天津城市防洪独流减河河道设计

天津城市防洪独流减河河道设计

独流减少河流是大清河系洪水的主要入海村庄。大清河系总流域面积43060km2,独流减河位于天津市区南侧,河道从第6埠开始经西青、静海、大港等3个区县至海口防潮闸,全长67km。为确保天津市的防洪安全,减轻津浦铁路、华北任丘油田、大港油田的洪水威胁,并减轻西三洼的滞洪负担,对独流减河进行治理是十分必要的和非常紧迫的。1独流减河水利工程独流减河建于1953年,自1969年扩建以来,已运行了近30年。海口防潮闸常年处于闭闸状态,造成闸下海相泥沙大量淤积,严重影响行洪。此外,堤防沉陷、芦苇阻水,已使河道泄洪能力由原设计的3200m3/s下降到2000m3/s。当前主要存在以下问题。(1)独流减河防潮闸下严重淤积。闸下2200m以内,总淤积量约166万m3。(2)河道芦苇阻水。据调查,独流减河河道芦苇、草地总面积90.7km2。现状河道糙率明显加大,严重影响行洪。(3)独流减河堤防沉陷,超高不足,河道行洪时堤身难以保障安全。与原设计堤顶高程相比,右堤平均沉降0.7m,最大沉降1.2m。(4)堤坊隐患较多。据初步调查,左右堤共发现獾洞92处,多位于两水夹堤段。此外,独流减河左、右堤共有穿堤建设物22座,设计标准低,年久失修,已严重影响防洪和度汛安全。(5)进洪新闸、老闸存在年久失修、启闭设备陈旧老化、公路桥标准偏低、闸室沉降、闸门阻水等。行洪能力,不能达到设计3600m3/s泄洪规模。此外,由于闸底板较高,不能满足东淀排涝及引水要求,需要对闸进行改建。2管理计划的研究2.1独流减河洪水(1)根据《天津城市防洪规划报告》及水利部1993年《关于天津城市防洪规划的批复》中确定的:“独流减河泄洪能力,由原规划的3200m3/s增加到3600m3/s。”着重研究独流减河泄洪能力增至3600m3/s的工程措施。(2)独流减河治理,应在统筹兼顾、全面安排的原则下,把天津市的防洪安全放在第1位。并结合城市总体规划,搞好绿化和城市美化及道路建设,充分发挥城市建设的综合功能。(3)在设计条件下,独流减河泄洪,以不抬高东淀控制运用水位6.44m(原黄海(56)高程6.56m)为原则。(4)独流减河治理,着眼于长远,适当留有余地。2.2河口滩面堆积高程独流减河的治理方案,依据河口滩面淤积高程的差别,研究滩面淤积高程为1.77m和1.27m两种情况。方案1河口滩面淤积高程1.77m,闸下年清淤42万m3,大港段全灭苇,进洪闸下分2段扩挖:陈台子以上段扩挖2个240m深槽;陈台子—西千米桥段扩挖2个150m深槽。方案2河口滩面淤积高程1.27m,闸下年清淤42万m3,大港段半灭苇,进洪闸下分2段扩挖:陈台子以上段扩挖2个260m深槽;陈台子—西千米桥段扩挖2个150m深槽。2.2.1等分配管理措施独流减河治理,根据不同河段存在的问题,研究解决办法,使各项治理措施的总体目标,达到3600m3/s泄洪能力。(1)最佳清淤量的确定选择适宜的清淤方式,以较少的清淤量,满足设计泄洪的要求。在满足规划泄量的前提下,达到清淤量与回淤量基本平衡,取得泥沙回淤率最小的最佳效果。根据物理模型与数学模型分析成果,最优年清淤量为45万m3(其中闸上3万m3,闸下42万m3)。按10年清淤量要求,开辟一处东西长1100m,南北宽900m,占地98.9hm2(1484亩),总容积500万m3的排泥场。(2)东米桥的过流能力由于地面沉降的影响,东千米桥北端梁底高程最低点已降至4.03m,按现状梁底高程,该桥过流能力仅为2000m3/s。为达到3600m3/s泄洪能力的要求,东千米桥需要加高桥墩,进行改建。考虑今后遇超标准洪水加大泄量的需要,并为地面沉降适当留有余地,改建后的东千米桥梁底高程按7.0m设计。(3)方案4:全灭合物治理方案本河段主要问题是芦苇阻水。灭苇对降低糙率,增加河道泄洪能力有一定作用。拟根据河道治理不同方案组合,比较全灭苇与半灭苇2种情况。半灭苇为大港段左、右侧滩地各灭1km宽的芦苇;全灭苇为大港滩地内的芦苇全部灭除。(4)陈台以下河段在满足汛期东淀控制水位(6.44m)的前提下,使河道泄洪能力达到3600m3/s。该段河道总长46km,分为陈台子以下段和陈台子以上段。陈台子以下段长26km,堤距1000m,河床为复式断面,两边有深槽,中间有滩地,深槽宽度260～320m。目前深槽已大部分淤平,规划在原有深槽基础上,扩挖宽度为150m的2个深槽,平均挖深1.5m,总挖方1134万m3,使陈台子以下河段的泄洪能力有所恢复。陈台子以上段,河长20km,堤距850m,原设计河底宽度750m,为单式河床。本段主要问题是河道较窄,杂草阻水,泄洪能力不足。规划在河床两侧各开挖一个宽度为240～260m的深槽,深槽平均挖深1.5m,与陈台子以下深槽相连接,总挖方1610万～1680万m3。(5)不同河段堤顶超高依据堤防设计规范,1、2级堤防的堤顶超高值不应小于2.0m。依据不同河段堤防的重要性,确定堤防超高。左堤东千米桥以上堤防超高采用3.0m;右堤和东千米桥以下左堤超高采用2.0m。左堤设计堤顶宽度10m,右堤8m。堤防迎、背水坡边坡,仍采用1∶3。(6)浆砌石护坡工程独流减河左堤为天津城市防洪工程的重要组成部分,系确保堤防。目前左堤仍不同程度存在各种问题。为确保独流减河泄洪安全,拟对独流减河东千米桥以上左堤迎水侧砌筑浆砌石护坡进行保护;对右堤津浦铁路段、团泊洼水库段迎水侧,砌筑浆砌石护坡进行保护。浆砌石护坡总长73.61km,其中左堤61.61km,右堤12km。对两水夹堤的堤防薄弱段,采取填塘固基措施进行处理。填塘固基总长25.5km。对獾洞采取开挖后回填的办法消除隐患。(7)建筑物必须穿过大坝进行加固目前需要加固、维修的穿堤建筑物共计22座,其中西青区7座,静海县7座,大港区8座。(8)堤顶交通畅通津浦铁路于进洪闸下6.3km处横穿独流减河,为满足防汛检查及运送物资的要求,需要确保堤顶交通畅通。拟在左、右岸各增建1座穿津浦铁路立交涵洞。立交公路涵洞净宽6m,按通道箱涵设计。(9)新港和老港的改造考虑汛期排涝和非汛期引水要求,建议对独流进洪新闸、进洪老闸同时进行改建。(10)不扩孔方案比选工农兵防潮闸除险改建工程已于1994年底竣工,设计流量3200m3/s。为将防潮闸泄洪能力由3200m3/s扩大到3600m3/s,曾比较过2个方案:扩孔方案和不扩孔方案。扩孔方案需扩4孔,增加工程量较多,且年清淤量偏大(94万m3),运行管理费用增加较多,对工程维护不利,最后推荐不扩孔方案。不扩孔方案主要内容为:适当抬高闸上泄洪运用水位,增加防潮闸的泄洪能力。经计算,当闸下滩面淤积高程为1.77m时,设计流量3600m3/s,相应闸上水位4.42m;当闸下滩面淤积高程为1.27m时,设计流量3600m3/s,相应闸上水位为4.10m。因此在不影响东淀运用水位(6.44m)前提下,抬高闸前水位以增加泄洪能力是可行的。通过以上各项治理措施,独流减河泄洪能力,可由现状的2000m3/s扩大至3600m3/s。2.2.2河道治理措施规模独流减河治理,依据东淀控制水位6.44m时,下泄3600m3/s的要求,河口清淤最佳方案(年清淤量42万m3),对滩面淤积采取留有余地的作法,比较了滩面淤积高程1.77,1.27m两个方案。由于不同滩面淤积高程对沿程水位有不同影响,治理措施的规模也将有所不同。大港段灭苇,比较了全灭苇和