段秀華

（太原市市政工程設(shè)計研究院 山西太原 030002）

1 工程概況

秀延河是流經(jīng)子長縣城的一條主要防洪河道，屬黃河一級支流，其發(fā)源于子長縣李家岔鄉(xiāng)南山區(qū)，東西走向，依次流過李家岔、安定、瓦窯堡、楊家園子等7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)?？h城以上河流長43km，流域面積670.33km2，河道在主城區(qū)段蜿蜒曲折，由西向東穿城而過。現(xiàn)狀河道寬50～95m，河道縱坡比降3.0‰～4.5‰左右，堤高8～10m。南河作為秀延河的最大支流，于縣城中心接入南河，主城區(qū)內(nèi)河道起點位于采油廠，河長約3.2km，河道寬30～50m，河道縱坡比降5.0‰-6.0‰左右，堤高8～10m。秀延河及南河現(xiàn)狀河道河堤參差不齊，河道寬窄不一，河道內(nèi)垃圾滿溝、污水橫流、蚊蠅滋生，雜草野樹叢生，局部河槽淤積嚴(yán)重，主河道兩岸臨河建筑零亂不堪，嚴(yán)重地影響著河道的正常行洪要求及城市景觀，在一定程度上影響著城市的開發(fā)建設(shè)，使縣城河道兩岸發(fā)展空間帶來很大的制約，為此必須對主城區(qū)段秀延河進(jìn)行綜合整治，以達(dá)到河道治理美化、景觀蓄水等方面的目的。

秀延河河道治理工程設(shè)計起點為水廠，終點至秀延河大橋下游220m處，全長約4.1km。工程設(shè)計內(nèi)容包括河道整治工程、河道兩岸排污暗涵工程、蓄水工程等。

2 水文

本文所采用的洪峰流量是根據(jù)《延安地區(qū)水文手冊》進(jìn)行計算，參考《子長縣秀延河、南河工程水文分析報告》最后分析確定。工程秀延河段除有較大支流南河匯入外再無較大支流匯入。經(jīng)計算，匯合口以下秀延河30年一遇設(shè)計洪峰流量為3040m3/s。匯合口以上秀延河30年一遇設(shè)計洪峰流量為2530m3/s。南河30年一遇洪水洪峰流量為1250m3/s。

3 設(shè)計方案

3.1 工程總體布置

（1）平面設(shè)計

河道設(shè)計起點位于水廠攔水壩下游，終點位于秀延河橋下游220m處的張家溝出口，全長4100.871m，根據(jù)自然地勢內(nèi)設(shè)較大轉(zhuǎn)彎4處，分別在樁號0+900、1+800、2+640、3+295及3+980處各設(shè)置橡膠壩一座，蓄水主河槽兩岸分別為南、北排污暗涵，其中北暗涵起點同河道治理起點，南涵起點位于鐵路橋上游100m處，蓄水槽最小斷面寬52m，最大斷面寬84m。南河與樁號2+320處接入秀延河。南河出口約300m范圍與秀延河共同完成蓄水。

（2）縱斷面設(shè)計

河道設(shè)計起點樁號0+000.0，高程為1042.3m，設(shè)計終點樁號4+100.871，高程1029.4m，設(shè)計縱坡3.0‰～4.5‰。

（3）橫斷面設(shè)計

河道治理采用復(fù)式河槽，主河槽底寬52～85m，截污方涵高3.2m，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，河道南北兩岸均為排污暗涵及堤防，河道最大設(shè)計水深為3.0m，暗涵兩側(cè)堤防高度均高出排污涵頂1.0m。

3.2 截污方案設(shè)計

秀延河蓄水工程首先必須將沿河兩岸及上游污水全部截流至河道下游待建污水處理廠以達(dá)到凈化水體的目的，為確保河道兩岸污水及上游小量渾水能順利排向下游而不進(jìn)入蓄水池中，必須對河道進(jìn)行截污。

（1）平面設(shè)計

北截污方涵設(shè)計起點位于河道樁號0+000處，終點位于河道樁號4+000處，南截污方涵設(shè)計起點位于河道樁號1+275處，終點位于河道樁號4+000處，其中南涵長2732.42m、北涵長4001.465m，暗涵兼作為蓄水槽護(hù)壁，布置在堤外，緊貼堤身。

（2）縱斷面設(shè)計

南北截污涵洞設(shè)計終點高程均同設(shè)計河底高程，暗涵分別在橡膠壩下游5m處設(shè)置0.9m跌水，暗涵設(shè)計縱坡分別為3.0‰～1.71‰。

（3）橫斷面設(shè)計

截污方涵為現(xiàn)澆鋼筋混凝土方涵，涵洞內(nèi)凈尺寸為2.0m×3.0m，方涵底板、壁板采用C30混凝土，底板厚0.3m（橡膠壩處底板厚0.8m），頂板厚0.2m，側(cè)墻厚臨水側(cè)為0.3m（橡膠壩處靠河槽側(cè)混凝土墻厚0.4m），靠堤側(cè)為0.2m。鋼筋采用HRB335。

3.3 蓄水方案設(shè)計

（1）壩體選擇

河道中通常采用的蓄水方式有：翻板閘蓄水（見圖1）、鋼制閘蓄水（見圖2）和橡膠壩蓄水（見圖3），這三種蓄水方式適用的條件各不相同，各有各的優(yōu)勢和缺點，以下就秀延河的現(xiàn)狀條件對三種蓄水方式進(jìn)行比選。

圖1 翻板閘

圖2 鋼制閘

圖3 橡膠壩

翻板閘在寬度較小的小流量河道中使用較多，特點是修建、管理、使用都很方便，需要的額外設(shè)施較少，不需要控制室，人工操作，使用方便，缺點是當(dāng)有泥沙淤積在閘門處，會影響閘門的正常開啟，且閘門不宜過長。由于秀延河泥沙比較多，因此不適合采用此種方式。

鋼制閘既適用于寬度較小的小流量渠道的擋水，也適用于寬度較大的河流攔河蓄水。需要在河道兩側(cè)設(shè)置控制室，投資比另兩種方案大。通過機(jī)械控制開閉閘門，操作方便，且閘門開啟速度快，能有效保障河道的泄洪安全。但由于秀延河兩側(cè)堤防已建成，堤防外側(cè)為道路，閘室位置的選擇比較困難，因此，秀延河的蓄水不建議采用此種方式。

橡膠壩蓄水也是現(xiàn)在比較常見的一種蓄水方式。橡膠壩外形美觀，適用于較寬的河道蓄水，不像翻板閘和鋼制閘那樣生硬，而且造價小，立壩、塌壩通過機(jī)械控制，操作方便。本設(shè)計推薦采用橡膠壩蓄水。

根據(jù)橡膠壩在秀延河上所處的位置，及橡膠壩的運行方式等，可采用充水和充氣兩種橡膠壩?？紤]到子長縣為缺水地區(qū)，地下水量不足，用自來水充壩時運行費用較高，另外子長縣冬季寒冷，晝夜溫差大，充氣橡膠壩較為有利，且河道兩岸為已建堤防，堤防外側(cè)為道路，充水式橡膠壩泵房位置的選擇比較困難，綜合分析，本次設(shè)計推薦采用充氣橡膠壩。

（2）橡膠壩布置

根據(jù)實地情況，1-5#橡膠壩長度分別為52.0m、47.0m、83.0m、75.0m及78.0m，橡膠壩排水閥門井及充氣泵房依現(xiàn)狀地形分別設(shè)置于南北岸。

（3）橡膠壩的工程特性：

橡膠壩的工程特性見表1。

表1 橡膠壩的工程特性

（ 4）土建設(shè)計

①橡膠壩底板

橡膠壩基礎(chǔ)底板為平底板，根據(jù)底板內(nèi)埋管、防凍、穩(wěn)定的要求，設(shè)計鋼筋混凝土底板厚為1.2m，底板下設(shè)10cm厚的素混凝土墊層，上下游各設(shè)1.4m深的齒墻。

在順?biāo)鞣较?，根?jù)壩袋坍落寬度和上下游施工檢修要求確定底板寬度，壩袋坍落寬度5.3m，上下游檢修通道各取1.25m，上下游錨固槽寬度各取0.35m，最后壩底板寬度取9.0m。

②邊墩設(shè)計

橡膠壩邊墻東、西岸與排污暗涵相接，邊墩厚0.4m，墩高3.5m。

③防滲設(shè)計

根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范，考慮防滲、防沖、穩(wěn)定等要求，在橡膠壩基礎(chǔ)底板上游設(shè)鋼筋混凝土鋪蓋，順?biāo)鞣较蜷L8m，厚40cm，下設(shè)10cm厚素混凝土墊層，鋼筋混凝土鋪蓋上游與河底防滲護(hù)底采用土工膜搭接。

④消力池設(shè)計

經(jīng)消能計算，消力池最大深需0.6m，長15.0m，本工程設(shè)計消力池深0.6m，池長15m，池前由1∶4的斜坡與橡膠壩底板連接。消力池底板設(shè)排水孔，孔間距2.0m，梅花型布置，排水孔下鋪設(shè)無紡布作為反濾層。消力池下游設(shè)10m長鉛絲石籠海漫，厚0.3m；防沖槽長8m，深2m，上游邊坡1∶2.0，下游邊坡1∶2.0，底寬2.0m。

（5）壩袋錨固設(shè)計

為了減少對壩袋的磨損和震動影響，壩體錨固設(shè)計時采用雙線螺栓錨固，錨固槽深125mm，錨固螺栓直徑28mm，上壓板寬130mm，下壓板寬140mm，均用A3鋼制作，并涂高檔防銹漆，上下壓板鉆孔應(yīng)配鉆，孔徑30mm。

（6）充排系統(tǒng)設(shè)計

①充排氣方式

本工程橡膠壩按汛期塌壩行洪，汛后立壩蓄水方式運行。結(jié)合修建蓄水池的場地、資金以及河道洪水陡漲陡落又沒有洪水中長期預(yù)報的特點，橡膠壩充排氣時間按1h設(shè)計。排氣采用混合式，即機(jī)排與自由排相結(jié)合，正常情況下排氣采用自排，應(yīng)急情況下采用機(jī)排。橡膠壩需配置38.0m3/min的羅茨風(fēng)機(jī)2臺，1.0m3/min的羅茨風(fēng)機(jī)1臺，兩備一用。充氣采用風(fēng)機(jī)充氣形式。

充排系統(tǒng)設(shè)計時主要考慮沖排氣時間要求，充排氣管路為一套裝置，充排氣管徑150mm。

②鼓風(fēng)機(jī)泵房設(shè)計

泵房位于河道南北堤岸上，泵房地面以上為磚混結(jié)構(gòu)，長4.8m，寬3.0m，高3.6m。泵房地板設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)固定支座。

③排水井設(shè)計

管道排水井均位于泵房側(cè)，閥門井結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，長2.0m，寬2.0m，深3.50m。底板厚0.4m，側(cè)板厚0.25m；閥門井基底如遇原狀砂卵石土，不進(jìn)行地基處理，否則需超挖采用河卵石回填至基底并碾壓夯實。閥門井外側(cè)采用1200g/m2土工膜滿包進(jìn)行防水。

4 結(jié)論

子長縣城作為子長縣的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，常年以來城市防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到國家規(guī)定的30年一遇，城市防洪安全得不到保障，作為子長縣母親河之一的秀延河現(xiàn)狀部分河道寬度及兩岸堤防高度不足，支離破碎，河道內(nèi)自然淤積嚴(yán)重，人為設(shè)障現(xiàn)象屢禁不止，致使城市段河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)低，歷史洪水災(zāi)害給沿岸人民群眾造成嚴(yán)重的損失，不僅如此，秀延河長期污水橫流，嚴(yán)重?fù)p害了子長縣的城市形象，秀延河工程的建成，不僅能有效地提高子長縣秀延河城區(qū)段的防洪標(biāo)準(zhǔn)，使治理段河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到國家規(guī)定的30年一遇的標(biāo)準(zhǔn)，為子長縣城的防洪安全提供了可靠的保障，同時將形成清潔水面，以此構(gòu)成子長縣城一道美麗的風(fēng)景線，而且兩岸排污暗涵的建成，徹底解決了河道污水橫流的現(xiàn)象，將城區(qū)內(nèi)污水送至下游污水處理廠?？傊ㄟ^河道治理，不僅提高了河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)，改善了河道環(huán)境，同時將大大提升了沿河兩岸的房地產(chǎn)開發(fā)價值，并且將河道治理與城市美化有機(jī)地結(jié)合在一起，提高了縣城的城市品味，改善了子長縣城的人文環(huán)境，提高了市民的生活質(zhì)量，有巨大的社會環(huán)境效益。

總之，本工程項目的建設(shè)對子長縣城市基礎(chǔ)設(shè)施功能的提升與城市資源與環(huán)境的改善等方面都具有非常顯著的作用，該工程是一項造福于子長縣人民的大事。