深圳市白花河河道防洪治理研究

[摘 要]本文以深圳市白花河为背景，根据水利工程的基础理论和方法，探讨城市河道防洪治理方案，以供类似工程参考。

[关键词]白花河、防洪、河道综合治理

中图分类号：TV87 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0158-02

一、工程概况

白花河位于深圳市光明新区和宝安区，源于禾槎涧水库库尾和畔坑水库的发源地打石窝，由西南流向东北转而由西向东，流经光明农场的搞树排村、白花村，观澜街道的樟阁村，穿越梅观高速公路，在陂头吓新村南接纳大水坑河支流后，继续向东在企坪村东南汇入观澜河。流域面积36.28km2，其中城镇面积1.07km2，蓄水工程控制面积7.09km2，河长17.32km，平均比降3.8‰。白花河地形地貌属低山丘陵区，河谷呈“V”字型，属山区性雨源型河流。径流量和洪峰均与降雨量和降雨强度密切相关，洪水暴涨暴落。上游植被覆盖率为中等，中下游森林植被覆盖较差，加之土地开发剧烈，水土保持措施不足，水土流失极为严重，河水含沙量较大，河床逐年淤浅，河滩地被不断挤占，泥砂淤塞，加剧洪涝灾害。因此，探讨白花河防洪治理方案应用研究显得十分重要。

二、防洪治理原则

统一设计，分步实施的原则。对全河段按不同的功能进行定位、设计，以便设计理念能够贯彻始终，使河道设计统一、和谐，同时控制河道建设管理用地，建设按轻重缓急分期实施。结合白花河防洪现状，防洪工程总体方案布置如下：本河道防洪主要是河道两岸的挖深拓宽及护岸改造，沿岸已存在挡墙，在挡墙无安全隐患且河道断面满足50年一遇防洪标准的情况下，可保持现状挡墙不变；在现状断面不满足50年一遇防洪标准，河道存在不同程度的阻水的情况下，将现状挡墙拆除，与河道周围现状相结合，适当拓宽，并选取合适的护岸结构；在现状整治河道断面满足50年一遇防洪标准，只是挡墙高度不够时，可采取在挡墙上面加挡板的型式。

三、防洪工程计算

（1）白花河水面线推算

①起推水位

本次设计范围包括由白花河光明新区观澜交界处至禾搓涧水库入排洪渠汇入处，全长4.6km白花河干流河道以及畔坑水库排洪渠、禾搓涧水库排洪渠共长0.8km的整治。

根据本河流的实际情况，水面线的计算采用从下游向上游推算。起始水位由观澜河在白花河汇入处的水位确定，根据上面复核，观澜河在白花河汇入口处50年一遇的水位为31.90m。

②河道糙率

河道糙率根据《水力计算手册》所列河道糙率取值范围，结合考虑白花河各实际断面情况进行分别确定。糙率取值范围为0.0225～0.035。

③河道断面

白花河光明新区段河道现状断面和地形图采用2010年1月深圳市广汇源水利勘测设计有限公司测量队修测成果。

④河道纵坡

河道的纵向底坡，基本上沿现有河道底部深泓线高程的变化趋势，依据河床地面变化确定纵坡，满足水流纵向平顺。设计纵坡取值范围为0.003～0.008。

⑤主要阻水建筑物的壅高值

桥梁壅水值按有关水力学公式计算；当桥孔过水总面积与河道过水断面面积之比大于0.95时，其壅水值可忽略不计。水面线计算考虑桥梁的阻水，因现有的桥梁均需拆除重建，设计单跨，不存在阻水，因此在计算水面线时不考虑其壅高值。

⑥计算方法

设计洪水水面线计算采用广东省水利厅建设管理中心和广州沃亚软件有限公司联合开发的《水文水利设计计算软件平台HydroLa》水面线计算模块进行。从下游起始断面向上游分段计算，该程序按伯努利能量方程，建立计算河段前后两个断面的能量关系式，推算断面的水位。

（2）设计堤顶高程

白花河的堤顶高程按下式计算确定：堤顶高程=设计洪水位+堤顶超高

式中：“设计洪水位”由水面线计算确定。堤顶超高包括风壅水面高度、波浪爬高和安全加高。

① 风壅水面高度按下式计算：

式中：e―计算点的风壅水面高度（m）；K―综合摩阻系数，可取K=3.6×10-6；

V―计算风速，按计算波浪的风速确定；F―由计算点逆风向量到对岸的距离（m）；

d―水域的平均水深（m）；β―风向与垂直于堤轴线的法线的夹角（度）。

②波浪爬高按下式计算：

当m=1.5～5.0时，按下式计算：

当m≤1.25时，按下式计算：

KV―经验系数，可根据风速V（m/s）、堤前水深d（m）、重力加速度g（m/s2）、组成的无维量V/，查《堤防工程设计规范》表C.3.1-2确定。

Kp―爬高累积频率换算系数；对不允许越浪的堤防，爬高累积频率宜取2%，对允许越浪的堤防，爬高累积频率宜取13%；m―斜坡坡率，m=ctga，a为斜坡坡角（度）；―堤前波浪的平均波高（m）；L―堤前波浪的波长（m）；R0―无风情况下，光滑不透水护面（K=1）、=1m时的爬高值（m）。

根据计算，综合取堤顶超高为0.5m。当现状堤顶高程高于设计堤顶高程时，取现状堤顶高程为设计高程。

四、防洪工程布置及主要建筑物

（1）防洪工程布置

根据所选定的河道轴线、河道断面型式及水生态修复措施，结合河道两岸现状，确定该工程的总体布置为：河道禾搓涧水库排洪渠开始至白花河光明-宝安交界处，改造长度5.49km，改造河道基本沿现有河道中心轴线布置，适当拓宽、挖深并加高加固堤防，为满足沿河农田灌溉需求，拟在农田段修建四座壅水建筑物。具体布置如下：

光明新区与宝安区交界处～白花村2桥：主要是现状河道的扩宽、生态改造。平面布置基本上按老河道走向，清除河底淤泥。左右两岸利用现有空间扩大河道断面，在有空间可以利用的一岸设置高宽1m的石笼挡墙台阶亲水平台，形成复式断面，平台以上按1：1.5进行放坡，坡面种植灌木、草本植物，与原有种植、河边的山景形成丰富的河岸景观，坡顶地带种植乔、灌木及草本植物。岸边有重要建筑物的直立挡墙保留，种植爬滕植物，营造绿色墙面，墙顶种植乔、灌木形成绿化景观带。变电站原箱涵改造扩大作为行洪箱涵，涵前设置10m宽，2m高水力自控翻板闸，东侧设置一处生态沉淀池，对上游污水厂的尾水及上游段未拦截的少量污水有一定的净化作用。

白花村2桥～富民大道箱涵段：主要是现状河道的扩宽、生态改造。平面布置基本上按老河道走向，右岸利用现有空间扩大河道断面，重新修建挡墙，墙顶地带种植乔、灌木及草本植物，左岸挡墙重建，墙顶设置人行走道及绿化带。两岸设置景观节点，增设路灯，改变现状单调、人河隔离的现象。

富民大道箱涵～禾搓涧水库桥段、库坑坡老村桥～丰盛钢管厂桥段：该段主要现状河道的防洪改造，将阻水的涵管改造成满足设计洪水要求的箱涵，观光公路段河道坍塌挡墙进行修复，河道清淤等。

晋荣水泥搅拌公司前的三角形滩地改建成水景节点，同时可对上游污水有一定的沉淀、净化作用。

（2）主要建筑物

①河道堤防断面设计。白花河属于雨源性河流，其径流、流量和洪峰均与降雨量、降雨强度密切相关，洪水暴涨暴落特点明显。流域内雨量丰沛但年际变化较大，年内雨量主要集中在4～9月，约占全年平均降雨量的85%。河道在汛期降雨期间流量大，水位高，枯水季节河道流量小，水位低。因此，为尽量提高空间利用率，河道断面尽可能采用具有平台的复式断面的结合形式。

本工程河道水力计算主要公式是：

式中：R为水力半径，以m计；n为粗糙系数。

结合河道堤防的现状，在满足行洪的前提下，选用不同的断面形式。设计横断面大致分为三种形式：矩形断面、半矩形半梯形断面和复式梯形断面。梯形断面建造高约1m的石笼挡墙台阶为亲水平台，1m常水位以上按1：1.5或1：2放坡改造成梯形复式断面；对于半矩形断面，局部保留的挡墙仅做堤顶绿化改造，间种乔、灌木、垂挂植物等；对于矩形断面，挡墙顶可做堤顶绿化改造或者修建花槽，间种乔、灌木、垂挂植物等。背水坡采用草皮护坡，外坡脚设0.5×0.5m浆砌石排水沟。

在修筑堤防时应作好地基处理，包括清除基础表面的杂草、树根、淤泥、腐植土等，并将地基平整压实。筑堤土料应采用砂质粘性土为宜，施工时要做到层土层夯，在筑够大于堤防设计断面后，再行削坡及护砌，以确定堤防的坚固和稳定。

②堤顶道路。堤顶路面结合巡堤路的要求设计宽4m，堤顶道路拟采用沥青混凝土路面100mm+200mm的6%水泥石粉渣垫层，另对现有破坏的路面按原250mmC25砼修复，路面下设置厚200mm的6%水泥石粉渣垫层。结合《深圳市人民政府关于印发深圳市绿道网规划建设总体实施方案的通知》（深府（2010）77号）文的要求，道路外侧设置宽约1.2m的林荫林，植林荫路树，渲染林荫效果。

③穿堤排水涵。排水涵的型式主要为φ1000圆涵，新建涵闸根据实地调查进行布置，对无特殊要求的地方，平均按间距300m预留排水涵，新建排水涵共22座。

④下河道路、爬梯。下河道路和爬梯沿白花河左右两岸设置，间隔100m，左右错开。

⑤桥涵工程。

本工程桥涵水力计算的主要公式是：

式中：ε、分别为侧向收缩系数和流速系数。

本段河道上现有行车砼桥梁11座（其中农桥5座）、人行便桥4座，15座桥梁由于桥体阻水以及河道拓宽，均需拆除。白花河本段基本处于生态控制区内，无道路规划。考虑居民日常交通、基本农田运输以及河道巡查管理、防汛抢险的需求，其中9座需重建。

⑥箱涵工程。变电站箱涵净空尺寸为4×3.3m，箱涵入口处设置了堰体雍水，严重阻水，此处靠近变电站，若发生洪涝灾害将会危及光明新区电力的供应以及公共设施的安全，因此改建该处箱涵为4.5m4.0m双孔箱涵。施工基坑靠近变电站边坡处设置钢板桩支护。

五、结语

综上所述，本文通过对河道清淤、扩宽挖深、改造堤岸和阻水建筑物的工程措施来满足防洪要求，使白花河达到50年一遇防洪标准。

参考文献

[1] GB50286-98.堤防工程设计规范.

[2] GB50201-94.防洪标准.

[3] CJJ50-92.城市防洪工程设计规范.