汾阳安上河下游段河道治理工程设计

范殊杰

（太原理工大学建筑设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程简介

安上河流域位于汾阳市北部，流域面积201.8km2，河道全长23.2km，属文峪河支流。安上河主要支流有小相河、寺头河、神堂河，较大支沟有林业沟、旱地沟等。汾阳市安上河下游河道治理段，指安上河杏花村镇东堡村西南至文峪河口。

治理段地势平坦，地形差很小；治理段旁规划有杏花滞洪区、罗城滞洪区；汾阳市杏花村水库坝址，位于安上河下游除害渠（安上河下游又称除害渠）上；节制闸与分洪闸设置在安上河的上游汇入除害渠处，将吊桥沟和安上河的基流汇入库区，拦截的洪水不进入库区而引入排洪渠；杏花水库上游的小相河洪水，经杏花水库调洪后下泄至除害渠，吊桥沟和安上河的基流汇入杏花村水库。

拟建的杏花村水库下游，除害渠至文峪河河段内现状淤积严重，河道被侵占，行洪断面不足。若安上河不进行河道治理，洪水将直接淹没下游地区，威胁下游百姓生命安全。

2 工程任务与规模

2.1 治理范围

杏花村镇东堡村西南，以杏花村水库除害渠上游分洪闸为起点，向南至原文峪西河古河道，而后沿古河道方向至除害渠交汇处结束，在原文峪河故道上新开河道，此段简称为治理东段（下同），长4.60km。以拟建的杏花村水库下游除害渠转弯处为起点，向南沿除害渠至治理东段交汇处，进行清淤治理、堤防加固，此段简称为西段，长2.56km。新开河道与除害渠交汇处为起点，途经贾家庄镇，终点位于肖家庄镇文峪河汇合口处，进行河道清淤、堤防加固，此段简称为汇合段，长4.84km。治理段总长12.0km。

2.2 防洪标准及设计流量

本工程防护对象主要为杏花村镇以南，河道两岸各村庄及肖家庄科技工业集中发展区。根据《防洪标准》《堤防设计规范》，确定项目区防护等级为Ⅳ等，堤防防洪标准为10a一遇，堤防工程的级别为5级。

根据洪水分析计算及滞洪区作用，确定安上河治理东段分洪闸起点（桩号D0+000）～溢流口（桩号D2+700），10a一遇设计洪水洪峰流量为93.3m3/s；溢流口下游（桩号D3+000）～除害渠汇合处（桩号D4+603）、治理西段和汇合段，按文峪河安上节制闸最大下泄流量30m3/s设计。

2.3 工程任务

根据河道治理要求并结合工程现状，确定工程建设任务为进行河道整治，将洪水引导至滞洪区，发挥滞洪区滞洪蓄洪作用，使河道防洪标准达到10a一遇，保证安上河两岸村庄的生命财产安全。

2.4 工程规模

河道工程，清淤疏浚河道7.4km，新开挖河道4.6km；堤防工程，新建土堤9.28km，加固14.8km，堤顶道路5km；建筑物工程，新建1座溢流口；新建1座滞洪区退水闸，20座渠道退水闸，1座河道节制闸；新建机耕桥6座，过路箱涵2座。

3 滞洪区调度运行方式

根据《山西省汾阳市防洪规划》中滞洪区调度运行方式，当文峪河主槽内流量大于100m3/s时，汾阳市关闭所有向文峪河泄洪的支流节制闸；洪峰流量小于100m3/s时，可将滞洪区内洪水向文峪河适当排泄；当汾阳市境内文峪河上游未发生洪水时，开启汾阳市所有向文峪河泄洪的支流节制闸；汾阳市4个滞洪区优先泄洪顺序依次为：潴城滞洪区、杏花滞洪区、节义滞洪区、罗城滞洪区。（见图1）

图1 项目区位置关系图

汾阳市安上河下游河道（除害渠）治理后联合规划杏花滞洪区、罗城滞洪区调度洪水。

当文峪河主槽内流量大于100m3/s时，关闭安上河节制闸，由滞洪区蓄洪。假定滞洪区蓄水水面高程为737.0m，下游除害渠终点两岸堤顶高程737.6m，满足滞蓄水可从溢流口溢入杏花滞洪区，杏花滞洪区有效库容120万m3左右，可接纳安上河上游断面处10a一遇的洪量60.7万m3。

当文峪河主槽内洪峰流量小于100m3/s时，按滞洪区的优先顺序开启与之连通的入文峪河支流节制闸进行适当排泄，即首先开启潴城滞洪区连通的入文峪河节制闸进行排泄，直至泄空；然后开启安上河节制闸排泄杏花滞洪区蓄滞洪水；其次为节义滞洪区，最后为罗城滞洪区。

当汾阳市境内文峪河上游未发生洪水时，开启安上河节制闸，先排泄安上河杏花水库下泄洪水和其下游安上河干流洪水，再排泄杏花滞洪区蓄滞洪水，最后排泄罗城滞洪区洪水。

当项目区发生超标准洪水情况时，先事先发布预警信息，西马寨村、西雷家堡村和东雷家堡村预备沙袋，增高村庄处堤防进行防洪。

4 工程设计

4.1 河道纵横断面设计

河道纵断面设计。主要依据现状河床比降确定，并以河道已有建筑物（安上河节制闸）底板高程作为控制高程。汇合段（桩号H0+000～桩号H4+836）纵坡设计为0.2‰。东段溢流口下游（桩号D2+700～D4+603）段过流能力及河底宽与汇合段一致，故此段纵坡设计为0.2‰；东段溢流口上游（桩号D0+000～D2+700）河道纵坡依据起点高程及溢流口处河底高程确定纵坡为0.59‰。西段过流能力及河底宽与汇合段一致，确定西段纵坡为0.2‰。

横断面形式。根据河道纵坡、设计洪水流量、河床宽度等数据，通过水深试计算，保障水面的连贯性，根据现状实地情况，确定采用梯形断面。治理东段设计底宽20m，西段及汇合段设计底宽9m，堤防内边坡均为 1∶2.5，外边坡均为 1∶2.0。

河道防冲设计。于河道转弯处设置防冲段，通过冲刷计算，采用格宾石笼护坡护底。

4.2 堤防工程设计

堤顶高程的计算，按《堤防工程设计规范》要求，堤顶高程为设计洪水位加堤防超高，堤防超高由波浪爬高、风壅增高和安全加高三部分构成：Y=R+e+A。通过计算确定全段堤防高度4.3m。考虑地区土质为粉土，颗粒较细，地下水埋深较浅，结合现有堤防稳定边坡情况，故内边坡采用 1∶2.5，外边坡采用 1∶2.0，堤顶宽度为4.0m。对堤防冲刷深度及堤防稳定进行计算，均满足规范要求。

为了满足防洪抢险要求，在堤顶设置道路。堤顶道路正常运用为机耕路，汛期有险情时为防洪抢险道路。由于治理东段与西段有公路为防洪抢险路，故工程只在治理汇合段右岸设置堤顶道路。设计堤顶道路宽4.0m，总长5km，路面为C15混凝土，厚15cm。

4.3 建筑物工程设计

4.3.1 溢流口设计

溢流口拟建于东段桩号D2+700处，呈梯形断面，设计流量为63.3m3/s，则溢流口底宽78m，高程737.0m，两边边坡为 1∶100。

溢流口底板采用钢筋混凝土，厚20cm，下设10cm素混凝土垫层及20cm碎石垫层。从起始坡降处桩号D2+700至桩号D2+818处迎水面及出口处外延5m也用此方法衬砌。每隔6m设一沉陷缝，用聚乙烯闭孔泡沫板填缝止水。出口设5m长铅丝石笼防冲段，厚0.5m。

4.3.2 机耕桥设计

根据《公路桥涵通用设计规范》JTGD60—2004、《灌溉与排水渠系建筑物设计规范》SL482—2011，机耕桥设计安全等级二级，汽车荷载等级农桥Ⅱ-级。桥梁的总长度分为41.5m与30.5m两种，桥面板宽4.0m，厚0.2m，采用钢筋混凝土结构；下设横向0.4m高的钢筋混凝土支撑梁，下设纵向0.6m高的钢筋混凝土支撑梁，钢筋混凝土盖梁跨度2.9m，高1.05m，宽1m；桥墩高3.55m，半径0.7m；桥台采用M7.5浆砌石重力式挡墙，墙高2.3m，基础厚度0.5m；墩台长4m，宽1.9m，高0.7m；墩台下铺设0.1m厚的C10素混凝土和0.8m厚的干插片石扩展基础。

4.3.3 水闸设计

本工程水闸按其功能分为3种：滞洪区退水闸、渠道退水闸及河道节制闸。滞洪区退水闸、河道节制闸过流能能力均与下游安上河节制闸相同，为30m3/s，其结构也类似。以滞洪区退水闸为例进行介绍。

滞洪区退水闸位置在西段X1+1000处，其过流能力与下游安上河节制闸相同，为30m3/s。滞洪区退水闸单孔闸门为4.0m×4.0m双吊耳铸铁闸门，共二孔。闸门启门力为200kN，闭门力150kN，启闭机为手电一体启闭机。

滞洪区退水闸上游连接段包括河床的防渗铺盖、两岸八字翼墙，防渗铺盖的位置紧靠闸室底板的上游，采用C25钢筋混凝土铺盖，厚0.5m。

闸室段包括闸底板、闸墩、闸门、工作桥、交通桥。根据该水闸的运行要求，确定闸室结构为开敞式。闸底板采用C25钢筋混凝土，厚度为0.8m，闸底板基础采用0.1m厚的素混凝土和12.5m长的直径800的钢筋混凝土灌注桩。

闸墩采用C25钢筋混凝土，宽1.0m，高5.2m，闸门选用铸铁闸门（双吊耳），尺寸为4.0m×4.0m，闸墩上设钢筋混凝土框梁，闸框柱高4.8m（其中两侧梁柱厚0.7m，中间梁柱厚0.4m）；闸梁板采用C25钢筋混凝土厚0.3m，宽1.8m，梁板两边设镀锌钢管栏杆，桥栏高1m。

下游连接段主要包括护坦，两岸翼墙。护坦采用C25钢筋混凝土结构，护坦厚度为0.5m；两岸采用从C25钢筋混凝土与八字翼墙与堤防衔接，翼墙末端与安上河河底衔接，以保证河道行洪能力。

滞洪区退水闸闸后为交通桥（兼检修平台之用），桥面板采用现浇C25钢筋混凝土，厚0.25m，桥基础为C25钢筋混凝土，厚1.0m，桥远离桥面一侧设镀锌钢管栏杆，桥栏高1m。

滞洪区退水闸下游内河低采用钢筋混凝土护底，护底全长25.8m，厚0.3m。

5 结语

工程实施后，整治段河道防洪标准可达到10a一遇，保障了治理段防洪安全，降低了洪灾风险，减少洪水灾害，改善了治理段人民群众的生活环境。保证了安上河两岸村庄的生命财产安全，保证了杏花村水库及文峪河的安全运行，同时对杏花村镇和肖家庄镇的经济、社会、生态等都有显著促进作用。