河道綜合治理工程設(shè)計(jì)探討

PAGEPAGE6［摘要］通過(guò)對(duì)舊河道的生態(tài)綜合治理，在保證河道防洪的前提下，減少河道水土流失，還可以使原河道形成層次分明、錯(cuò)落有致景觀。以某小型河道生態(tài)綜合治理為例，河道設(shè)計(jì)斷面形式為梯形，底寬16m，邊坡高3m，設(shè)計(jì)水深2m，采用1∶3土質(zhì)邊坡。河道兩岸防洪水位以下采用賓格石籠邊坡護(hù)砌，河道沖刷深度總深度0.63m;攔河壩壩寬10m，壩高1.5m，壩體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足要求。［關(guān)鍵詞］河道治理;河堤設(shè)計(jì);賓格石籠;抗滑1工程概況某河道全長(zhǎng)15.1km，其中部分段河道內(nèi)淤積嚴(yán)重，邊坡為土質(zhì)邊坡，水土流失嚴(yán)重，河道不滿足行洪要求。為進(jìn)一步加大水土流失嚴(yán)重地區(qū)生態(tài)綜合治理力度，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，擬對(duì)該河道進(jìn)行生態(tài)綜合治理［1］。該河道生態(tài)綜合治理主要包含河道清淤防滲，河道兩岸防洪水位以下采用賓格石籠邊坡護(hù)砌，防洪水位以上采用草皮護(hù)坡。賓格石籠邊坡護(hù)砌1260m、草皮護(hù)坡5670m2、栽植綠化樹(shù)木500株;新建攔水壩5座，20年一遇的河道防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，工程抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度。2河堤設(shè)計(jì)河道治理長(zhǎng)度630m，河道斷面形式為梯形斷面，邊坡比1∶3，河道兩岸防洪水位以下采用賓格石籠邊坡護(hù)砌，防洪水位以上采用草皮護(hù)坡，河道上河口種植垂柳綠化，垂柳種植株距3m，擬種植垂柳500株，垂柳胸徑7cm。2.1河道參數(shù)計(jì)算式中:Ｒp為累計(jì)頻率為p的波浪爬高;KΔ為斜坡的糙率及滲透性系數(shù)，砌石護(hù)面取0.8，草皮護(hù)面取0.9;Kv為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，根據(jù)風(fēng)速v、堤前水深d及重力加速度g來(lái)確定;Kp為爬高累積頻率換算系數(shù);m為邊坡系數(shù);H－為平均波高;L為波長(zhǎng)。將各值代入式(1)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。河道設(shè)計(jì)底寬16m，邊坡高3m，設(shè)計(jì)水深2m，設(shè)計(jì)邊坡采用1∶3土質(zhì)邊坡。2.2賓格石籠邊坡護(hù)砌格賓籠又叫格賓網(wǎng)，是由低碳鍍鋅覆塑鋼絲使用機(jī)械編織而成的六角形網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)。網(wǎng)箱鋼絲主要由邊端和網(wǎng)面鋼絲組成，其類(lèi)型和要求見(jiàn)表2。所用鋼絲要求重鍍鋅覆塑，鍍鋅量要大于245g/m2，覆塑的厚度也應(yīng)大于0.5mm，其抗拉強(qiáng)度要求在350～500MPa之間，延伸率應(yīng)高于10%［4］;格賓石籠內(nèi)填料重度應(yīng)滿足18～19kN/m3，填石為大于MU30的卵石或者硬質(zhì)巖質(zhì)塊石，粒徑在100～250mm較為合適。為確保回填的砂礫不會(huì)流失，應(yīng)在其格賓擋墻后設(shè)置無(wú)紡?fù)凉げ迹酥?50～300g/m2，施工折邊大于0.3m［5］。見(jiàn)圖1。組裝格賓的原則:形狀應(yīng)規(guī)則，絞合相對(duì)牢固，所有豎直面板上邊緣要在同一水平面上，且確保面板上端水平邊緣與蓋板邊緣能夠絞合。石料填充務(wù)必均勻地向同一層各箱格內(nèi)放入填充料，單格網(wǎng)箱不能一次性投滿。填料施工時(shí)，應(yīng)將每層的投料厚度控制在33cm上下，正常情況下1m高網(wǎng)箱應(yīng)分3到4層投料。可根據(jù)土壤和氣候以及景觀的要求，選擇植被灌木或草種，網(wǎng)箱封蓋后，應(yīng)將壤土在空隙處填滿，頂部填滿高約5cm壤土［6］。3邊坡穩(wěn)定與河道沖刷分析邊坡穩(wěn)定分析包括施工完建期迎水面邊坡穩(wěn)定、穩(wěn)定滲流期形成穩(wěn)定滲流時(shí)的迎水面邊坡穩(wěn)定、水位降落期迎水面邊坡穩(wěn)定。采用《北京理正邊坡穩(wěn)定分析軟件5.11版》瑞典圓弧法計(jì)算，對(duì)邊坡穩(wěn)定進(jìn)行分析。根據(jù)《水工建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL203－1997)，工程抗震設(shè)防類(lèi)別為丙級(jí)，穩(wěn)定分析時(shí)地震烈度為7度，地震動(dòng)峰值加速度為0.10g。邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算選用兩種典型斷面進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析，需要的堤體土料物理力學(xué)指標(biāo)按地質(zhì)報(bào)告提供數(shù)據(jù)［5］。3.1抗滑穩(wěn)定計(jì)算采用理正邊坡穩(wěn)定分析軟件，對(duì)邊坡的抗滑穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算過(guò)程中，根據(jù)不同的條件，可分別采用有效應(yīng)力法或總應(yīng)力法:總應(yīng)力法應(yīng)用于施工期是上游死水位工況;有效應(yīng)力法和總應(yīng)力法同時(shí)用于水位降落期;有效應(yīng)力法均用于穩(wěn)定滲流期。由表3穩(wěn)定計(jì)算成果可知，河道邊坡滿足穩(wěn)定要求［5］。3.2河道沖刷深度沖刷深度:(4)式中:n為與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)系數(shù)，n=14;vH為河道允許的不沖流速;vp為河道平均流速;hp為沖刷后水深。其中:hp=ph(5)式中:h為沖刷前水深;p為系數(shù)。4攔河壩設(shè)計(jì)為攔截泥沙，增加河道景觀，形成景觀水面，在該河道新建攔水壩5座。攔河壩壩體采用M10漿砌石駝峰堰，壩高1.5m，壩體采用1∶3水泥砂漿砌筑毛石基礎(chǔ)，壩體基礎(chǔ)采用厚100mm的C15混凝土墊層。4.1攔河壩寬根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL253－2000)和《水力計(jì)算手冊(cè)》，攔河壩寬［6］:(6)式中:Q為流量，m3/s，Q=135m3/s;H0為計(jì)入總流速水頭的堰上水頭，H0=2.6m;ε為閘墩側(cè)收縮系數(shù)，ε=1;m為流量系數(shù)。P1/H0＞0.34，m=0.452(P1/H0)－0.032經(jīng)計(jì)算，攔河壩寬B=10m。4.2壩體穩(wěn)定分析采用《漿砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL25－1991)中所提供計(jì)算公式:新砌M10漿砌石，f1取0.6，C1取50×104Pa。應(yīng)用《水利水電工程PC―1500程序集》計(jì)算:在正常情況下:K=1.81＞［1.15］;在非常情況下:K=1.55＞［1.00］，表明壩體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。5結(jié)論1)河道設(shè)計(jì)底寬16m，邊坡高3m，設(shè)計(jì)水深2m，斷面形式為梯形，采用1∶3土質(zhì)邊坡。河道兩岸防洪水位以下采用賓格石籠邊坡護(hù)砌，防洪水位以上采用草皮護(hù)坡，河道上河口種植垂柳綠化，垂柳種植株距3m，擬種植垂柳500株，垂柳胸徑7cm。2)施工完工期、水位降落期、穩(wěn)定滲流期的計(jì)算邊坡滑動(dòng)安全系數(shù)均滿足河道邊坡的穩(wěn)定性要求，河道沖刷深度總深度0.63m3)河壩壩高1.5m，壩寬10m，壩體采用1∶3水泥砂漿砌筑毛石基礎(chǔ)，壩體基礎(chǔ)采用厚100mm的C15混凝土墊層。在正常情況與非常情況下，壩體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足要求。參考文獻(xiàn)［1］廖平安.北京市中小河流治理技術(shù)探討［J］．中國(guó)水土保持，2014(1):11－13.［2］孫飛云，林魯生，董紫君，等.龍崗河干流綜合治理工程生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］．水利水電技術(shù)，2012，43(8):103－106.［3］賴(lài)永輝.龍?zhí)逗于橄露魏拥郎鷳B(tài)整治水力計(jì)算［J］．水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)，2011(1):92－96.［4］劉向榮，彭藝藝，余潤(rùn)生，等.柳州竹鵝溪河道綜合整治工