山区中小河流治理工程规划设计探讨

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  摘要:按照规划,“十二五”期间,全国需要完成5000多条中小河流重点河段的治理任务,涉及8000多个项目,需要治理的河段长度6万多公里,年均需要完成1000多条中小河流,1600多个项目的治理任务,其中大部分位于山区,面对山区地形起伏大,地质结构复杂,河道坡降陡,洪水變幅大,冲刷力强,河道冲淤不平衡等特点,规划治理难度之大,前所未有。
  关键词:山区 中小河流 河道规划治理探讨
  中图分类号:TV85 文献标识码:A 文章编号:
  
  中小河流治理的主要任务是保护河道两侧的城镇、村庄、良田及工矿企业免受洪灾的侵害,其建设重点为河道两侧的堤防建设,河道清淤,生态恢复等,面对山区地形起伏大,地质结构复杂,气候差异悬殊,河道洪水位枯洪变幅大,坡降陡,冲刷力强,水土流失严重等特点。我们只有不断地对山区河道的洪水特性、洪灾类型、灾害成因、治理措施进行认真探索,密切结合工程实际,进行全面统筹规划,合理开发利用河道滩涂,提高土地利用率,减少重复建设项目,把河道治好管好,达到治理河道,防治洪涝,改善生态环境,发展城镇乡村建设的目的。
  山区河道由于集雨面积裸岩多,坡降陡,入渗量小,汇流时间短,水流速度快,挟沙能力强等原因 ,在相同的降雨强度下,地面径流相对较多,冲刷能力强,危害性特别大。轻则河岸坍塌、河床淤塞,重则损毁耕地、冲毁道路、城镇和村庄,直接威胁人民群众的生命财产安全。实践证明,要治理好山区河道,无论在规划设计阶段,还是在实施阶段,都必须根据山区每一条河流的具体情况,如历史洪水、成灾原因、灾害性质、保护对象,地形地质情况等,进行具体分析,统筹兼顾,制定出完整、切合实际的治理方案,达到河道治理事半功倍的目的。在规划治理中要从以下几个方面进行认真研究:
  一、掌握河流特性,统筹兼顾,综合治理
  山区中小河流,水文地质条件复杂。一般情况下,流域面积都比较小,但裸岩多,入渗少,汇流时间短,河道比降大,汛期洪水位暴涨暴落。河岸和河堤承受高水位压力的时间短,但一遇洪水,水流速度快,泥沙多,冲刷力强,对河道和岸坡的稳定破坏较大,轻则冲淤河槽,影响河势稳定,重则冲毁农田和村庄,直接威胁人民的生命财产安全。所以在规划治理中,要因地制宜,综合考虑上下游、左右岸、甚至整个流域的相互关系,统筹规划,综合治理。
  首先,在河道上游采取水土保持措施,封山育林,拦截地面径流和泥沙进入河道。
  其次,在上游河道纵坡比较大、冲刷严重的农村河道,由于污染少,主要采取防冲效果较好、造价比较便宜的工程措施修建堤防和护岸,一般采用浆砌石、干砌石、铅丝石笼结构,这样既可就地取材,节约造价,还可节约坝址占地,少占耕地。而在河道比较平缓的村庄与城镇河道,由于人口密集,经济发达,工矿企业较多,污染对河道影响较大,随着人民群众生活水平的逐步提高,人们对水环境的要求也越来越高,人们渴望见到水清天蓝、绿树夹岸、鱼虾洄游的生态河道,因此,在进行中小河流建设时,应结合市政园林工程,使河道整治工程不仅满足防汛、排洪的要求,同时还应满足生态修复,城市景观,绿化、亮化等其他功能,一般河道规划面积要大,采用复式断面,不仅要有行洪的河道,还应有供游人游玩的滩地,河边带状公园等,这种河道的堤防一般应采用生态型堤防,既采用河道清淤过程中挖取的泥沙筑堤,然后将堤防削成1:3或1:5的缓坡,在上采用反滤结合新型生态建筑材料及植物护坡,使其既美观又具有一定抗冲刷功能。
  另外在进行河道综合规划中,还应充分遵循自然规律,不易过多改变河道自然特性。尤其是对天然河道进行截弯取直和改变河道行洪断面时,往往会有利有弊,要特别慎重。因为河道截弯取直后,会增大河槽比降、流速和水动能,加剧水流对河岸及河槽的冲刷,改变河道行洪断面时,根据洪水流量规划河道的宽窄,在河槽澭水的河段,采取清淤和拓宽等工程措施,虽然可以增大洪峰下泄流量,但同时也会失去天然河道对洪峰的调节作用,增大下游的洪水灾害,往往顾此失彼,造成更大的损害。因此,对河道进行截弯取直和扩宽河道堵口时,必须认真调查,充分研究,结合水能、水文计算成果,客观分析下泄流量和经济损失,采取多方案比较,确定出科学的方案,设计合理的断面尺寸,达到最佳治理的效果。
  二、平面布置问题
  山区河道规划治理中的平面布置,必须做到点、线、面的合理布局,点就是要确定治理的重要河段和重点部位,如城镇、村庄等,采取超出其它河段的防洪标准设计河坝,一般为十到二十年一遇。线就是对河道的岸线、堤线进行统筹布置,调整好河势和流向,充分发挥天然河道的作用,使河岸线平缓、自然,富于变化。面就是本着正确处理兴利与除害、上下游左右岸、整体与局部等方面关系的原则,充分利用已有的护岸工程作为节点,从控制主流摆动,稳定中小河床出发,确定制导线,作为控制河道平面位置的长期目标。
  三、确定堤防的高度和堤身的结构形式
  山区河道堤防的高度和堤身的结构形式,主要应根据保护对象的性质、河道水流特征、洪峰流量及该河段在整条河流中的位置等多种因素确定。要确定堤防的高度,首先应根据堤防保护对象的重要性确定设计洪水标准(根据经验,在山区一般保护对象为5到10年,城镇、村庄、重要工矿企业为10到20年。),然后根据原河道的实际断面,水力要素等,按照设计标准,确定洪水流量和洪水位,再加上一定的堤防安全超高来拟定堤防高度。山区河道水文资料短缺,有的根本无资料。采用经验公式进行设计洪水计算时,其计算成果精度一般较差。实践中常加上历史调查洪水,结合实际,综合平衡考虑。
  山区河道堤身的结构型式,应根据当地的地形地质条件,因地制宜地选取,既要经济合理,又要安全可靠。山区大部分河道内都有泥砂和卵砾石材料,河道两岸岩石分布较多,因此可以就地取材。在结构上首先应选用砂质土堤结构做主体,然后采用植草砖、土工格室结合根系发达的植物护坡,这种结构形式简便,经济、环保,有利于群众施工,但工程量大,占地多,水流条件差,抗冲刷弱。因此在迎流顶冲,冲刷严重的河段,也可采用重力式浆砌石墙结构,但这种结构不环保,造价也较高,一旦破坏,对环境影响较大。
  四、基础处理问题
  山区河流修建堤防,基础是关键,从 多数冲毁的堤防看,与基础处理的好坏直接相关。不少堤防是前一年建成,第二年洪水就掏空堤脚,开始垮塌,形成了年年修堤,连年受灾。所以一般都应把基础超过河道冲刷深度50公分以上,对冲击层较深的河段,基础应深入冲刷层1.5米以上。对排水困难的河段,应运用水下施工技术,同时采用铅丝石笼堤脚防护措施,抗冲和增加堤防稳定性。
  结束语:目前,随着人们生活水平的提高,人们对水环境的要求也越来越高,作为水的输送体,河道能否保持良好的生态发展状况,客观上将直接影响水环境的保护和河道的治理效果。因此,我们在进行中小河流治理过程中,一定要综合考虑,充分尊重自然,树立人与自然和谐,河流回归自然的设计理念,避免天然河道人工渠化,或者采用单一的断面形式,套用设计,给生物的多样性造成毁灭性的灾难。只有这样,我们才能保质保量地完成中小河流治理工作,避免以后的重复建设。
  参考文献:
  1《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)
  2《砌石坝设计规范》(SL25-2006)
  3《堤防工程设计规范》(GB502869)
  4《2012全国河道治理与生态修复技术汇总》
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