許王寧,段琳慶

(渭南市水利水電勘測設(shè)計院,陜西 渭南 714000)

1 工程概況

北洛河是渭河左岸匯入的支流之一,發(fā)源于陜西省定邊縣白于山南麓的郝莊梁,流經(jīng)陜西省的吳起、志丹、甘泉、富縣、洛川、黃陵、白水、澄城和蒲城縣,于大荔縣東南三河口匯入渭河。北洛河全長680.3 km,流域面積26 905 km2,其中大荔縣境內(nèi)河長121.5 km,流域面積1 350 km2。

依據(jù)《北洛河流域綜合規(guī)劃》(2020.02)及《大荔縣城市總體規(guī)劃》(2020-2030年),本次工程任務(wù)是提高城區(qū)下游段防洪標準,保護左岸6 755畝耕地和7 800人口的安全。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 區(qū)域地質(zhì)

工程區(qū)屬渭北黃土臺塬區(qū),地形呈北高南低和兩側(cè)高中間(洛河河谷)低的特點。河谷谷地開闊,蛇曲發(fā)育,由第四系堆積物組成。河流兩岸發(fā)育不對稱的二級階地和河漫灘。

工程區(qū)內(nèi)地層主要為新生界第四系松散堆積物。

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2015),工程區(qū)地震動峰值加速度為0.20 g,地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40 s,相應(yīng)地震基本烈度為Ⅷ度。

工程區(qū)地下水按埋藏條件和成因類型為第四系松散層孔隙潛水。

2.2 工程地質(zhì)

大荔縣洛河段地處洛河漫灘及一級階地區(qū),地形平坦,微向下游方向傾斜。工程區(qū)內(nèi)勘探深度內(nèi)為第四系全新統(tǒng)沖積的壤土、砂壤土,局部地段有砂層出現(xiàn),地下水類型為第四系孔隙潛水,埋深5.20～8.50 m,從洛河上游往下游方向埋深逐漸變淺。

治理段起點位于泰山村,末點至蔡鄧村,地貌上屬于洛河河漫灘,出露的地層為第四系河流沖積的壤土夾砂壤土,局部地段有粉砂。

根據(jù)地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標及地區(qū)經(jīng)驗,各層地基土的承載力基本容許值[fao]如下:

(1)層壤土:[fao]=130 KPa

(2)層砂壤土:[fao]=120 KPa

3 工程規(guī)模

3.1 防洪標準

治理河道起點位于泰山村,末點至蔡鄧村,長度8.1 km。沿線分布有城關(guān)街道辦事處、泰山村、埝頭村、蔡鄧村等,保護人口7 800人,耕地6 755畝。

根據(jù)《防洪標準》(GB50201-2014)和《北洛河流域綜合規(guī)劃》(2020.02),堤防防洪標準按30 a一遇,永久建筑物等級為3級,臨時建筑物等級為4級。

3.2 河勢演變分析

洛河屬多泥沙河流,洛河的近期演變,主要是受河流洪水特性和水沙條件變化的影響。由狀頭站近30年(1989-2018年)實測洪水資料和泥沙資料來看,洪峰流量和年輸沙量呈正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為0.95,即洪峰流量越大,輸沙量越大。

由于歷史實測資料較少,本次對河道演變只進行定性分析。受洛河干流洪水特性的影響,一般情況下,河道將會呈現(xiàn)為逐年淤積的型式。在較大洪水情況下,特別是發(fā)生漫灘洪水以后,河槽局部將會發(fā)生沖刷。

經(jīng)預(yù)測分析,未來河道及堤距不會發(fā)生大的變動,岸線基本穩(wěn)定。

3.3 工程總體布局

治理段堤防起點為泰山村天然岸坎,末點至蔡鄧村村臺,大體呈東西走向。現(xiàn)狀堤防有2處呈弓背型突向河道,目前下游一處弓背段205 m堤防已沖垮,其余段堤線基本順直。考慮使新建堤線順直,同時避免水中施工,設(shè)計對2處弓背段裁彎取直,堤防北建,裁彎取直后堤防長度比現(xiàn)狀堤防長度減少0.75 km,工程直接費節(jié)省投資355萬元,同時避免水中施工。其余段基本維持現(xiàn)狀堤防走向,彎道段設(shè)圓弧與上下游順接,圓弧半徑200～500 m。

3.4 設(shè)計水面線

本設(shè)計采用能量守恒方程分析現(xiàn)狀河道及治理后河道水面線,現(xiàn)狀和設(shè)計條件下河道綜合糙率都取0.035。從下游斷面往上游斷面推算,分段計算各段斷面的水面線,并在兩段銜接處,判別流態(tài),從而得到北洛河大荔治理段河道斷面的全斷面水面線。

經(jīng)計算,在發(fā)生30 a一遇洪水(Q=3 550 m3/s)時,北洛河大荔段左岸治理段河床高程334.1～335.0 m,洪水位342.07～344.13 m,水深7.97～9.13 m,流速0.70～2.24 m/s。

4 工程設(shè)計

4.1 洪水標準

治理段為大荔縣城區(qū)段,根據(jù)《防洪標準》(GB50201-2014)和《北洛河流域綜合規(guī)劃》(2020.02),防洪標準按洛河30年一遇洪水設(shè)計,與流域規(guī)劃及上游已成堤防標準一致,洪峰流量3 550 m3/s。

4.2 堤頂高程、河道縱比降

堤頂高程按設(shè)計洪水位+1.5 m堤頂超高確定。砌護頂高程按設(shè)計洪水位+0.7 m確定。河道縱比降主要通過對深泓線分析計算確定,維持現(xiàn)狀不變。

4.3 堤頂結(jié)構(gòu)

設(shè)計防汛路采用采用瀝青表面處治,路基寬6.0 m,硬化寬度4.0 m,兩側(cè)路肩寬度各1 m。路面結(jié)構(gòu)從上～下依次為:瀝青表處治厚3 cm,基層灰土碎石15 cm,墊層為石灰穩(wěn)定土15 cm。

4.4 堤防橫斷面設(shè)計

4.4.1 加高培厚方案比選

堤防加高培厚采用臨水側(cè)加高培厚。優(yōu)點為新筑土料壓實質(zhì)量可控,防滲體位于臨水側(cè),可減小現(xiàn)狀堤防質(zhì)量不滿足要求的不利影響,利于堤防滲流穩(wěn)定。

4.4.2 堤防橫斷面設(shè)計

4.5 頂沖段防護設(shè)計

河道頂沖段共3處,總長度1.0 km,樁號分別為Z2+590～Z2+950、Z4+260～Z4+600、Z6+500～Z6+800,設(shè)計對其臨水側(cè)進行砌護。

經(jīng)計算,最大沖刷深度為1.79 m。根據(jù)計算結(jié)果,結(jié)合已成工程實例綜合考慮,確定本次設(shè)計沖刷深度取2.0 m。護坡基礎(chǔ)采用格賓石籠(100×100 cm)護腳,深度按灘面以下2.0 m設(shè)計,放置2層,底層寬6 m,頂層寬5 m,呈臺階狀?；\石與護坡空隙采用塊石填塞。

表1 臨水側(cè)砌護型式選擇比較表 100m2

圖1 聯(lián)鎖式生態(tài)砼護坡

圖2 M7.5漿砌石護坡

圖3 格賓石籠護坡

綜合考慮利用當(dāng)?shù)夭牧霞鞍踩?護坡砌護型式可采用聯(lián)鎖式生態(tài)護坡、M7.5水泥砂漿砌石護坡及格賓石籠防護,各方案比較如下:

方案比較詳見表1。綜合從建筑材料、施工方法、工程投資與當(dāng)?shù)鼐皡^(qū)發(fā)展融合性等方面比較,連鎖式生態(tài)護坡具有結(jié)構(gòu)簡單,坡面柔性好,適應(yīng)輕微坡面變形,且投資較省,經(jīng)過護坡材料比選,由表2知,采用聯(lián)鎖式生態(tài)砼護坡結(jié)構(gòu)較為可靠。

5 結(jié)語

北洛河大荔縣段泰山村至蔡鄧村左岸治理工程實施后,提高了堤防抗御洪水的能力,確保了當(dāng)?shù)? 800人口的生命財產(chǎn)安全,保護6 755畝耕地,為大荔縣社會經(jīng)濟發(fā)展提供了防洪安全保障。可促使當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展,實現(xiàn)安居樂業(yè)、長治久安的社會環(huán)境,其社會效益也是十分顯著的。