天津城市防洪獨流減河河道設(shè)計

天津城市防洪獨流減河河道設(shè)計

獨流減少河流是大清河系洪水的主要入海村莊。大清河系總流域面積43060km2,獨流減河位于天津市區(qū)南側(cè),河道從第6埠開始經(jīng)西青、靜海、大港等3個區(qū)縣至?？诜莱遍l,全長67km。為確保天津市的防洪安全,減輕津浦鐵路、華北任丘油田、大港油田的洪水威脅,并減輕西三洼的滯洪負擔(dān),對獨流減河進行治理是十分必要的和非常緊迫的。1獨流減河水利工程獨流減河建于1953年,自1969年擴建以來,已運行了近30年。海口防潮閘常年處于閉閘狀態(tài),造成閘下海相泥沙大量淤積,嚴(yán)重影響行洪。此外,堤防沉陷、蘆葦阻水,已使河道泄洪能力由原設(shè)計的3200m3/s下降到2000m3/s。當(dāng)前主要存在以下問題。(1)獨流減河防潮閘下嚴(yán)重淤積。閘下2200m以內(nèi),總淤積量約166萬m3。(2)河道蘆葦阻水。據(jù)調(diào)查,獨流減河河道蘆葦、草地總面積90.7km2?，F(xiàn)狀河道糙率明顯加大,嚴(yán)重影響行洪。(3)獨流減河堤防沉陷,超高不足,河道行洪時堤身難以保障安全。與原設(shè)計堤頂高程相比,右堤平均沉降0.7m,最大沉降1.2m。(4)堤坊隱患較多。據(jù)初步調(diào)查,左右堤共發(fā)現(xiàn)獾洞92處,多位于兩水夾堤段。此外,獨流減河左、右堤共有穿堤建設(shè)物22座,設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低,年久失修,已嚴(yán)重影響防洪和度汛安全。(5)進洪新閘、老閘存在年久失修、啟閉設(shè)備陳舊老化、公路橋標(biāo)準(zhǔn)偏低、閘室沉降、閘門阻水等。行洪能力,不能達到設(shè)計3600m3/s泄洪規(guī)模。此外,由于閘底板較高,不能滿足東淀排澇及引水要求,需要對閘進行改建。2管理計劃的研究2.1獨流減河洪水(1)根據(jù)《天津城市防洪規(guī)劃報告》及水利部1993年《關(guān)于天津城市防洪規(guī)劃的批復(fù)》中確定的:“獨流減河泄洪能力,由原規(guī)劃的3200m3/s增加到3600m3/s?！敝匮芯开毩鳒p河泄洪能力增至3600m3/s的工程措施。(2)獨流減河治理,應(yīng)在統(tǒng)籌兼顧、全面安排的原則下,把天津市的防洪安全放在第1位。并結(jié)合城市總體規(guī)劃,搞好綠化和城市美化及道路建設(shè),充分發(fā)揮城市建設(shè)的綜合功能。(3)在設(shè)計條件下,獨流減河泄洪,以不抬高東淀控制運用水位6.44m(原黃海(56)高程6.56m)為原則。(4)獨流減河治理,著眼于長遠,適當(dāng)留有余地。2.2河口灘面堆積高程獨流減河的治理方案,依據(jù)河口灘面淤積高程的差別,研究灘面淤積高程為1.77m和1.27m兩種情況。方案1河口灘面淤積高程1.77m,閘下年清淤42萬m3,大港段全滅葦,進洪閘下分2段擴挖:陳臺子以上段擴挖2個240m深槽;陳臺子—西千米橋段擴挖2個150m深槽。方案2河口灘面淤積高程1.27m,閘下年清淤42萬m3,大港段半滅葦,進洪閘下分2段擴挖:陳臺子以上段擴挖2個260m深槽;陳臺子—西千米橋段擴挖2個150m深槽。2.2.1等分配管理措施獨流減河治理,根據(jù)不同河段存在的問題,研究解決辦法,使各項治理措施的總體目標(biāo),達到3600m3/s泄洪能力。(1)最佳清淤量的確定選擇適宜的清淤方式,以較少的清淤量,滿足設(shè)計泄洪的要求。在滿足規(guī)劃泄量的前提下,達到清淤量與回淤量基本平衡,取得泥沙回淤率最小的最佳效果。根據(jù)物理模型與數(shù)學(xué)模型分析成果,最優(yōu)年清淤量為45萬m3(其中閘上3萬m3,閘下42萬m3)。按10年清淤量要求,開辟一處東西長1100m,南北寬900m,占地98.9hm2(1484畝),總?cè)莘e500萬m3的排泥場。(2)東米橋的過流能力由于地面沉降的影響,東千米橋北端梁底高程最低點已降至4.03m,按現(xiàn)狀梁底高程,該橋過流能力僅為2000m3/s。為達到3600m3/s泄洪能力的要求,東千米橋需要加高橋墩,進行改建?？紤]今后遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水加大泄量的需要,并為地面沉降適當(dāng)留有余地,改建后的東千米橋梁底高程按7.0m設(shè)計。(3)方案4:全滅合物治理方案本河段主要問題是蘆葦阻水。滅葦對降低糙率,增加河道泄洪能力有一定作用。擬根據(jù)河道治理不同方案組合,比較全滅葦與半滅葦2種情況。半滅葦為大港段左、右側(cè)灘地各滅1km寬的蘆葦;全滅葦為大港灘地內(nèi)的蘆葦全部滅除。(4)陳臺以下河段在滿足汛期東淀控制水位(6.44m)的前提下,使河道泄洪能力達到3600m3/s。該段河道總長46km,分為陳臺子以下段和陳臺子以上段。陳臺子以下段長26km,堤距1000m,河床為復(fù)式斷面,兩邊有深槽,中間有灘地,深槽寬度260～320m。目前深槽已大部分淤平,規(guī)劃在原有深槽基礎(chǔ)上,擴挖寬度為150m的2個深槽,平均挖深1.5m,總挖方1134萬m3,使陳臺子以下河段的泄洪能力有所恢復(fù)。陳臺子以上段,河長20km,堤距850m,原設(shè)計河底寬度750m,為單式河床。本段主要問題是河道較窄,雜草阻水,泄洪能力不足。規(guī)劃在河床兩側(cè)各開挖一個寬度為240～260m的深槽,深槽平均挖深1.5m,與陳臺子以下深槽相連接,總挖方1610萬～1680萬m3。(5)不同河段堤頂超高依據(jù)堤防設(shè)計規(guī)范,1、2級堤防的堤頂超高值不應(yīng)小于2.0m。依據(jù)不同河段堤防的重要性,確定堤防超高。左堤東千米橋以上堤防超高采用3.0m;右堤和東千米橋以下左堤超高采用2.0m。左堤設(shè)計堤頂寬度10m,右堤8m。堤防迎、背水坡邊坡,仍采用1∶3。(6)漿砌石護坡工程獨流減河左堤為天津城市防洪工程的重要組成部分,系確保堤防。目前左堤仍不同程度存在各種問題。為確保獨流減河泄洪安全,擬對獨流減河?xùn)|千米橋以上左堤迎水側(cè)砌筑漿砌石護坡進行保護;對右堤津浦鐵路段、團泊洼水庫段迎水側(cè),砌筑漿砌石護坡進行保護。漿砌石護坡總長73.61km,其中左堤61.61km,右堤12km。對兩水夾堤的堤防薄弱段,采取填塘固基措施進行處理。填塘固基總長25.5km。對獾洞采取開挖后回填的辦法消除隱患。(7)建筑物必須穿過大壩進行加固目前需要加固、維修的穿堤建筑物共計22座,其中西青區(qū)7座,靜海縣7座,大港區(qū)8座。(8)堤頂交通暢通津浦鐵路于進洪閘下6.3km處橫穿獨流減河,為滿足防汛檢查及運送物資的要求,需要確保堤頂交通暢通。擬在左、右岸各增建1座穿津浦鐵路立交涵洞。立交公路涵洞凈寬6m,按通道箱涵設(shè)計。(9)新港和老港的改造考慮汛期排澇和非汛期引水要求,建議對獨流進洪新閘、進洪老閘同時進行改建。(10)不擴孔方案比選工農(nóng)兵防潮閘除險改建工程已于1994年底竣工,設(shè)計流量3200m3/s。為將防潮閘泄洪能力由3200m3/s擴大到3600m3/s,曾比較過2個方案:擴孔方案和不擴孔方案。擴孔方案需擴4孔,增加工程量較多,且年清淤量偏大(94萬m3),運行管理費用增加較多,對工程維護不利,最后推薦不擴孔方案。不擴孔方案主要內(nèi)容為:適當(dāng)抬高閘上泄洪運用水位,增加防潮閘的泄洪能力。經(jīng)計算,當(dāng)閘下灘面淤積高程為1.77m時,設(shè)計流量3600m3/s,相應(yīng)閘上水位4.42m;當(dāng)閘下灘面淤積高程為1.27m時,設(shè)計流量3600m3/s,相應(yīng)閘上水位為4.10m。因此在不影響東淀運用水位(6.44m)前提下,抬高閘前水位以增加泄洪能力是可行的。通過以上各項治理措施,獨流減河泄洪能力,可由現(xiàn)狀的2000m3/s擴大至3600m3/s。2.2.2河道治理措施規(guī)模獨流減河治理,依據(jù)東淀控制水位6.44m時,下泄3600m3/s的要求,河口清淤最佳方案(年清淤量42萬m3),對灘面淤積采取留有余地的作法,比較了灘面淤積高程1.77,1.27m兩個方案。由于不同灘面淤積高程對沿程水位有不同影響,治理措施的規(guī)模也將有所不同。大港段滅葦,比較了全滅葦和