浅谈高台县西腰墩水库至侯庄村段黑河河道治理措施

摘要：本文通过对高台县西腰库水库至侯庄村段黑河河道治理研究，对其周围地段特点进行分析，进行了多方案的研究对比和选择，最终采用铅丝笼块石护面、铅丝笼块石基础护砌，配合砂砾垫层的防冲刷，河床以下铅丝笼块石施工时基础底部水平铺砌，运行时基础护砌随着冲刷深度加深而自沉的治理措施。此方案有效改善项目区防洪现状，提高防洪能力。

Abstract： This paper studies the treatment of Xiyaodun Reservoir in Gaotai County to Heihe Channel in Houzhuang Village Section， analyzes the features of its surrounding area. Multiple plans are compared and finally the treatment measure is to adopt galvanized iron wire， lead wire cage stone cage stone surface protection base built by laying bricks or stones， cooperated with gravel cushion scour prevention； the base bottom is paved horizontally in the construction of lead wire cage stone under the riverbed； in running the base built by laying bricks or stones drop with scour depth deepening. This method can effectively improve the flood control situation in the project area and improve the flood control ability.

关键词：铅丝笼块石；柴草；防洪

Key words： lead wire cage stone；straw；flood control

中图分类号：TV85 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）04-0235-03

0 引言

高台县西腰墩水库至侯庄村段河道由于防洪设施缺乏，抗洪性能差。在枯水、中水时河水不断侵蚀河岸，岸线外移，岸边土地不断被河道侵占，洪水时，河水上岸淹没冲毁房屋、农田，给沿岸群众造成很大损失。由于河道堤防工程缺乏，河道岸坡侵蚀严重，沿岸人民群众为了保障工程设施和耕地家园安全，多年来，治河不止，与洪水进行坚持不懈的斗争。

为保障沿岸耕地和人民群众家园安全，减少损失，在治理方案上选择铅丝笼块石夹柴草护岸，防护结合、软硬相容、控导水流与硬化防护统一，为黄土高原内陆河河道治理技术方案选取方面提供了有力的技术创新。

1 工程概况

黑河是我国西北地区第二大内陆河，发源于青海省祁连山区，流经青海、甘肃、内蒙古三省（区），干流全长928km，流域面积约11.6万km2。莺落峡至正义峡段为黑河中游，流域面积2.56万km2，河道长204km，河道比降1/500～1/1000，这里光热资源丰富，昼夜温差大，是甘肃省重要的灌溉农业区，也是黑河径流的主要利用区。

2 水文、气象

项目区具有典型的大陆性气候特征。气候干燥，降雨稀少，蒸发强烈，光照充足，热量丰富，昼夜温差大。高台县历年平均气温为8.1℃，极端最低气温为-30.6℃，极端最高气温为40℃，多年平均降水量为112.3mm，降水量年际变化大，年内分配不均，降水量主要集中在6月～9月，占全年降水量的74%，多年平均蒸发量为1976mm，多年平均风速为2.0m/s，历年最大风速为25.7m/s，历年汛期最大风速平均值为17.4m/s，最大冻土深113cm。

本次治理河段年径流量直接取正义峡水文站设计值。即年径流为10.2亿m3，多年平均流量32.2m3/s。通过频率分析计算，10年一遇设计洪峰流量为869～857m3/s。

3 工程地质

①工程区地层岩性为第四系冲洪积砂壤土、中细砂、中粗砂和砾砂等，自上游至下游颗粒由粗变细。

②工程区地震动峰值加速度0.15g，地震动反应谱特征周期0.40s，相对地震基本烈度为Ⅶ度。工程区为季节性冻土，最大冻土深度113cm。

③工程区河段地表河水与地下水对普通砼均具硫酸盐弱腐蚀性。建议堤防基础设计中应采取相应处理措施。

④冲刷深度计算中，护岸下段堤基砂层偏高，属冻胀性土。建议堤防设计中应采取相应的防冻胀处理措施。

4 河道现状

本次治理河段范围为高台县黑河西腰墩水库至侯庄村段，河段总长62km，以西腰墩水库处为起始桩号黑高21+425，侯庄村八社为终点桩号黑高83+426。

设计治理段左岸始于西腰墩水库处，于白家明塘水库处结束，主要保护对象为宣化镇和罗城乡的13个村共1.61万人、13.02万亩耕地及黑泉干渠、高填方渠道、后头湖水库；右岸始于双丰引水口门处，于侯庄村结束，主要保护对象为合黎乡和罗城乡10个村共0.7万人、5.45万亩耕地及双丰干渠、胭脂干渠、镇鲁干渠、侯庄干渠。

治理段河道平面有弯曲，属游荡型河段，河床宽约347～902m。该段河床宽浅，顺直段较长，河床下切深度0.3～1.6m，发育有河心滩，两岸为一级阶地，略高出河岸，阶面平坦开阔，部分已垦为耕地。河道两岸有村庄、耕地、渠道、林草地及荒地，主要利用岸边自然土坎挡水，土坎平均高0.8～1.1m。两岸岸坡冲刷淘蚀严重，部分岸坡已经坍塌。

5 工程建设内容

工程建设内容主要是新建护岸53.365km，如下所述：

①新建护岸左岸9段，总长为32.719km，分别布置在桩号黑高左16+728～22+638、黑高左22+870～24+521、黑高左24+810～32+220、黑高左32+250～34+594、黑高左34+594～37+642、黑高左44+844～46+242、黑高左46+288～48+288、黑高左50+948～53+252、黑高左57+716～64+370。

②新建护岸右岸12段，总长为20.646km，分别布置在桩号黑高右黑高右26+126～27+593、黑高右27+710～30+115、黑高右31+755～35+555、38+334～39+330、黑高右39+680～40+826、黑高右43+136～45+350、黑高右45+878～46+252、黑高右53+470～55+550、黑高右61+840～63+824、黑高右67+658～68+642、黑高右68+792～69+362、黑高右71+368～73+994。

6 堤防结构方案比选

根据护砌材料的不同可有以下三种方案进行比较。

方案一：柔性衬砌（铅丝笼块石夹柴草护坡、铅丝笼块石夹柴草基础）；方案二：刚性衬砌（C20细粒砼砌石堤防）；方案三：刚性衬砌（C20砼堤防）。

本次设计推荐方案一，即柔性衬砌，铅丝笼块石夹柴草护砌方案。堤防护砌方案比选详见表1。

7 护坡方案比选

根据2014年12月13日专家审查意见，建议研究河床面以上铅丝笼块石下铺设土工织物做为反滤的可行性和合理性。甘兰水利水电建筑设计院对项目区和周边县市已建工程进行了调查研究和分析对比。

黑河干流高台段工程地质情况和黑河干流金塔鼎新段类似。甘兰水利水电建筑设计院与业主进行了深入讨论，最后达成共识，决定借鉴黑河干流金塔鼎新段工程的成功经验。本次河道防洪治理采用铅丝笼块石夹柴草的设计方案。同时考虑到护坡地基处理问题，又做了护坡方案比选。

方案一：护坡采用铅丝笼块石夹柴草+砂砾垫层（图1）

根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）附录B反滤层设计 ，被保护土为无粘性土，反滤层的级配按式（B.0.4-1）、式（B.0.4-2）确定：

D15/d85≤4～5 式（B.0.4-1）

D15/d15≥5 式（B.0.4-2）

式中D15―反滤料的粒径，小于该粒径的土重占总土重的15%；d15―被保护土的粒径，小于该粒径的土重占总土重的15%；d15=0.22mm。d85―被保护土的粒径，小于该粒径的土重占总土重的85%；d85=0.34mm。

经计算，D15在1.1～1.7mm之间，通过试验确定粒径在1.5～30mm之间。

方案二：护坡采用铅丝笼块石+保护层+土工布（图2）

根据《土工合成材料短纤针刺非织造土工布》（GB/T17638-1998）及实际情况，选择反滤用的土工布型号，最后选定SNG250-6涤纶针刺非织造土工布，单位面积质量250g/m2，幅宽6m。技术参数为：厚度≥2.1mm，断裂强度≥8kN/m，CBR顶破强力≥1.2kN，撕破强力≥0.2kN。

方案比较：根据多年已建防洪工程经验，方案一虽然施工难度大，施工进度慢，但是安全性能好，易于维修，工程寿命长，投资小。因此选择选择方案一。

方案比选详见表2。

8 堤身结构设计

工程设计借鉴了黑河干流金塔鼎新段河道治理工程的成功经验，采用铅丝笼块石护面、铅丝笼块石基础护砌。河床以上铅丝笼块石厚度为0.3m，砌至堤顶，下设30cm厚砂砾垫层（d=1.5～30mm），河床以下采用铅丝笼块石护砌，铅丝笼块石厚度为0.7m，施工时基础埋深1.7m，坡比1：2.25，底部水平铺砌，运行时基础护砌随着冲刷深度加深而自沉，总深度满足护岸基础埋深1.9m（以深泓高程起算）的要求。

铅丝笼采用8#铅丝编织而成，8#铅丝直径是4.064mm，铅丝笼护面尺寸为2.0m×1.0m×0.3m，基础尺寸为2.0m×1.0m×0.7m，笼与笼之间采用铅丝绑扎连接牢固，铅丝笼之间应互相错缝摆放整齐，笼内应填放直径为200～300mm的块石或卵石。铅丝网编织尺寸是150mm×150mm。

9 施工程序

铅丝笼块石夹柴草护面、铅丝笼块石夹柴草基础，护岸主要施工工序是基础砂土开挖―埋设铅丝笼块石夹柴草基础―基坑砂砾土回填―护岸边坡修整―铺设砂砾石垫层―铅丝笼块石夹柴草护面―岸顶整平―清理现场―完工待验。

10 结论及建议

工程设计借鉴了黑河干流金塔鼎新段河道的成功经验，采用铅丝笼块石护面、铅丝笼块石基础护砌，配合砂砾垫层的防冲刷，河床以下铅丝笼块石施工时基础底部水平铺砌，运行时基础护砌随着冲刷深度加深而自沉的治理措施。设计项目技术可行，经济评价指标优越，具有较好的经济、社会和生态效益。工程实施后，将有效改善项目区防洪现状，提高防洪能力，为项目区稳步发展和西部大开发创造一个安定的自然环境。

参考文献：

[1]甘肃省黑河治理工程可行性研究报告[R].甘肃省张掖市甘兰水利水电建筑设计院，2011，12.

[2]黑河张掖市高台县水库至西腰墩水库至刘家深湖水库段防洪治理工程初步设计报告[R].

[3]黑河张掖市高台县刘家深湖水库至侯庄村段防洪治理工程可行性研究报告[R].

[4]河道管理范围内建设项目管理有关规定.

[5]GB50707-2011，河道整治设计规范[S].