漳卫新村河道整治工程设计

漳卫新村河道整治工程设计

漳威新河是漳威南云河流域的主要洪水通道。这条河全长256公里，位于河北省和山东省的交界处。漳河和威河山区的洪水几乎总是无法排放到海上。原称四女寺减河,历史上曾多次进行治理,1956年治理,设计行洪流量为400m3/s,1958年治理,设计行洪流量为850m3/s。1963年特大洪水发生后,为保证冀、鲁广大地区和津浦铁路的安全,解除洪水对天津的威胁,1971年将四女寺减河扩大,并改名为漳卫新河。根据《海河流域综合规划》的安排,漳卫河系防洪标准为1963年型洪水,相当于50年一遇,设计行洪流量3500m3/s,防洪保护区涉及两省三个地区的10个市县,保护区总面积4998km2。沿河建有7座拦河闸,利用河道主槽蓄水,总蓄水容积达1亿m3,为当地蓄水灌溉发挥了积极作用。漳卫新河还承担上游河道、恩县洼1309km2及两岸约1100km2的排涝任务。排涝标准为3年一遇,上游下泄涝水1000m3/s,加入两岸涝水后为1250m3/s。1主要问题1.1里庄闸前和下游辛集闸前河道主槽淤积严重漳卫新河上游来水携带的泥沙,部分随水入海,部分淤积在河道内。7座拦河蓄水闸长期关闸蓄水,来沙主要淤积在各拦河闸闸前,治理前淤积量约1900多万m3。河道最上游岔河上的七里庄闸前和最下游的辛集闸前河道主槽淤积较严重,最大淤积厚度均达2.0m。辛集闸是河道上的最后一道拦河闸,既蓄水又挡潮,闸下河道属感潮河段,而河口为淤泥质河口,潮水中含沙量很大,加上下泄径流少,河口淤积不能经常得到冲刷,潮汐挟沙致使河道淤积严重,“96·8”洪水期间,庆云至海丰59.2km河道水位大幅度地抬高,辛集闸最大过流量1390m3/s,相应闸下水位7.18m,仅低于原设计洪水位0.41m,而流量仅相当于设计洪水流量的40%。1.2开发成盐、虾池,围合形成流洪的河口在海丰附近及以下河道两岸,过去行洪的滩涂已开发成盐田、虾池,严重挤占行洪河道,行洪断面大大缩小,河口也向下游延伸约12km。1.3抛庄险工洪水冲淤漳卫新河是在原四女寺减河的基础上扩大而成的,河道较为弯曲,加之滨海地区土质较差,行洪时堤防被冲刷,易酿成险情。“96·8”洪水期间,海兴县境内的抛庄险工,洪水冲刷堤脚,引起堤防坍塌,坍塌长度达1500m;东光县境内的白马关险工,无棣县境的牛岚、冯家湾险工等均发生了险情。1.4建筑物的施工质量据统计,漳卫新河现有小涵闸及穿堤涵管420座。这些穿堤建筑物大多是20世纪六七十年代所建,施工质量差、且年久失修,损坏严重,洪水时极易造成事故。“96·8”洪水时,许多穿堤建筑物发生险情,给防洪抢险造成很大困难。2设计流量、水位各段河道行洪能力比原设计普遍下降,漳卫新河上段分支岔河与老减河治理前行洪能力为3240m3/s,设计流量下四女寺南北闸下水位较设计水位抬高0.37m,汇合口大王铺—庆云闸行洪能力为3300m3/s,设计流量相应的水位抬高0.15～0.35m,庆云闸—埕口行洪能力为3100～2050m3/s,设计流量下辛集闸水位抬高1.24m,埕口水位抬高1.09m。由于河道淤积,对排涝影响最为严重,现状河道排涝能力:大王铺—庆云为1100～1030m3/s,相当原设计的86%～92%;辛集闸以下为500～530m3/s,相当原设计的40%左右。漳卫新河存在的上述问题,已严重影响了河道泄洪及排涝,威胁两岸人民的生命及财产安全,故对漳卫新河全面治理是非常必要的。3管理任务漳卫新河治理任务是恢复河道原设计行洪能力,确保河道行洪安全;适当恢复排涝能力,改善两岸现状排涝条件,提高河道安全度汛能力。4项目管理项目的设计4.1河流清理工程4.1.1清淤工程措施现状河道在设计行洪流量3500m3/s(岔河行洪2000m3/s、老减河1500m3/s)情况下,四女寺闸上水位为25.50m,高出原设计水位0.3m。为降低四女寺闸上水位,减少对上游卫运河行洪影响,对四女寺—岔河七里庄闸之间16.5km淤积严重的河段进行清淤扩挖。该段河道主槽淤积109万m3,主槽淤积平均厚度为1.03m,七里庄闸上7km处淤积最为严重,最大淤积厚度为2m,原河道设计为复式断面,河道主槽底宽60m,两岸河滩地各宽约100m,主槽深约为6m。本次治理设计将主槽底宽扩挖到70m,河底高程及纵坡维持不变。采用机械清淤施工,局部水利挖塘机配合,清淤扩挖土方量185万m3,就近弃在堤外侧弃土场内,弃土场安排占地69.2hm2(1038亩)。岔河清淤扩挖后,四女寺闸上设计洪水位降到原设计水位,工程于2002年竣工。4.1.2段四女寺南闸下—老减河上段清淤扩挖工程老减河袁桥闸上河道长32km(四女寺—袁桥闸上)1995年曾进行过清淤。本次为降低四女寺闸上水位,对老减河上段(四女寺南闸下—三十里铺桥)长5.5km主槽清淤扩挖。主槽底宽由33m扩挖为70m,其他指标维持原设计,即主槽边坡1∶4,河底纵坡1/8600,四女寺南闸下河底高程为17.30m。采用机械清淤施工,清淤扩挖土方量59万m3,在右堤外测布置了3处弃土场,弃土场安排占地22.4hm2(336亩),工程于2001年竣工。4.1.3清淤主槽,设计深化设计辛集闸长期关闸蓄水,闸前河道主槽严重淤积,闸前10.6km河道内淤积量为164.72万m3,平均每公里淤积15.54万m3,主槽淤积厚度约2.0m。设计对该段河道清淤,主槽底宽恢复到原设计70m,辛集闸前设计河底高程-2.34m,主槽边坡1∶5,河底纵坡为1/8900,设计清淤土方量170万m3。采用水力冲挖机组施工,在清淤起点处和辛集闸前修建土围堰,施工用水利用河槽蓄水和上游来水,在堤外布置排泥场,排泥场占地56.67hm2(850亩),工程于2001年竣工。4.1.4清淤方案分析辛集闸下河道属感潮河段,潮水含沙量较大,且河道下泄水量少,是海相泥沙淤积,如仍按原设计标准主槽底宽70～80m对辛集闸下进行清淤,主槽断面难以维持,如不进行清淤只加高堤防,则增加两岸的防洪压力及影响排涝。因此,设计了对主槽进行部分清淤结合加堤的方案。既能满足河道泄洪要求,又能适当提高河道主槽的排涝能力。经研究比较,确定辛集闸下主槽按50m底宽进行清淤,形成小断面主槽,结合调度运行,利用中小洪水冲刷主槽,使小规模主槽维持较长时间。清淤总土方量为600多万m3,辛集闸至埕口桥间潮水较浅,该段河道采用水力挖塘机组清淤。埕口桥至海丰间潮水较深,满足挖泥船的吃水深度要求,采用挖泥船清淤。沿途设11个排泥场,左岸6个,右岸5个。清淤后,辛集闸上行洪水位将由现状9.03m下降到8.16m,降低0.87m;埕口行洪水位由现状6.24m下降到5.77m,降低0.47m。辛集闸断面排涝水位由现状6.33m下降到5.31m,降低1.02m,原排涝水位下的排涝能力由现状的530m3/s提高到900m3/s。4.2堤顶及其防浪墙部分堤防高度没有达到设计要求,设计对其加高培厚,加高高度0.5～1.6m。加堤段在旧县桥—海丰之间,加堤总长102.58km,其中左堤长47.98km、右堤长54.6km。设计堤顶宽8.0m,迎水坡1∶4,背水坡1∶3,堤防设计超高2.0m,堤防高度超过6m则加筑戗台,戗台低于设计堤顶4.0m。其中左堤埕口以下10.5km堤防因堤顶有新建的海防公路,设计在内堤肩上建混凝土防浪墙,防浪墙高0.8～1.3m,防浪墙厚0.30m。堤防加高工程已全部竣工并投入使用。4.3防渗墙工程基础薄弱区域漳卫新河河道较弯曲,加之滨海地区土质较差,行洪时极易造成河道堤防冲刷,酿成险情,增加河道防洪难度。1996年8月洪水造成护坡冲毁、堤脚淘刷、堤身坍塌,根据现场查勘及地质勘察,确定整治长度及防护形式。(1)堤防险工护砌。大部分位于河道弯道凹岸,坐弯迎流,洪水直接淘刷堤脚堤坡,威胁大堤安全。根据险工情况不同,设计分别采用干砌石、浆砌石或预制混凝土板护砌。砌石厚度40cm,混凝土板厚度10cm,险工护砌25处,总长度12476m,已经完工7276m。(2)堤防险段加戗。对于单堤且堤外地面较低,或堤脚临坑塘的险段,处理措施为加筑前戗台或后戗台,戗台宽度10m,低于设计堤顶3～4m,共计加戗险段13处,长度7785m。(3)部分堤防堤身及堤基础存在粉土或砂土夹层,如遇高水位行洪,堤防渗流坡降大于允许坡降,不满足渗透稳定要求,可能出现渗水、管涌等险情,对此类堤段采用多头小直径深层搅拌桩截渗墙进行防渗处理,设计垂直防渗4处,长度9010m。防渗墙设计厚度16cm,底部深入堤基0.5～1.0m,成墙高度平均7m,距堤内肩2.5～3m。该项工程已全部实施,通过开挖检查及地质雷达检测,成墙效果理想。(4)漳卫新河堤防土质不均一,碾压质量差,土体天然干密度普遍偏小,根据地质勘察结果,对干密度偏小、渗透系数偏大、质量差的严重堤段采用锥探灌浆充填空洞、裂缝,以改善堤基及堤身的内部质量,提高堤防抗洪能力。设计锥探灌浆10处,堤防灌浆总长度120km。浆液采用土料浆,土料选择壤土或砂壤土,灌浆布孔采用梅花形,沿堤顶布置7排,排距为1.0m,孔距为2m,施工按三序孔法进行,分序错孔加密,间歇灌注,逐步加密堤身,对于吃浆量大的堤段,根据施工情况适当加密灌浆孔。设计孔深平均为7m,超过堤基0.5～1.5m,已经竣工39.5km。经对灌浆段进行开挖检查,其灌浆充填效果很好。4.4加固区和热质矿漳卫新河7座拦河蓄水闸(七里庄闸、吴桥闸、袁桥闸、王营盘闸、前罗寨闸、庆云闸和辛集闸)运行30余年,无论水工建筑物,还是机电设备普遍存在陈旧老化失修现象。设计对各闸进行维修加固,包括护坡翼墙修复、混凝土防碳化处理、机电设备维修和更新、启闭机更新或大修,闸门做防腐处理等工程。辛集闸靠近海边,闸门锈蚀及混凝土碳化最为严重,混凝土平均碳化深度17.4mm。设计对辛集闸、庆云闸机电设备及闸门、启闭机等进行更新,对辛集闸上部结构及交通桥进行改建,并增加启闭机房。对其他各闸进行维修加固处理,对老化的电气设备进行更新改造。辛集闸加固已全部完成。4.5建筑物的破坏漳卫新河两岸堤防上420座穿堤建筑物中有涵闸180座,用于灌溉的有28座,排涝水的有123座,灌排结合的有29座;穿堤涵管240座。这些建筑物经历30多年的运用,均有不同程度的损坏,涵洞顶部有裂缝,接口错位;进出口挡墙和引渠护砌断裂、坍塌或冲毁;闸室和机架桥混凝土碳化、剥蚀露筋甚至倒塌;木闸门腐烂,钢闸门锈蚀;止水老化、撕裂,失去作用;部分启闭机没有维修,导致失灵而失去启闭能力,有的启闭机甚至丢失。堤防是防洪工程的生命线,而穿堤建筑物则是堤防中较薄弱的部位,为了消除堤防的隐患,保证河道行洪安全,采取了拆除重建、维修加固以及拆除封堵等工程措施。420座穿堤建筑物中,重建涵闸55座,维修加固涵闸、涵管200座,维修加固排灌站3座,封堵穿堤建筑物80座。已经完成了44座涵闸的重建及加固工程。4.6办公及生活设施的改善漳卫新河各管理段、所的管理用房及职工宿舍多是70年代初所建,已使用30余年,不仅简陋,且数量不足,不利于工程的管理。按照水利部有关文件的精神,结合漳卫新河治理,安排了沿河管理所(段)的办公及生活设施的改建及搬迁,为16个在河堤边的管理段所就近在县城建生活基地,解决职工的生活困难。共新建管理办公用房3038m2,维修危房5110m2,新建生活用房14763m2。安排144km堤顶铺设沥青路面,增加部分管理设备,为工程管理创造条件。4.7水文基础设施改造漳卫新河上主要有四女寺水文站、庆云闸水文站和埕口水位站,这些测站建于20世纪五六十年代,大部分陈旧落后。结合河道治理对水文基础设施进行改造,更新设备。包括①改造现有水文测流缆道,维修观测场地,维护改造部分测流断面设施;②更新雨量、水位观测和传输设施、设备及报汛设备;③增加水文测验、水文调查必备的仪器、交通工具。4.8微波线路建设结合治理对通信网按照现代化管理要求进行改造。根据漳卫新河闸多,管理单位多且分散的特点,设计采用微波与无线一点多址通信系统,建设德州、盐山等19个站,微波线路总长195.2km,无线一点多址线路总长250.2km,将漳卫新河各管理局、闸所接入防汛通信网内。工程建成后,可提供语音、传真、计算机网