[摘要]通過對舊河道的生態綜合治理,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、錯落有致景觀。以某小型河道生態綜合治理為例,河道設計斷面形式為梯形,底寬16m,邊坡高3m,設計水深2m,采用1∶3土質邊坡。河道兩岸防洪水位以下采用賓格石籠邊坡護砌,河道沖刷深度總深度0.63m;攔河壩壩寬10m,壩高1.5m,壩體抗滑穩定安全系數均滿足要求。

[關鍵詞]河道治理;河堤設計;賓格石籠;抗滑

1工程概況

某河道全長15.1km,其中部分段河道內淤積嚴重,邊坡為土質邊坡,水土流失嚴重,河道不滿足行洪要求。為進一步加大水土流失嚴重地區生態綜合治理力度,保護生態環境,擬對該河道進行生態綜合治理[1]。該河道生態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砌,防洪水位以上采用草皮護坡。賓格石籠邊坡護砌1260m、草皮護坡5670m2、栽植綠化樹木500株;新建攔水壩5座,20年一遇的河道防洪設計標準,工程抗震設防烈度為Ⅶ度。

2河堤設計

河道治理長度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砌,防洪水位以上采用草皮護坡,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河道參數計算

式中:Rp為累計頻率為p的波浪爬高;KΔ為斜坡的糙率及滲透性系數,砌石護面取0.8,草皮護面取0.9;Kv為經驗系數,根據風速v、堤前水深d及重力加速度g來確定;Kp為爬高累積頻率換算系數;m為邊坡系數;H-為平均波高;L為波長。將各值代入式(1),計算結果見表1。河道設計底寬16m,邊坡高3m,設計水深2m,設計邊坡采用1∶3土質邊坡。

2.2賓格石籠邊坡護砌

格賓籠又叫格賓網,是由低碳鍍鋅覆塑鋼絲使用機械編織而成的六角形網箱結構。網箱鋼絲主要由邊端和網面鋼絲組成,其類型和要求見表2。所用鋼絲要求重鍍鋅覆塑,鍍鋅量要大于245g/m2,覆塑的厚度也應大于0.5mm,其抗拉強度要求在350~500MPa之間,延伸率應高于10%[4];格賓石籠內填料重度應滿足18~19kN/m3,填石為大于MU30的卵石或者硬質巖質塊石,粒徑在100~250mm較為合適。為確;靥畹纳暗[不會流失,應在其格賓擋墻后設置無紡土工布,克重250~300g/m2,施工折邊大于0.3m[5]。見圖1。組裝格賓的原則:形狀應規則,絞合相對牢固,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。石料填充務必均勻地向同一層各箱格內放入填充料,單格網箱不能一次性投滿。填料施工時,應將每層的投料厚度控制在33cm上下,正常情況下1m高網箱應分3到4層投料?筛鶕寥篮蜌夂蛞约熬坝^的要求,選擇植被灌木或草種,網箱封蓋后,應將壤土在空隙處填滿,頂部填滿高約5cm壤土[6]。

3邊坡穩定與河道沖刷分析

邊坡穩定分析包括施工完建期迎水面邊坡穩定、穩定滲流期形成穩定滲流時的迎水面邊坡穩定、水位降落期迎水面邊坡穩定。采用《北京理正邊坡穩定分析軟件5.11版》瑞典圓弧法計算,對邊坡穩定進行分析。根據《水工建筑抗震設計規范》(SL203-1997),工程抗震設防類別為丙級,穩定分析時地震烈度為7度,地震動峰值加速度為0.10g。邊坡抗滑穩定計算選用兩種典型斷面進行邊坡穩定分析,需要的堤體土料物理力學指標按地質報告提供數據[5]。

3.1抗滑穩定計算

采用理正邊坡穩定分析軟件,對邊坡的抗滑穩定性進行計算。在計算過程中,根據不同的條件,可分別采用有效應力法或總應力法:總應力法應用于施工期是上游死水位工況;有效應力法和總應力法同時用于水位降落期;有效應力法均用于穩定滲流期。由表3穩定計算成果可知,河道邊坡滿足穩定要求[5]。

3.2河道沖刷深度

沖刷深度:(4)式中:n為與防護岸坡在平面上的形狀有關系數,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。

4攔河壩設計

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,壩體基礎采用厚100mm的C15混凝土墊層。

4.1攔河壩寬

根據《溢洪道設計規范》(SL253-2000)和《水力計算手冊》,攔河壩寬[6]:(6)式中:Q為流量,m3/s,Q=135m3/s;H0為計入總流速水頭的堰上水頭,H0=2.6m;ε為閘墩側收縮系數,ε=1;m為流量系數。P1/H0>0.34,m=0.452(P1/H0)-0.032經計算,攔河壩寬B=10m。

4.2壩體穩定分析

采用《漿砌石壩設計規范》(SL25-1991)中所提供計算公式:新砌M10漿砌石,f1取0.6,C1取50×104Pa。應用《水利水電工程PC—1500程序集》計算:在正常情況下:K=1.81>[1.15];在非常情況下:K=1.55>[1.00],表明壩體抗滑穩定安全系數均滿足規范要求。5結論1)河道設計底寬16m,邊坡高3m,設計水深2m,斷面形式為梯形,采用1∶3土質邊坡。河道兩岸防洪水位以下采用賓格石籠邊坡護砌,防洪水位以上采用草皮護坡,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、穩定滲流期的計算邊坡滑動安全系數均滿足河道邊坡的穩定性要求,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,壩體基礎采用厚100mm的C15混凝土墊層。在正常情況與非常情況下,壩體抗滑穩定安全系數均滿足要求。

[參考文獻]

[1]廖平安.北京市中小河流治理技術探討[J].中國水土保持,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修復設計與應用[J].水利水電技術,2012,43(8):103-106.

[3]賴永輝.龍潭河陂下段河道生態整治水力計算[J].水利水運工程學報,2011(1):92-96.

[4]劉向榮,彭藝藝,余潤生,等.柳州竹鵝溪河道綜合整治工程設計[J].中國給水排水,2010,26(4):38-41.

[5]王增亮.龍口市小流域生態綜合治理研究[J].中國水利,2008(13):35-36.

[6]李朝方,賴炳秀.淺談觀瀾河青湖段生態治理工程設計[J].中國農村水利水電,2007(6):112-114.