王建明，王芳佳

（1.河海大學(xué)設(shè)計(jì)研究院有限公司江西分公司，江西 南昌 330000；2.江西省安瀾工程咨詢有限公司，江西 南昌 330000）

1 前言

暴雨頻發(fā)易引發(fā)各類災(zāi)害。為防止強(qiáng)降雨引起水位上漲產(chǎn)生洪水，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活造成威脅，需提前建設(shè)好防洪治理工程。關(guān)于小流域防洪工程，有許多學(xué)者進(jìn)行了相應(yīng)研究。甘小榮[1]認(rèn)為小流域防洪出現(xiàn)問題的主要原因是防洪設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)較低，難以滿足泄洪要求，同時(shí)當(dāng)?shù)鼐用穹罏?zāi)減災(zāi)預(yù)警意識(shí)不強(qiáng)。因此，一旦發(fā)生洪水將產(chǎn)生難以估量的損失。張大茹[2]基于Mike21FM的技術(shù)方法對(duì)洪水發(fā)生后可能淹沒的地區(qū)區(qū)域進(jìn)行預(yù)測(cè)，為堤防工程的設(shè)置提供參考依據(jù)。陳文龍等[3]基于平面水動(dòng)力模型計(jì)算了可能產(chǎn)生漫堤、潰堤的洪水模型演化推進(jìn)過程，可為實(shí)際工程提供參考。侯志軍等[4]以小浪底水庫(kù)為對(duì)象研究了黃河中下游防洪能力，認(rèn)為當(dāng)水量較小時(shí)，可利用小浪底水庫(kù)排泄水能力，對(duì)下游河道沉積的泥沙進(jìn)行沖刷，保證河道安全。王云飛、劉文達(dá)等[5-6]分別以小甸子防洪區(qū)和余慶河普興河段為例，研究該流域防洪堤岸的設(shè)計(jì)及其防洪設(shè)計(jì)工程，可為相似工程提供參考借鑒。黃偉濤、張繼斌等[7-8]以實(shí)際工程為例，研究渭河全線防災(zāi)減災(zāi)工程效應(yīng)和黃甫鎮(zhèn)防洪工程洪水位的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

本文以德安縣林泉鄉(xiāng)防洪工程為例研究小流域防洪治理工程的設(shè)計(jì)及其工程效益分析。

2 工程概況

該防洪工程治理河段主要分布在清塘河和支流太平河，治理總長(zhǎng)度為9.34 km。工程區(qū)域水利設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，基礎(chǔ)設(shè)施不配套，制約了圩區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。隨著生產(chǎn)的快速發(fā)展，城鄉(xiāng)建設(shè)不斷推進(jìn)，洪澇災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失也逐年增加，大橋東堤加固建設(shè)迫在眉睫。

3 氣象水文條件及水量設(shè)計(jì)

據(jù)附近的德安氣象站觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，多年平均降水量為1338.6 mm，降水量年際變化較大，最大年降水量為2110.0 mm，而最小年降水量?jī)H865.6 mm，統(tǒng)計(jì)年限內(nèi)，最大降雨量為最小降雨量的2倍，年內(nèi)降雨極不均勻，夏季為降雨集中期，占年降水量的46.0%。在伏秋季節(jié)，氣溫高、蒸發(fā)量大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，多年平均蒸發(fā)量為1141.7 mm；設(shè)計(jì)洪水、枯水流量可根據(jù)梓坊水文站監(jiān)測(cè)資料來(lái)確定。

為了確定設(shè)計(jì)洪峰流量相應(yīng)水位，需要對(duì)下游起推水位點(diǎn)繪制水位～流量關(guān)系曲線。本流域附近無(wú)實(shí)測(cè)水文觀測(cè)資料，工程最下游在比較順直的河道上，且河寬較窄，控制性良好，可作為控制斷面，其水位～流量關(guān)系采用水力學(xué)公式Q=1/n×A×R2/3×J1/2推算。橫斷面資料采用本公司實(shí)測(cè)成果；比降J根據(jù)本階段河道縱斷面、同時(shí)水面線及調(diào)查洪水水面線綜合確定，J取3.3‰；綜合糙率n根據(jù)河槽地形地貌、河床組成及床面特性，參照“我國(guó)天然河流河道糙率參考表”選定，糙率系數(shù)n值取0.03。根據(jù)以上公式由防洪控制斷面處水力要素即可求得下游控制斷面的水位～流量關(guān)系曲線，成果見表1，關(guān)系曲線見圖1。

圖1 控制斷面水位～流量關(guān)系曲線圖

表1 控制斷面水位～流量關(guān)系表

4 治理措施研究

為保證當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活，保證經(jīng)濟(jì)快速平穩(wěn)發(fā)展，防洪治理實(shí)施項(xiàng)目主要有：堤防加固工程、河道疏浚工程、河道護(hù)岸工程、穿堤涉河建筑物改造工程等。本防洪工程治理清塘村黃家畈大橋上游300 m至坳背朱村下游200 m段清塘河段、清塘村洪家咀西南側(cè)至清塘河交匯口段太平河支流段，共計(jì)9.34 km；治理涉河建筑物16座（處）（涵管9處、改造溢流堰4處、拆除重建阻水人行橋2座、改造渡槽1座）。

4.1 河道疏浚工程

根據(jù)現(xiàn)狀河勢(shì)及測(cè)量資料，本次設(shè)計(jì)擬對(duì)主河床范圍內(nèi)沙洲及束窄河流段河灘進(jìn)行清淤整治，以平順河道縱坡，減小糙率。疏浚開挖料可以利用于堤后填塘壓浸，其它棄料運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)堆放，不得隨意堆放在河道內(nèi)。

疏浚河道總長(zhǎng)4.5km（清塘河段長(zhǎng)4.5km，太平河支流0.0 km，疏浚工程總量8.97萬(wàn)m3），河道清障、拓寬、清淤疏浚范圍：樁號(hào) QT0+000～QT1+200、QT2+700～QT2+900、QT3+100～QT3+700、QT4+100～QT6+200。

4.2 河道護(hù)岸工程

根據(jù)調(diào)查該項(xiàng)目防洪工程堤防總長(zhǎng)共計(jì)7.017 km，需要進(jìn)行改造的工程段長(zhǎng)度為5.576 km，不需要進(jìn)行改造段為1.447 km。其中：預(yù)制塊護(hù)堤0.7 km，砼預(yù)制塊+網(wǎng)格草皮護(hù)堤3.036 km，網(wǎng)格草皮護(hù)堤1.64 km，砼護(hù)堤0.2 km，泥結(jié)石路面5.576 km。

根據(jù)調(diào)查工程區(qū)域岸坡總長(zhǎng)為11.123 km，需進(jìn)行工程措施加固處理的長(zhǎng)度共6.047 km，可維持原狀態(tài)的長(zhǎng)度為5.076 km治理措施分為干砌石護(hù)岸和砼擋墻護(hù)岸，其中：干砌石護(hù)岸5.847 km，砼擋墻護(hù)岸0.2 km。

4.3 穿堤涉河建筑物工程

林泉鄉(xiāng)防洪工程穿堤和涉河建筑物主要有：涵管9處，共計(jì)194 m，改造灌溉堰4座（黃家畈堰壩、曹家畈堰壩、下中口攔河堰、洪家咀堰壩）以利于河道內(nèi)淤塞及時(shí)排暢、拆除重建阻水人行橋2座（洪家嘴人行橋、晏家鋪人行橋）、改建渡槽1座。

4.4 防洪堤岸設(shè)計(jì)

（1）型式一：預(yù)制塊護(hù)坡堤防

設(shè)計(jì)堤頂超高0.8 m，堤頂寬3.0 m（泥結(jié)石路面寬2.5 m）；迎水坡1∶2.0，采用15 cm厚砼預(yù)制塊皮護(hù)坡，堤腳設(shè)80 cm×80 cm砼固腳；背水坡1：2，背水坡為草皮護(hù)坡,該斷面用于清塘河右岸QT5+700～QT6+400共0.7 km的加固（護(hù)坡范圍見表2）。

表2 預(yù)制塊+網(wǎng)格草皮護(hù)坡堤防范圍統(tǒng)計(jì)表

（2）型式二：3.0 m寬預(yù)制塊+網(wǎng)格草皮護(hù)坡

設(shè)計(jì)堤頂超高0.8 m，堤頂寬3.0 m（泥結(jié)石路面寬2.5 m）；迎水坡設(shè)80 cm×80 cm的C20砼固腳+10 cm厚砼預(yù)制塊（下鋪10 cm厚碎石墊層）+C20砼壓頂+網(wǎng)格草皮護(hù)坡，迎水面采用粘土回填。背水坡設(shè)草皮護(hù)坡，坡比1：2，疏浚料回填。防護(hù)型式見圖4。該斷面用于加固堤段范圍見表3。

表3 預(yù)制塊+網(wǎng)格草皮護(hù)坡堤防范圍統(tǒng)計(jì)表

(3)型式三：3.0 m寬網(wǎng)格護(hù)坡堤防

本防護(hù)型式主要用于堤防迎水面有二級(jí)坡且一級(jí)坡邊坡較緩且穩(wěn)定，二級(jí)坡較陡有沖刷跡象堤段。設(shè)計(jì)堤頂超高0.8 m，堤頂寬3.0 m（泥結(jié)石路面寬2.5 m）；迎水坡設(shè)80 cm×80 cm的C20砼固腳+網(wǎng)格草皮護(hù)坡至C20砼路肩或者C20砼壓頂，迎水面采用粘土回填。背水坡設(shè)草皮護(hù)坡，坡比1：2，疏浚料回填。防護(hù)型式見圖5。該斷面用于加固堤段范圍見表4。

表4 清塘河網(wǎng)格草皮護(hù)坡堤防范圍統(tǒng)計(jì)表

5 工程效益分析

通過河道疏浚工程處理，清理了河床底部長(zhǎng)期以來(lái)淤積的各種沉積物，擴(kuò)大了河道過水?dāng)嗝嬗欣诤拥涝诤樗絹?lái)時(shí)進(jìn)行泄洪。河道護(hù)岸工程的建設(shè)，保證了河道兩側(cè)岸坡的穩(wěn)定性，在河道正常過水時(shí)，兩側(cè)岸坡不形成塌岸堵塞河流。對(duì)原有水利設(shè)施的改造設(shè)計(jì)使得原本設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低的設(shè)施能滿足現(xiàn)階段的泄洪排水要求，以較少的經(jīng)濟(jì)投資換來(lái)較大的安全收益。

工程建設(shè)完成后保障了研究區(qū)2500人的安全，農(nóng)田0.25 km2，保護(hù)區(qū)域總面積4.24 km2。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）以實(shí)際工程為例，介紹了當(dāng)?shù)胤篮楣こ讨卫泶胧?，主要有堤防加固工程、河道疏浚工程、河道護(hù)岸工程、穿堤涉河建筑物改造工程。

（2）根據(jù)氣象監(jiān)測(cè)資料獲取枯水、洪水水位，分析控制斷面水位～流量關(guān)系曲線圖，為后序工程設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

（3）介紹了該地區(qū)治理工程中的三種護(hù)坡堤岸工程，工程完成后惠及當(dāng)?shù)鼐用裆?，可為以后相似工程提供參考借鑒。