小凌河朝阳县羊山段河道治理防洪工程布置综述

2017-07-05 15:15赵巍巍
黑龙江水利科技 2017年4期
关键词:朝阳县石笼镀锌

赵巍巍

(朝阳县凌河保护区管理局,辽宁 朝阳 122004)



小凌河朝阳县羊山段河道治理防洪工程布置综述

赵巍巍

(朝阳县凌河保护区管理局,辽宁 朝阳 122004)

小凌河朝阳县羊山段河道治理工程,位于朝阳县羊山镇境内,主要针对小凌河干流河段采取工程措施进行治理。干流羊山镇防洪工程治理范围从羊山桥下游1.19km处至大四家子河汇合口处,干流治理河长2.71km。防洪工程轴线基本保持原有旧堤堤线不变,小凌河河道防护,以不破坏管理路现有路面硬化工程为原则,在现状基础上实施防护工程。

小凌河;河道治理;治理任务;工程布置

1 工程概况及治理范围

羊山镇内涉及河流主要是小凌河、大四家子河、四台营子河、广富营子河,其中小凌河境内河长12.5km,羊山镇位于大四家子河入小凌河口下游左岸,整个河段比较稳定,河道比较顺直。小凌河朝阳县羊山段河道治理工程,位于朝阳县羊山镇境内,主要针对小凌河干流河段采取工程措施进行治理。

小凌河朝阳县羊山段河道治理工程干流羊山镇段防洪工程,干流羊山镇防洪工程治理范围:从羊山桥下游1.19km处至大四家子河汇合口处,干流治理河长2.71km。根据干流河势、走向,结合现场勘查时调查了解的实际情况以及建设单位的管理意见,选择重点路段进行防护,确保道路畅通,为两岸居民的正常出行提供保障,推动农村经济的发展。

2 工程存在的主要问题

工程存在的主要问题有:洪水兑岸严重,项目区位于小凌河上游段,河道比降大,洪水兑岸严重,河岸被侵蚀;已有工程防洪标准低,河道左岸虽然修建了部分堤防,但顶宽和顶高都不能达到设计标准,防洪标准不及10a一遇,现有堤防断面瘦小、质量较差,一旦遭遇较大洪水,极易发生溃决;工程不连续,在《小凌河河道治理保护规划》批复以前,该段无系统的治理规划,已建段都为当地自发组织修建的应急民堤,属于应急工程,且堤防上下游未封闭,不能从根本上解决问题;部分已建防洪工程年久失修失去防洪功能,大四家子河口段干砌石堆石坝破损严重,基本不能辨别工程的原始形态;与城镇建设不协调,随着经济的发展,城镇建设日新月异,防洪工程建设明显滞后,现有工程起不到保障作用;穿堤排涵未采取封闭措施,河水位升高时极易产生河水倒灌,防洪工程存在安全隐患;滨河管理路依河岸修建,均在小凌河干流主行洪区内,路边坡未采取有效的防护措施,汛期行洪极易产生冲刷破坏,尤其是距居民区较近的转弯河段,不仅影响河道安全行洪,而且为沿岸居民的出行造成极大不便,同时制约当地经济的发展。

3 工程治理任务

设计主要是对原有民堤进行维修加固,对干砌石堆石坝式防洪堤进行拆除并新建堤防,对管理路距居民区较近的重点路段的迎水侧岸坡进行防护。防洪工程轴线基本保持原有旧堤堤线不变,小凌河河道防护,以不破坏管理路现有路面硬化工程为原则,在现状基础上实施防护工程。根据城镇发展需要及现状地形情况,拟定防洪工程轴线沿现有堤线布置,范围从羊山桥下游1.19km处至大四家子河汇合口处,干流治理河长2.71km,加固整修后的防洪工程总长度2736m;小凌河河道防护以管理路迎水侧路面边缘作为控制轴线,防护范围从玄羊寺至兴福寺河段,共计6处重点路段,防护总长度5555m。

4 小凌河洋山段防洪工程布置情况

4.1 防洪工程轴线布置

根据城镇发展需要及现状地形情况,拟定堤线沿现有堤线布置,范围从羊山桥下游1.19km处至大四家子河汇合口处,干流治理河长2.71km。

防洪工程段总长度2736m,全部布置在河道左岸,里程桩号LK0-187-LK2+549,下游起点为玄羊寺附近山脚,坐标X=4561668.364,Y=532575.470,上游终点位于孤家子桥下210m处,坐标X=4560134.761,Y=530338.027。防洪工程布置情况见下表1。

表1 防洪工程布置统计表

4.2 小凌河洋山段断面设计分析

断面设计综合考虑河道的自然特点,便于就地取材施工,尽量降低造价、减少占地,在满足《堤防工程设计规范》规定的前提下,考虑周边滨水氛围及景观环境,参考朝阳地区河道整治经验,进行断面设计。

小凌河羊山段防洪工程总长度2736m,根据实际情况划分3个治理区段分别进行断面设计,分别为羊山桥下游段、羊山桥上游段及支流大四家子河回水段[1]。

4.2.1 羊山桥下游段断面情况

羊山桥下游段,现状堤身结构满足要求,仅堤顶高程不达标。鉴于堤防两侧绿化较为完善,且迎水侧混凝土板护坡工程2006年以后建成,现状完好,本次基本保留原有混凝土板护坡,仅在堤防迎水坡堤肩处增设防浪墙满足防洪要求,并延长堤防至玄羊寺附近山脚,使堤防连贯封闭。

4.2.2 羊山桥上游段断面情况

羊山桥以上1233m堤段是旧堤段,现状存在问题是堤身瘦小,堤顶宽度不足3m,局部堤段迎水坡坡比小于1∶1.5,原有混凝土板护坡凹凸不平,破损严重,本次设计拆除原有混凝土板护坡,对堤防迎水侧进行培厚,使堤顶宽度达到3m,并对堤坡、堤脚进行工程防护,采用镀锌格宾石笼网垫及石笼网箱进行防护,设计护坡顶高程为设计洪水位加0.5m超高。[2]

4.2.3 支流大四家子河回水段断面情况

干流旧堤段末端至大四家子河回水末端防护工程为干砌堆石坝,为当地村民自建工程,建设标准偏低,建设年代较早,现状已破损严重,本次设计对原有干砌堆石坝进行拆除,将堤防延伸至回水末端,堤防型式与旧堤加固段一致。

小凌河羊山段防洪工程典型断面图见图1、图2。

4.3 洋山段土料填筑标准及主材要求

设计填筑土料拟采用河滩地土料,根据《地质勘察报告》中对土料场综合评价的结论,河滩地土料主要为砾砂,混大量的中粗砂,属无黏性土料。根据《堤防工程设计规范》(GB50286-2013)对无黏性土筑堤的填筑标准要求,筑堤土料的填筑标准按相对密度≥0.6控制。[3]

(1)

式中:r×ds为设计压实相对密度;eds为设计压实孔隙比;emax、emin为试验最大、最小孔隙比。

图1 羊山桥下游段防洪工程典型断面图

图2 羊山桥上游段防洪工程典型断面图

镀锌格宾石笼网箱:厂家成品运至现场,长宽高规格分别为2.0m×1.0m×1.0/0.5m两种,网箱内设单层隔网,隔网沿长度方向布置,间距1.0m。网孔尺寸8cm×10cm,网片材质为镀锌钢丝网,网面钢丝直径2.7mm,镀锌层重量≥245g/m2;边端钢丝直径3.4mm,镀锌层重量≥265g/m2;组合丝直径2.7mm,镀锌层重量≥245g/m2。

镀锌格宾石笼网垫:厂家成品运至现场,长宽高规格为3.0m/4.0m×2.0m×0.3m两种,网垫内设双层隔网,隔网沿长度方向布置,间距1.0m。网孔尺寸8cm×10cm,网片材质为镀锌钢丝网,网面钢丝直径≥2.0mm,镀锌层重量≥215g/m2;边端钢丝直径≥2.7mm,镀锌层重量≥245g/m2;组合丝直径2.0mm,镀锌层重量≥215g/m2。

石笼网箱及网垫的技术要求:石笼网是由表面经热浸重镀锌的低碳钢丝,通过深度防腐处理,经机器编织而成的六边形双绞合钢丝网,钢丝的抗拉强度应在350-550MPa,延伸率不能低于10%。镀锌层的黏附力应符合欧盟《栅栏用钢丝和钢丝制品-第3部分:建筑用带六角网目的钢丝编织物》 (EN10223-3)标准要求:当钢丝绕具有4倍钢丝直径的心轴6周时,用手指摩擦钢丝,其不会剥落或开裂。

石笼网箱及网垫内砌石:人工砌筑,要求采用石质均匀、不易碎、耐久性好、无风化迹象的优质石材,块石饱和抗压强度不低于30MPa(MU30),单体块石质量控制在10-35kg,最小粒径≥15cm,无尖角、薄片,级配应合理,填充后网箱及网垫结构的空隙率应小于30%。

土工布:针刺长丝土工布,单位质量≥400g/m2,厚度≥2.8mm,断裂强度≥20.5kN/m,垂直渗透系数10-1-10-3cm/s,撕破强力0.56kN。

4.4 穿堤建筑物情况分析

4.4.1 穿堤排涵排水量计算

(5) 间隙单元。开挖间隙分为3部分:刀盘超挖间隙、盾尾间隙和操作间隙[7]。本文通过降低材料弹性模量的方式来模拟开挖间隙,弹性模量一般取值为10 kPa。

小凌河羊山镇河段左岸建有堤防,沿岸没有支流汇入,仅有1处穿堤排涵,位于羊山桥下游堤防桩号LK0+069处附近,为双管排涵,单管直径为1.2m,排涵的主要作用为降雨排涝,排涝区内主要为林地及耕地,排涝面积1.79km2。[4]

排水量按辽西地区旱田排水模数和经验公式进行计算。计算公式如下:

当P≤5%时:

Qp=qp×F

(2)

式中:F为面积,km2;qp为频率系数,当P=5%,Kp=1.84;Qp为设计流量,m3/s。

排水模数采用辽宁省水利水电勘测设计研究院在《辽宁省中部平原涝区及东南沿海涝区排水模数分析》工作中的成果,小凌河流域所在的辽西地区,10a一遇旱田排水模数为0.19m3/s·km2-0.27m3/s·km2。综合考虑工程所处的地理位置、涝区大小和下垫面条件,计算本流域平原区排水时采用排水模数为0.27m3/s·km2。

经计算,桩号LK0+069处穿堤排涵的排涝流量应为0.48m3/s。

4.4.2 排涵过流能力验算

根据工程布置,过涵管水流均为短洞无压流,下游水深取洪水消退后河滩水深0.5m,上游设计水深取1.15m,按无压涵管自由出流计算排涵过流能力:

(3)

式中:Q为过涵流量,m3/s;σs为淹没系数,取1;m为流量系数,取0.33;b为过流宽度;H0为以涵管底部起算的上游水头。

排涵过流能力验算成果见表2。

表2 排涵过流能力验算成果表

经计算,该穿堤涵管自由出流时过流能力基本能够满足排涝要求。为防止汛期及雨季河水位升高后造成河水沿着排涵倒灌现象的发生,本次设计参考类似工程的经验,在排涵出口增设拍门,便于工程的运行管理,拍门选用PM-F型方形拍门,材质为HDPE复合材料,结构尺寸为1.4m×1.4m。

5 小凌河河道防护工程布置

小凌河羊山段河滩上建有管理路,路基多为河滩砂砾基础,每逢较大洪水,路边坡受洪水侵蚀严重,为保障道路畅通,避免对汛期行洪造成不利影响,对受洪水威胁严重的三道河子段(762m)、四道河子段(535m)、六道河子段(530m)、七道河子段(722m)、八道河子段(2691m)及东升桥上游段(315m)等河段内管理路迎水坡采取工程措施进行防护,型式采用镀锌格宾石笼网垫护坡结合石笼网箱护脚。[5]

设计主要是对管理路的迎水侧边坡进行防护,以不破坏现有路面硬化工程为原则,在现状基础上实施防护工程。根据现状地形情况,拟定管理路边坡防护以迎水侧路面边缘作为控制轴线,防护工程轴线总长度5555m。

工程布置详见表3。

表3 河道防护工程布置统计表

6 结 论

小凌河上游段洪、旱灾害频繁,水土流失严重,生态环境退化,已经严重影响和制约当地经济社会的和谐发展,防洪工程治理工作已是势在必行。省、市、县各级政府高度重视,多次指示要从根本上解决羊山镇的防洪问题,进一步推动地区的经济发展。现有防洪工程破损严重,标准较低,断面尺寸不满足要求,必须对其进行治理才能保证两岸人民的安全。

[1]程功文,李红健.温州市西向排洪河道断面设计[J].浙江水利水电专科学校学报,2010(03):9-12,16.

[2]许丽娟,陈世彬.格宾笼石技术在黑河河道防护及生态治理工程中的应用[J].甘肃农业,2014(11):71.

[3]许长安.利用河道疏浚土方填筑堤防的技术研究[J].长江科学院院报,2010(07):51-55.

[4]刘先水.浅议穿堤建筑物的除险加固处理措施[J].水利建设与管理,2003(04):48-50.

[5]刘明辉,陶宇君.生态护坡在城市河道防护工程中的应用[J].江苏水利,2008(05):42-44.

1007-7596(2017)04-0103-04

2017-03-06

赵巍巍(1981-),女,辽宁朝阳人,工程师,从事河道治理工作。

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