泽州县长河河道治理工程堤防设计分析

泽州县长河河道治理工程堤防设计分析简述了长河的概况，从堤防型式的选择、堤防高度的确定、堤防稳定计算以及堤脚防冲措施等方面，介绍了河道治理中的堤防设计。

标签：长河；河道治理；堤防设计1 河道概况长河是沁河的一级支流，属黄河水系，发源于长河村西的五龙山和榆树坪一带，在阳城县与泽州县交界处的西龙村下汇入沁河，全长48.7km，全流域面积317km2。

长河河道在万里水库至川底村之间河段全长16807m，在流经村镇及与公路并行的河段，曾修建过河堤，修建的堤防一定程度上起到了护镇、护村和保地的作用，但由于长期重建设、轻管理，造成工程老化失修损坏严重。

经统计：全部河道未治理长3931m，已治理河道长12876m（其中，左右两岸均治理的河段长8895m，仅有一岸治理的河道长3981m），现状有堤防河岸长21771m，堤防不成型河岸长11843m。

2 工程任务及规模本次河道治理的范围上至万里水库下至川底村，河道长16.807km，本次工程的主要任务是对未治理的长河河道进行治理，对已经治理但不能满足防洪要求的河道进行河堤加固。

根据《防洪标准》（GB56201-94），长河流域沿河两岸村镇人口低于30万人，工矿企业基本属于小型，防洪等级标准属4～5等，重现期适合采用10年～20年一遇。

本段治理河道区间内有长河水库（桩号4+376～桩号6+338），并在桩号2+784、10+014、13+264和桩号18+769处依次有中村河、刘村河、拐河、马坪头河四条较大支流汇入，所以将此段河道分五段。

万里水库至中村段（桩号0+000～2+784）河道经过多为乡村、耕地，采用10年一遇的设计洪水；中村至长河水库段（桩号2+784～4+376）途径下村镇，河道周边有多个乡镇工矿企业，采用20年一遇的设计洪水；长河水库至史村段（桩号6+338～10+014）河道周边有多个乡镇工矿企业，采用20年一遇的设计洪水；史村至河底村段（桩号10+014～13+264）河道经过多为乡村、耕地，采用10年一遇的设计洪水；河底村至川底村段（桩号13+264～18+769）途径东沟镇，河道周边有多个乡镇工矿企业，采用20年一遇的设计洪水。

3 水文地质情况3.1 水文根据《山西省暴雨洪水计算实用手册》对五段河段的设计洪水分别进行计算。

万里水库至中村段（桩号0+000～桩号2+784），该段河道10年一遇设计洪峰流量为35.6m3/s。

中村至长河水库段（桩号2+784～桩号4+367），该段河道20年一遇设计洪峰流量为150m3/s。

长河水库下游至史村段（桩号6+338～桩号10+014），该段河道20年一遇设计洪峰流量为145m3/s。

史村至河底村段（桩号10+014～桩号13+264），该段河道10年一遇设计洪峰流量为130.3m3/s。

河底村至川底村段（桩号13+264～桩号18+573），该段河道20年一遇设计洪峰流量采用219.1m3/s。

3.2 地质本区地处晋东南山字型构造脊柱与新华夏系高平-晋城褶断带之间，未发现大的构造断裂，属构造形迹微弱、地壳相对稳定的地块，区域稳定性良好。

治理段属侵蚀构造砂页岩低山丘陵区，主要出露地层为第四系松散堆積物，基岩一般埋深较深。

在工程区及其附近不存在全新活动断裂构造，也未发现不良工程地质作用。

本区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.45s，设计地震分组为第三组，相应场地抗震设防烈度为6度，不考虑地震液化影响。

4 堤防布置的原则4.1 堤防工程的布置，服从河流的流域规则，要有利于工程安全和工程综合效益的发挥。

河堤的堤线走向与布置位置，应保持河流自然形态，结合河道两岸的城市发展规划及现有地形条件，适当梳理河道岸线，尽可能少的改变河道流态和自然形态。

主要体现在在平面设计上，基本维持现有岸线自然蜿蜒的形态，宜宽则宽，宜弯则弯。

4.2 堤与堤之间的堤距，应能满足河道一定的过水断面要求，保证设计的洪峰流量能安全通过。

4.3 应尽可能避免对周围环境产生不利影响。

4.4 考虑工程施工、工程维修、防洪抢险等的交通运输条件。

5 堤防设计5.1 堤防型式的选择本河道治理工程段长16.807km。

对已治理的河道，本次河道治理工程尽量采用原有堤防，若原堤防保存程度较好，直接采用原堤防，若原有堤防有损坏，本次河道治理项目对损坏堤防进行加固；对未治理的河道新建堤防。

5.1.1 原有堤防加固（1）对墙体保存较好、勾缝脱落的原有堤防的维修加固措施为在原有堤身的迎水面做勾缝处理。

（2）对墙体有部分损坏但不影响墙体整体稳定的挡墙堤防加固措施为外加钢筋混凝土保护层。

混凝土保护层厚度为20cm。

（3）对墙体大部分损坏、原有墙体整体稳定性较差的原有堤防拆除重建。

5.1.2 新建堤防根据河道岸边建筑物情况将新建堤防型式分为均质土堤和浆砌石挡墙堤防两种。

河岸外侧有房屋、公路等建筑物时堤岸采用浆砌石挡墙堤防形式，河岸外侧为耕地的堤岸采用均质土堤形式。

（1）浆砌石挡墙堤防新建浆砌石堤坝，堤顶宽度0.5m，迎水面采用直墙形式，背水面坡度1：0.3，基础埋深长河水库以上为1.0m，长河水库以下为2.0m，基础埋深部分亦采取直墙形式。

堤身M7.5浆砌石材料。

为防止墙体发生不均匀沉陷，堤身沿纵断每12m设一分缝，缝内填沥青麻丝。

（2）均质土堤根据堤前波浪及水流条件，临水坡坡比为1：1.5，背水坡坡比1：1.5，堤顶宽3.0m。

均质土堤防冲能力较差，在河道弯曲段的凹岸，水流较急，为了避免洪水对堤防的冲刷，对均质土堤增设护坡。

在水流相对较缓的河道顺直段和河道弯曲段的凸岸，均质土堤不增设护坡。

传统的土堤护坡材料为浆砌石，因浆砌石应对不均匀沉降的能力较差，本次设计均质土堤护坡材料材料采用格网石笼。

格网石笼是采用强度高、抗腐蚀性强的格网拼装而成，内填石料而形成的柔性、多孔隙的网箱结构。

格网石笼在太原汾河二期工程中已被大量采用，效果较好。

格网石笼护坡的优点如下：a）生态石笼为柔性结构，对地基的适应性强，地基处理费用低；b）格网石笼的网材为专业生产厂家成品供应，质量有保证；c）格网石笼不需要胶结材料，施工不受天气、气温的限制，且施工工艺简单，施工速度快；d）生态石笼为有空洞结构，对鱼、蛙等水生动物产卵、越冬有利，对微生物的繁殖也有利，而且孔隙内挂於后，对水生植物的生长有利，属生态型结构；e）生态石笼结构的孔隙较大，排水条件好，适应抗冰冻和冻涨性能好，且有消浪作用，可減小波浪爬高。

本次河道治理工程共治理河道16807m，河堤岸长为33614m，现状有堤防河岸长21771m，堤防不成型河岸长11843m。

本次河道治理工程尽量利用原有堤防，直接采用原有堤防4866m，维修加固加高原有堤防15223m，对损坏严重的的原有堤防1682m予以拆除重建。

在堤防不成形的河岸新建堤防11843m，其中新建防洪土堤6225m，新建浆砌石防洪堤5618m。

5.2 堤防高度的确定根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98），堤顶高程为河道设计水深加堤顶安全超高。

河道设计水深采用规范推荐的能量公式采用试算法逐段计算各水深，试算法采用公式堤顶安全超高采用下式计算：Y=R+e+A根据计算，堤防高度为1.35m～3.84m。

对于新建堤防，堤防高度不得低于计算所得堤防高度。

对于原有堤防，若堤防高度满足设计要求，则不需要对原有堤防进行加高；若高度不满足规范要求，则在原有堤岸上新加堤顶，堤顶的型式为直墙，堤顶全部用C20素混凝土浇筑，混凝土底宽0.5m，高度为所需加高的高度。

5.3 堤脚防冲设计根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）：经过计算，桩号0+000～4+376最大冲刷深度为1.0m，桩号6+338～18+769的最大冲刷深度为2.0m。

5.3.1 原有堤防原有堤防埋深较浅，多为0.5～1.5m。

桩号2+784～4+376之间的已建浆砌石挡墙基础埋深满足规范要求，桩号0+000～2+784和桩号6+338～18+769之间的已建浆砌石挡墙基础埋深达不到设计深度。

原有堤防基础埋深不达设计要求的应增加堤脚防冲措施，堤脚防冲措施分为水平防冲护脚和垂直防冲护脚两种。

水平防冲护脚为在堤脚外侧增设水平护底，保护堤脚外侧的河底进而保护堤防基础；垂直防冲护脚为在堤脚外侧开槽增设垂直防冲体，相当于增加堤防基础埋深。

由于垂直防冲护脚施工难度较大，本项目对原有堤防增设水平防冲护脚。

原有堤防基础防冲措施为铅丝笼护脚。

桩号0+000～2+784之间，铅丝笼护脚为厚度为0.8m，防护宽度为2m，桩号6+338～18+769之间，铅丝笼护脚为厚度为0.8m，防护宽度为4m。

5.3.2 新建堤防对新建浆砌石防洪墙，基础埋深应位于最大冲刷深度以下，在河道凹岸，由于水流冲刷能量较大，增加铅丝笼护脚。

桩号0+000～2+784之间，新建浆砌石防洪墙基础埋深为1m，在河道凹岸，增加铅丝笼护脚，铅丝笼护脚厚度为0.8m，宽度为2m。

桩号6+338～18+769之间，新建浆砌石防洪墙基础埋深为2m，在河道凸岸，增加铅丝笼护脚，铅丝笼护脚厚度为0.8m，宽度为4m。

5.4 堤防稳定计算5.4.1 浆砌石挡墙堤防根据《水工挡土墙设计规范》（SL 379-2007）对浆砌石挡墙堤防按水工挡土墙进行抗滑、抗倾稳定计算以及基地应力计算，最高的浆砌石堤防（高度为3.84m）计算结果见表。

5.4.2 均质土堤根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98），堤防边坡稳定计算采用瑞典圆弧条分法分别对稳定渗流期、水文降落期和施工期进行计算。

经计算各工况的计算结果反映堤防满足抗滑稳定的要求。

均质土堤抗滑稳定安全系数计算结果表作者简介：赵广建（1981，8-），男，2008年毕业于太原理工大学水利水电工程专业，硕士研究生学历，工作于晋城市沁丹流域水利工程建设管理处，现借调于晋城市水利勘测设计院从事水工设计工作。