1、收稿日期：20220910作者简介：左坤（1975），女，硕士，高级工程师，主要从事水利水电工程移民工作。摘要：基于对黑峪河河道护岸工程现场的实地勘察及与管理部门和当地政府的多次沟通，充分掌握了黑峪河的河道特性、流域洪灾以及保护对象的重要性等基本情况，对该河道护岸工程进行了初步设计，可为相关部门提供参考。关键词：黑峪河；护岸工程；初步设计中图分类号：TV222；TV861文献标识码：A文章编号：1004-7328（2023）03-0039-04DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2023.03.011黑峪河河道护岸工程设计探讨左坤（铁岭市银州区现代农业发展服务中心，辽宁铁
2、岭112000）1概况黑峪河发源于辽宁省海城、岫岩2县市交界处的老黄岗岭，流经海城市接文镇三家堡村、大桃沟村、山咀村、花红峪村、黑峪村、夺獐峪村、对子峪村，在海城市析木镇析木村汇入海城河，为海城河右岸一级支流，是太子河的二级支流。根据对工程现场的实地勘察及与海城市河务管理处和当地政府的多次沟通，充分掌握了黑峪河的河道特性、已建工程及其周围的受灾范围及保护目标。在此基础上，本着“先干流后支流”的治理顺序1，开展了河道治理工程设计。本工程设计范围为山咀水库以下黑峪河干流段及东大岭河段，其中黑峪河干流段治理范围为山咀水库溢洪道末端公路桥至海城河大桥，长16.46 km；东大岭河段治理范围为东大岭河入
3、黑峪河河口向上0.71 km，共长17.17 km。海城市黑峪河山洪沟在防洪安全方面存在的主要问题有：河道行洪断面不能够满足10 a一遇防洪标准，河道左岸多数位置来水经常上滩冲毁农田，河道局部位置淤积严重；河岸防护除山咀村段、黑峪村段及夺獐峪村段局部河道有岸坡防护工程外，其余河段岸坡无连续系统的防护措施；河道内清淤泥翻堆在岸坡上侵占河道，影响河道行洪；近年来黑峪河流域洪灾频繁，河道两岸民众受灾甚苦，财产损失严重。通过对黑峪河干流段的治理，可以保护沿河 2 300余人口、563 hm2耕地和15座重要公共基础设施的安全。山洪沟治理并非河道全线统一治理，而是根据防护对象特点优先治理防护重点段。因此
4、，本次海城市黑峪河重点山洪沟防洪治理工程仅为修建护岸工程。2护岸工程设计2.1护岸工程型式借鉴已建工程经验，同时考虑美观、经济实用性，对护岸型式进行比选。具体而言，主要根据当地材料、河岸土质、风浪大小以及现有岸坎形式2，在保证护岸坚固耐久的基础上，坚持利于施工、维修的原则，充分考虑已建工程设计结构、生态治河理念和技术、重点防护对象和利益、新建工程所占空间等因素，统筹确定护岸型式。本工程治理范围内黑峪河HR12+562HR13+962 段、HR11+317HR11+720 段、HL12+562HL13+009 段、HR5+371HR7+194 段及东大岭河DR0+040DR0+504段河道沿岸各
5、村距河道较远，现有岸坡防护工程均为绿滨垫护坡型式，且修建坡式护岸空间充裕。为此，根据工程防护对象、已建防护工程型式及河道整体生态性等因素3，上述5段河道护岸工程型式设计为绿滨垫护坡工程。黑峪河 HR13+962HR14+122 段及东大岭河DL0+040DL0+556 段河道受洪水冲刷严重，河道原有岸坎遭到严重破坏，现状河岸几近直立，岸后即农田，无修建坡式护岸工程空间。为此，综合考虑工程防护对象及河道整体生态性要求，上述2段河道护岸工程型式设计为固滨笼直立式护岸工程。黑峪河 HL14+025HL14+147 段、HL6+785HL7+230段及HL6+084HL6+653段河道岸边现有坡脚受洪
6、水淘刷破坏严重。为防止该段河道坡脚再遭洪水淘刷，进而保护山线公路路基及耕地安全，上述3段护岸工程型式设计为固滨笼直立式护脚工程。规划设计 海河水利2023.No.32023年3月2.2护岸工程顶高程设计原则新建护岸工程顶高程的设计原则如下：综合考虑修建工程段河道现状岸坎顶高程、河道岸后现状地面高程及修建工程段河道设计水面线+0.5 m4-6，若河道现状岸坎顶高程及岸后现状地面高程均低于该段河道计算设计水面线+0.5 m，则该段河道新建护岸顶高程以该段河道设计水面线+0.5 m控制；若河道现状岸坎顶高程高于该段河道计算设计水面线+0.5 m，则该段河道新建护岸顶高程以河道现状岸坎顶高程控制；若河
7、道现状岸坎顶高程低于该段河道计算设计水面线+0.5 m，但是该段河道岸后现状地面高程高于该段河道计算设计水面线+0.5 m，即河道岸后不远处为山地或者较高的公路，来水虽然上滩但不能淹没重要设施，则该段河道新建护岸顶高程以河道现状岸坎顶高程控制。2.3护岸工程布置根据沿河村庄分布情况，新建护岸工程主要集中在各村对应的河道段。东大岭河及黑峪河自上而下分别流经山咀村、黑峪村、对子峪村及下林村。山咀村段岸坡防护工程起于17#过水涵管，17#过水涵管上游为已建工程，止于东大岭河与黑峪河交汇口上游，防护了山咀村段河道岸坎。黑峪村段岸坡防护工程分为2段：第一段起于黑峪村桥下游翼墙末端，止于15#过水涵管，该
8、段在16#过水涵管处断开；第二段起于14#过水涵管，止于13#过水涵管。对子峪村段岸坡防护工程起于6#过水涵管，止于5#过水涵管下游0.63 km处。新建护岸工程防护总长度为6 349 m。由上可见，除黑峪村黑峪桥处新建护岸因与黑峪桥下游翼墙相接而封闭外，其他各段起止处大多为过水涵管位置，无法封闭，汛期应采取应急措施。此外，本次工程治理范围内河道两岸支流及冲沟较多，交汇处不得封堵，以保证岸后积水能正常排出。根据现场实际情况，结合新建护岸工程顶高程的设计原则7，对子峪村段及黑峪村段大多数位置现状岸坎顶高程及岸后与地面相接，均低于该段河道计算设计水面线，新建岸坡防护工程设计顶高程以设计水位线+0.
9、5 m控制。黑峪村桥右岸下游局部段因现状岸坎顶高程高于设计水位线+0.5 m，该段新建岸坡防护工程设计顶高程以现状岸坎顶高程控制。山咀村段河道现状岸坎顶高程大多低于该段河道计算设计水面线，但是该段河道右岸岸后大多为山地、左岸岸后为析青线公路，高于该段河道计算设计水面线+0.5 m，山地、析青线公路与河道岸坎之间多为耕地，因此该段新建岸坡防护工程设计顶高程以现状岸坎顶高程控制。2.4护岸工程边坡坡比确定根据地质调查报告，岸坡岩性多为粉质黏土，开挖边坡施工稳定坡度为1 1。考虑到护岸工程整体稳定性和现有的沟道宽度，本次设计选取护坡坡度为1 2.0，护坡长度自设计河底高程起至设计护岸顶高程的位置。2
10、.5护岸工程护脚深度确定根据相关水文站提供的各水文断面的平均流速值8，泥沙启动流速计算成果、近岸垂线流速计算成果和河道局部冲刷深度计算成果详见表13，计算断面采用河心桩号。经计算，黑峪河干流最大冲刷深度为0.84 m，根据以往工程经验，本设计护脚深度取1 m。2.6护岸工程护岸厚度确定根据河道情况，计算河道水流流速分布系数和填石中值粒径，结果详见表45。表1泥沙启动流速计算成果计算断面D0+238H13+812H11+576H6+540泥沙启动流速/（ms-1）0.550.580.590.59重力加速度/（ms-2）9.819.819.819.81中值粒径/m0.009 6560.009 65
11、60.009 6560.009 656泥沙容重/（kNm-3）25.6025.6025.6025.60水容重/（kNm-3）10.0010.0010.0010.00行进水流水深/m1.612.332.782.79表2近岸垂线流速计算成果计算断面D0+238H13+812H11+576H6+540近岸垂线流速/（ms-1）2.612.272.413.16行进水流流速/（ms-1）2.612.272.413.16流向与岸坡交角/（）15151515流速不均匀系数1111表3河道局部冲刷深度计算成果计算断面D0+238H13+812H11+576H6+540局部冲刷深度/m0.450.560.680
12、.84行进水流水深/m1.612.332.782.79近岸垂线流速/（ms-1）2.612.272.413.16泥沙启动流速/（ms-1）0.560.600.610.61形状系数0.160.160.160.16表4河道水流流速分布系数计算成果计算断面D0+238H13+812H11+576H6+540水力半径/m1.580.821.611.83水面宽度/m39.94178.0087.1868.18流速分布系数1.561.751.631.60左坤：黑峪河河道护岸工程设计探讨402023.No.3绿滨垫最小厚度计算公式为：t=2.0Dm（1）式中：t为绿滨垫最小厚度（m）；Dm为填石中值粒径（m）
13、。经计算，绿滨垫最小厚度计算成果详见表6。考虑波浪作用下，绿滨垫最小厚度计算公式为：t=Hs(tan0)1/34(1-n)m（2）m=(s-w)/w（3）式中：t 为绿滨垫最小厚度（m）；Hs为波浪设计高度（m）；0为河道倾角（）；n为填石空隙率，取30%；m 为水下材料的相对重度（kN/m3），经计算为1.7 kN/m3；s为填石的重度（kN/m3），取27 kN/m3；w为水的重度（kN/m3），取10 kN/m3。经计算，考虑波浪作用下绿滨垫最小厚度计算成果详见表7。根据相关规范要求，绿滨垫厚度不得小于上述计算结果较大值即0.07 m，因此护岸厚度为0.3 m可以满足工程实际需要。综上计
14、算成果，新建护岸工程坡面及护脚采用80 mm100 mm绿滨笼，笼内填充块石粒径120 mm，所用石料为良好块石。3固滨笼直立式护岸工程设计新建固滨笼直立式护岸工程采用固滨笼挡墙结构，顶宽 1.0 m，埋深 1.0 m，每层石笼厚度 1.0 m，石笼层间错台0.5 m搭接，顺水流方向每隔1.0 m封笼1次。新建固滨笼直立式护岸工程长度 676 m，为黑峪河 HR13+962HR14+122 段及东大岭河 DL0+040DL0+556段，各段长度统计情况详见表8。上述2段河道受历史洪水冲刷严重，河道原有岸坎受到严重破坏，现状河岸几近直立，岸后即为农田，无修建坡式护岸工程空间，综合工程防护对象及河
15、道整体生态性的要求，修建固滨笼直立式护岸工程。根据河道治理工程建设的指导意见，为了增强集中居民点等保护对象的防御能力及防洪标准，遵照 堤防工程设计规范 及 水工挡土墙设计规范 的规定，结合现状河道右岸后无修建坡式护岸空间的情况，进行本次垂直护岸的设计。挡墙顶高程按现状岸坎顶高程控制，局部位置按10 a一遇天然水位+0.5 m控制。具体情况，详见表910。表5填石中值粒径计算成果计算断面D0+238H13+812H11+576H6+540粒径安全系数1.11.11.11.1填石稳定系数0.10.10.10.1流速分布系数1.561.751.631.60流速v处局部水深/m1.612.332.78
16、2.79填石重度/（kNm-3）27272727水的重度/（kNm-3）10101010断面平均流速/（ms-1）2.612.272.413.16重力加速度/（ms-2）9.819.819.819.81边坡修正因子0.880.880.880.88填石中值粒径/m0.0240.0140.0160.033表6绿滨垫最小厚度计算成果m计算断面D0+238H13+812H11+576H6+540绿滨垫最小厚度0.0480.0270.0330.066表7考虑波浪作用下绿滨垫最小厚度计算成果计算断面D0+238H13+812H11+576H6+540Hs/m0.2210.3990.3010.272tan00.50.50.50.5n0.30.30.30.3m/（kNm-3）1.71.71.71.7t/m0.040.070.050.05表8固滨笼直立式护岸工程各段长度统计村庄黑峪村山咀村合计河流黑峪河东大岭河-河心桩号范围HR13+962HR14+122DL0+040DL0+556-岸别右岸左岸-长度/m160516676表9东大岭河直立式护岸纵向控制设计数据m河心桩号D0+040D0+084D0+1