理设计规范的规定，管理范围为“堤内外的护堤宽度为30 m～100 m”，本工程确定为从堤顶线往外延伸30 m。

凡在工程管理用地范围内，不允许任何单位及个人修建建筑物，开垦种植，围塘养鱼和从事任何有危害和妨碍于河道及管理的活动。

3．3 保护范围

根据SL 171-96堤防工程管理设计规范的规定，保护范围为堤防背水侧护堤边界线外200 m。

凡在工程保护范围内，不改变土地的产权性质，但不得从事深孔爆破、开采油气田和地下水或构筑其他地下工程等，危及堤防的安全。

3．4 壅水坝运行

1)壅水坝汛期运行。

在非汛期，壅水坝全部立坝至设计坝高蓄水。

在汛期，壅水坝低坝运行，坝顶降低0．5 m。当洪水位继续上涨，当坝前水位距堤顶高度小于0．5 m时，倒坝运行。

2)冬季运行。

壅水坝冬季运行时，需要在上、下游破冰。坝袋内结冰时，禁止调节坝高。冬季结冰前调节坝高与上游水位齐平，春季化冰时，调节坝高下泄冰块，冰棱下泄后，坝袋充至设计坝高。为了防止冬季冰压力对两侧岸墙的破坏，在结冰季节，壅水坝需要降0．8 m运行或者采用破冰措施，以确保岸墙的安全。

3．5 壅水坝管理

根据工程运行情况，对壅水坝工程各部位进行经常、定期和特别检查与观测，发现事故隐患，及时采取措施。

对上游来水，水流状态，坝前后冲淤情况，壅水坝比较重要部位，要进行经常性的检查观测。在每年的春秋两季，对坝袋进行定期检查。当发生特大洪水、暴雨、暴风、强烈地震和重大工程事故时，要及时组织力量进行全面检查，着重检查工程有无损坏等。

3．6 河堤管理

河堤应进行经常性检查、定期检查和特别检查。

经常性检查着重检查河堤有无崩塌，沿河堤身有无损坏，防冲设施是否受损，发现问题及时解决。

每年汛前、汛后对沿河河堤和其他设施进行定期检查，汛前着重检查岁修工程的完成情况和度汛存在的问题，汛后着重检查工程变化和损坏情况，特别是发生大洪水、地震等非常情况时，管理单位领导应及时组织力量进行检查，必要时报上级主管部门和有关单位会同检查，对检查中发现的问题应及时修补、恢复。汛期或发生特别险情时，及时组织抢险队伍抢修，并报上级主管部门。

4 结语

陶清河上游李坊段河现有河道较窄，很多地段不足20 m，一期实施保持现状河宽经治理后仅能满足200 m3/s的行洪。两岸村庄较多，完全满足行洪要求需进行二期河道扩展，将河道向两侧拓宽20 m～30 m，需对两岸居民房屋进行拆迁，沿河公路改道。需尽快协调相关事项，以备二期实施。