论大桥水库灌区一期工程左干渠龙口河暗渠段河道治理

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摘 要：龙口河与大桥水库灌区一期工程左干渠交叉处的暗涵工程造成龙口河暗渠上游河道严重淤积，为保障暗渠上游两岸居民和大桥水库灌区一期工程左干渠的安全，防止随着洪水携带泥石流对两岸农田、农舍的冲刷，堵塞渠道。采取疏导洪水，拦截部分泥沙，稳固河床的方式对左干渠跨龙口河河段进行治理。

关键词：龙口河暗渠；治理方案；防洪堤；拦沙坎；

中图分类号：TV147文献标识码： A

1工程概况

龙口河为安宁河左岸一级支流，发源于喜德县红莫镇，流域分水岭最高海拔高程2516m，河流由东向西流，经喜德红莫镇博中村，西昌市兴胜乡花园村、李家铺子、仇家屯汇入安宁河。流域东北高西南低，呈长条形，平均宽度约2km左右，水系不发育。龙口河与大桥水库灌区一期工程左干渠交叉处为暗涵工程，工程命名龙口河暗渠，建成于2006年5月。龙口河暗渠以上控制集雨面积8.9km2，河长6.89km，平均比降为147‰。龙口河为泥石流河道，多年来暗渠上游河道严重淤积，河床宽度24～45m，暗渠下游河床较上游窄，宽度仅12m。多处河道高于两岸村庄和农田，严重危及大桥水库灌区一期工程渠道及龙口河两岸农舍的安全。为保障龙口河暗渠上游两岸居民和大桥水库灌区一期工程渠道的安全，必须对河道进行治理。笔者就河道治理方案进行论述。

2工程建设条件

2.1水文条件

龙口河流域无水文资料，特别是无长系列实测的洪水资料。龙口河小流域的设计洪水采用设计暴雨途径推求。由于龙口河为泥石流河道，采用中科院成都地理所的研究公式进行高含沙洪峰修正。

龙口河整治河段洪水成果表

表1

河流 项目 Qp(m3/s)

P=1% P=2% P=3.33% P=5% P=10%

龙口河 修正前流量 51.0 44.6 40.0 36.3 30.0

修正后流量 73.2 64.0 57.4 52.1 43.0

根据中华人民共和国国家标准《防洪标准》（GB50201-94）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）、《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）、《堤防工程设计规范》（GB50286-98），结合《四川省凉山州大桥水库灌区漫水湾渠首及左干渠工程初步设计报告》（四川省水利水电勘测设计研究院）,左干渠渠系建筑物重现期采用10年一遇。相应的设计洪水流量43.0m3/s。

2.2地质条件

龙口河暗渠位于龙口河中上游，地表覆盖第四系全新统冲洪积的含土块碎石层，结构松散至稍密，岩性以砂岩为主，次为泥岩，推测堆积层厚度大于10m。暗渠上游河床两岸为冲洪积的含土块碎石层。上部结构松散，厚1.5m左右，下部结构稍密～密实的块碎石土或含碎石土，承载力能满足堤防工程设计要求。

3治理方案

龙口河工程治理的主要目标是保障暗渠上游两岸居民和左干渠的安全，防止随着洪水携带泥石流对两岸农田、农舍的冲刷，并将洪水归槽，以免进入左干渠，堵塞渠道。

根据治理目标，本河段的治理以疏导洪水，拦截部分泥沙，稳固河床的方式来达到治理的目的。主要措施包括：1、新建暗渠上游两岸防洪堤1448.17m并对治理河道段进行疏浚排导洪水；2、暗渠上游设置2道拦沙坎稳固河床，拦截部分泥沙。

3.1防洪堤

（1）堤距确定

龙口河堤防的堤距根据治理河道上、下游的天然河道宽度及暗渠附近的原有堤防的堤距综合确定，龙口河治理段上游河道平均宽度26.0m，暗渠下游河道宽度12.0m。采用阿尔图宁公式进行稳定河宽计算，稳定河宽为13.4m，由于龙口河为泥石流河道，考虑暗渠上游为河道上游的泥石流滞留区，综合确定龙口河堤防设计堤距30.0m。

（2）堤线布置

河堤布置原则是：

a、考虑各流域天然河道走势，堤防建成后使各河道尽量河势顺直，以利行洪；

b、在确保河道安全行洪前提下,采用合理的工程量以节省投资；

c、尽量少占或不占农田，使河堤布置与规划的建设有机结合；

d、对已成堤，凡达不到质量标准的，应加固、加高。加固包括基础加固(或护脚防冲)和护面防渗等；

e、除目前行洪外，还要考虑河道演变，应留一定的余地。

由于龙口河暗渠的阻挡，暗渠上游河道淤积，下游河道冲刷，河道淤积段河床与两岸农田高程相差无几，堤防的右岸起点选择在河道淤积末端，天然河道成型，两岸有明显的陡坎处，暗渠上游的左岸有一突出的山嘴，山嘴上游无村庄，仅有少量农田。考虑龙口河的河道特性，山嘴以上的左岸作为泥石流的滞留堆积区域，因此，左岸起点选择在与山嘴相接处。暗渠下游的河道狭窄，两岸为高达2.5～3.0m高的陡坎。为避免暗渠下游两岸的陡坎受洪水冲刷而垮塌，保护左干渠暗渠，末点选择在暗渠下游40m处的河床变宽处。

堤线布置无控制性因素，根据天然河道走势与左岸的山嘴布置堤线。左右岸相对应。根据布置，治理段内防洪堤总长1448.17m，其中左岸长523.61m，右岸长924.56m；暗渠上游为堤防，暗渠下游为护岸。

(3)堤型选择

防洪堤的型式有斜坡式、直立防洪墙和直斜复合式。根据其它中小河流修建堤防的类似经验及初拟断面很容易得到斜坡式堤型是最经济的堤型。初拟本工程堤防断面为砂卵砾石碾压堤体，C20砼结构护面。

本工程河段内堆积大量的砂卵砾石层，填筑材料丰富、运距短；根据地质资料显示，满足填筑堤身的要求。根据就地取材的原则，本工程堤体采用砂卵砾石碾压堤体。

由于本工程区块石料＞150mm粒径漂石含量较少，为尽量减小工程投资，对护面结构型式进行比较。方案一：采用C15细石砼砌块石结构护面型式；方案二：采用0.12m厚C20钢筋砼结构护面型式；方案三：采用0.2m厚C20砼结构护面型式。

方案一为C15细石砼砌块石护面，外坡比为1：1.0，底厚为0.5m，顶厚为0.3m。趾墙采用C15细石砼砌块石结构，趾墙底宽0.5m，高0.5m。由于本河段块石量少，工程所需块石量较大并需到安宁河沿途采沙场购买。

方案二为C20钢筋砼护面，坡比为1：1.5，为便于施工，采用等厚护面，厚度为0.12m，用Φ8@200钢筋拉结。趾墙采用C20砼浇筑，趾墙厚0.5m，高0.5m。所需钢筋在西昌市就近购买。

方案三为C20砼护面，坡比为1：1.5，厚度0.2m。趾墙采用C20砼浇筑，趾墙厚0.5m，高0.5m。此方案砼所需骨料需在安宁河沿线各料场购买。

防洪堤工程护面结构方案比较表

表2 单位长度：m

序

号

项目名称 单

位 单价 方案一 方案二 方案三

数量 合价 数量 合价 数量 合价

1 堤身填筑 m3 20.26 6.1 123.58 6.1 123.58 6.1 123.58

2 C15细石砼砌块石 m3 233.04 2.5 582.6

3 C20砼 m3 299.81 1.2 259.77

4 C20钢筋砼 m3 385.67 0.7 251.07

5 普通标准钢模板 m2 53.15 5 265.75 5 265.75

6 钢筋制安 kg 7.35 10.5 77.18

7 合计 706.18 717.58 649.10

由表2可见，方案一采用C15细石砼砌块石护面单位长度护面造价为706.18元/m，比方案三高57.08元/m，且块石需外购。方案二采用厚度为0.12m的C20钢筋砼时单位长度护面造价为717.58元/m，比方案三高68.48元/m。方案三采用厚度为0.2m的C20砼时单位长度护面造价为649.10元/m。

C20砼结构护面型式为设计成熟、施工方便快捷、运行效果较好的一种护面型式，其造价也是相对偏低的，最终确定C20砼结构护面的方案。

(4)堤防结构设计

堤防全部采用C20砼等厚护面的碾压砂卵石堤型。堤顶宽度为2.0m，堤顶为泥结石路面，堤身直接填筑至设计堤顶高程，根据设计洪水和河道比降，按明渠均匀流计算得出，设计洪水时，过水断面水深0.8m，校核洪水时，水深1.0m，考虑河道在运行过程中的河道淤积，设计堤防高度2.2m。

堤身迎水面采用C20砼护面，护面厚度0.2m，护面每间隔10m设一条沉降缝，缝宽2cm，用沥青杉板填塞。护面迎水面按1：1.5的坡度延伸至下部趾墙。堤防背坡回填坡度为1：1.5。

堤防堤体一部分为保留原生的砂卵石层作为堤体的一部分，清除表面的不符合要求部分。符合要求的原生砂卵石层低于堤顶以下0.55m的采用碾压砂卵石填筑。每层砂卵石的铺填厚度为0.6m。铺料宽度超出填料体边界0.3m。

暗渠下游为护岸，根据设计洪水、河道比降和河道宽度，按明渠均匀流计算得出，设计洪水时，过水断面水深1.1m，校核洪水时，水深1.25m，设计堤防高度2.0m。

护面采用C15细石砼砌块石砌筑，0.5m等厚的斜坡式护面，迎水面边坡1：0.3，堤脚趾墙采用C15细石砼砌块石一体构造，

(5)堤基处理

堤防地基均为第四系全新统砂卵砾石层及含漂石砂卵砾石层，属稍密～中密结构，地基承载力0.25-0.4MPa，满足设计承载力要求。

冲刷深度计算根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98），经计算，龙口河治理河段冲刷深度为0.36～0.78m。

由于龙口河暗渠上游河道为淤积河道，该段堤基开挖至河床以下1.2m，基础埋深1.2m，基槽底宽1.1m，边坡开挖坡度1：1。趾墙采用C20砼浇筑，底宽0.5m，高0.5m。暗渠下游河道堤防基础埋深1.5m。趾墙宽0.8m，高0.5m，基槽采用砂卵石回填。

(6)稳定计算

a、渗流稳定计算

由于该堤防所处地层为砂卵石层，而堤防背水侧堤脚与设计洪水位高差

b堤坡稳定计算

计算方法：依据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）和《碾压式土石坝设计规范》（SL27448-2001）规定，防护堤采用瑞典圆弧法进行计算。

计算工况分为

① 完建期

② 设计洪水位

③ 设计洪水位一日骤降1m

④ 常水位加地震

计算成果及其分析：本工程防洪堤虽堤体较长，但各段堤基的地形、地质条件相似，只是河道主流位置不同，根据河道主流与堤岸的相对位置，选取了四个断面进行碾压堆石防洪堤堤坡稳定计算，计算成果见表3。

土堤抗滑稳定计算成果表

表3

序号 计算断面 计算工况 备 注

正常情况 非常情况

完建期 设计洪水期 河水位骤降1m 常水位加地震

1 堤左0+255.00 1.70 1.85 1.36 1.19

2 堤左0+500.00 1.61 1.78 1.25 1.13

3 堤右0+450.00 1.66 1.81 1.31 1.16

4 堤右0+900.00 1.71 1.83 1.33 1.18

注：表中数值为瑞典圆弧法的计算成果，正常情况允许安全系数Fs=1.15；非常情况允许安全系数 Fs=1.05。

从表3的计算结果可以看出，土堤边坡整体稳定性在各种工况下均满足规范要求。其中在完建期和设计洪水期安全系数较大，土堤较为安全；在河水位骤降时，安全系数均大于规范允许的1.1,5，在地震情况下，安全系数均大于非常情况允许安全系数1.05，可见土堤采用该断面满足经济技术要求。

经对设计堤防进行整体稳定分析结果表明，在地震情况下安全系数最小，其安全系数为1.13，大于规范允许最小值1.05，满足规范要求。

3.2河道疏浚

为了方便行洪和有利于堤防工程的运行，需按要求进行疏浚。

河道疏浚的模式及基本原则为：

（1） 尽量使分汊水流归并，形成单一主流；

（2） 尽量利用现状主河槽，通过适当疏浚开挖措施，对单一主流贯彻弯道整治的原则，形成弯弯相连的、良好的易于控制的河势，来维持河道稳定。

龙口河暗渠上游河道淤积严重，淤积物均为砂卵石。由于泥石流堆积体拥塞河道严重影响河道行洪。每到雨季，洪水经常漫过河岸，淹没河道两岸的农田，对沿河两岸的居民生命财产安全造成极大威胁。因此，本阶段拟对治理河道进行疏浚。根据水文计算，该段河道疏浚宽度确定为30m，为使水流归槽，疏浚河道断面采用梯形复式断面，疏浚河道河心宽度为10m，河心两边各10m宽河道疏浚坡度为1：10，河道两岸边坡采用1：1，根据河滩地上下游河道高程确定疏浚开挖深度，平均疏浚深度为0.6m。疏浚料用于两岸堤防的堤身填筑。

3.3拦沙坎

龙口河为泥石流河道，暗渠上游河道特性为小洪水河道淤积，大洪水时发生稀性泥石流对河道进行冲刷，在龙口河暗渠上游段内设置2道拦沙坎，平时拦截部分上游泥石流，大洪水时防止洪水对河道的冲刷以保证两岸防洪堤安全。

拦沙坎的设置根据河道比降、堤线布置、两岸地形情况综合确定。拦沙坎高2.2m，埋置深度1.4m。河底梁为顶宽0.5m，底宽1.0m的复式断面，坎顶高于该处河床0.8m。C20砼浇筑，砂卵石回填。

4结论

通过工程措施的处理，将达到保障暗渠上游两岸居民和灌区一期工程左干渠的安全，防止随着洪水携带泥石流对两岸农田、农舍的冲刷，避免龙口河洪水携带大量进入左干渠，堵塞渠道的治理目标。工程的实施，保护了暗渠上游河道两岸人民群众的生命财产安全，保障了左干渠的通畅和下游的农田灌溉及工业用水。为建设和谐社会和建设美丽富饶、文明和谐的安宁河谷打下坚实基础。

参考文献

(1) 《防洪标准》（GB50201-94）；

(2) 《堤防工程设计规范》（GB50286-98）；

(3) 《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）；

(4) 《水工混凝土结构设计规范》（DL/T5057-1996）；