摘要:河道工程設計中堤線布置和選擇的優(yōu)劣,直接關系到整個工程的合理適用、經(jīng)濟美觀和建成后所發(fā)揮的功用,尤其對整個工程建設規(guī)劃影響重大。作為堤防重要組成部分和設計基礎,堤線合理的布置和選擇尤為關鍵。本文通過樂山市青衣江小中壩堤防治理工程可研設計階段與初設階段設計堤線布置的調整,對堤防設計中堤線的布置方案進行分析比選和問題研究,對比選方法、過程、考慮因素等作了初步的探討與分析。
關鍵詞:河道治理;堤防工程;堤線布置;方案比選
1.工程及設計概況
青衣江小中壩堤防工程位于樂山市夾江縣青衣江右岸順河鄉(xiāng)境內,工程上起毛灘電站下游導流堤末端,下至下游大興庵壩。該段堤防已納入青衣江河段十三五流域規(guī)劃,工程區(qū)近6km堤段規(guī)劃分前進堤防、小中壩堤防及萬壩堤防共三段兩期實施修建。該工程可研設計階段批復成果已由其它設計院完成,我設計院承擔初步設計階段及后續(xù)設計工作。我院在充分研究分析可研批復成果及現(xiàn)場踏勘后,重新對批復成果中堤線布置進行研究,并調整優(yōu)化堤線布置、堤防起止點和堤防結構。調整設計成果為:整治及新建小中壩堤防約9018m,其中在原有舊堤上進行整治干堤4215m,新增在電站下游導流墻至毛灘河溝口新建干堤556m,新增在毛灘河溝及順河鄉(xiāng)支溝兩岸新建子堤4237m。同時對青衣江河段1988m河道、順河支溝及毛灘河局部堤段河床進行疏浚清淤,以此降低河床順接上下游河道。
2.可研設計概況及堤線布置
堤防大部分堤段為已建防洪堤,建成年代較久,堤迎水面護面及堤腳防沖加固基本不會縮窄行洪斷面,工程實施對洪水位影響很小,根據(jù)設計洪水水面線計算成果,現(xiàn)部分堤段堤頂能夠滿足設計防洪標準,對堤頂高程不滿足標準的堤段進行設計加高。現(xiàn)狀防洪堤河道順直,兩岸河堤堤岸對稱,兩岸基本平行,行洪寬度滿足要求,因此防洪堤堤軸線布置基本采用現(xiàn)有舊堤線即可(附圖粗線)。
可研階段小中壩堤防(P=5%)整治堤段工程上起毛灘河溝口,下至大興庵壩,并與后期規(guī)劃的萬壩堤防相接形成封閉。防洪堤為斜坡堤,大部分堤段采用干砌卵石護坡,局部漿砌卵石護坡。同時對青衣江河床約2075m長河道進行疏浚清淤。但未對匯入青衣江右岸的三處支溝作設計處理。
3.可研設計堤線布置合理性問題分析和研究
可研階段堤防僅僅在小中壩堤段原舊堤上布置堤軸線并進行整治加高,對堤段上游毛灘河、中段順河鄉(xiāng)支溝以及下游萬壩堤段三處較大未封閉區(qū)域未作研究處理,其排澇排洪設計和設施未作設計分析,堤防不能形成有效的防洪封閉圈和完善的排澇排洪體系,堤防的修建整治缺乏必要性、安全性和實用性,需要進一步論證堤防堤線布置和堤防的修建對防洪排澇的作用。經(jīng)我院技術人員現(xiàn)場踏勘研究并咨詢四川省工程咨詢院,對可研設計批復成果提出評估意見:需進一步核實堤防起點毛灘河溝口、堤防中段順河支溝以及尾端萬壩片區(qū)受青衣江洪水倒灌的淹沒影響范圍、對象以及經(jīng)濟損失情況,分析論證可研成果中不封閉堤防溝口的安全性和可行性,并進一步完善對未封閉區(qū)域及支溝防洪排澇采取相應的處理措施??裳谐晒谠摵佣蔚谭赖牡叹€布置和防洪排澇設計上存在較大的設計不足,未能體現(xiàn)出堤防的修建對該段河流及片區(qū)的防洪和排澇的作用性、安全性以及實用性,并衍生出洪水期對修建堤段的進一步?jīng)_刷破壞的新增問題,可研設計成果需進一步進行研究和完善。三處較大未封閉區(qū)域經(jīng)研究分析如下:
1)堤首毛灘河溝口:毛灘河兩岸地勢較低,現(xiàn)有河岸高程尚不能滿足設計防洪要求,經(jīng)實地查勘,毛灘河兩岸居民區(qū)地坪高程大部分均低于毛灘河20年一遇設計洪水位為400.95m,頻率5%及10%設計洪水位均對毛灘河兩岸居民區(qū)和兩岸2000畝農田及荒地造成淹沒影響,居民房屋及耕地農作物經(jīng)濟長期受淹沒損失嚴重,每年直接經(jīng)濟損失達到600萬元以上??裳须A段僅僅起到該段堤防局部防洪能力,對于因溝口上游前進堤防未建成所形成的缺口導致的整片區(qū)域的整體防洪淹沒和排澇問題仍未解決。因此毛灘河兩岸防洪及排澇問題需重新研究設計。
2)中部順河支溝:堤防中段有一順河支溝穿堤,支溝10年一遇設計洪水為46.5m3/s。支溝溝口現(xiàn)狀寬約14m,現(xiàn)狀排澇方式為保護區(qū)內洪水匯入支溝再流入青衣江。支溝現(xiàn)狀兩岸為農田及荒地及兩岸居民區(qū)。經(jīng)計算20年一遇設計洪水及10年一遇設計洪水均會漫過鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路淹沒大片農田和下游地勢較低的場鎮(zhèn)大部分房屋設施。待青衣江洪水消退后,大部分洪水依地勢向下游排放,沒有統(tǒng)一的排澇排洪設施和規(guī)劃。居民淹沒損失較大,直接經(jīng)濟損失達400萬元以上??裳性O計暫不對該支溝采取其他措施,保留現(xiàn)狀排澇方式(通過支溝排除)。本設計在現(xiàn)場踏勘調查走訪后,結合歷年水文氣象資料和現(xiàn)有淹沒損失情況,研究分析該溝口亟待采取必要措施完善排澇和防洪設計,保證堤后場鎮(zhèn)居民安全和財產(chǎn)損失。
3)末端萬壩堤段:本工程堤防末端萬壩堤段暫未實施,堤防末端暫時不能封閉,洪水期間,會造成短暫淹沒。該區(qū)域20年一遇及10年一遇設計洪水對居民區(qū)及土地常年產(chǎn)生較大淹沒損失,經(jīng)濟損失達350萬元以上??裳须A段限于該區(qū)域為自然淹沒和財政投資考慮,對該堤段防洪問題未予考慮不作設計,交由青衣江右岸夾江縣后期規(guī)劃堤防實施完成。排澇方式為待青衣江洪水消退后,洪水可自然排出。但該段堤防是青衣江右岸堤防的組成部分,對整體堤防防洪和右岸場鎮(zhèn)防洪排澇規(guī)劃起到較大作用,初步設計考慮該段堤防工程應盡快實施完善封閉,使青衣江右岸夾江縣小中壩堤防工程形成最終完整封閉體系。
4.初步設計堤線布置優(yōu)化
根據(jù)可研審查意見結合批復成果,經(jīng)與業(yè)主、相關專家多次咨詢對接,本初設階段我院提出解決方案如下:
堤防工程設計考慮將堤防首段即樂山市關于《岷江中下游(樂山段)防洪規(guī)劃修編報告》(川水函[2012]1802號)規(guī)劃成果前進堤防納入初步設計范圍,堤防起點上移連接電站下游右岸導流墻,終點下至大興庵壩龍興支溝處。堤防中段新修建排水涵閘以及新建和加高堤后子堤,尾端沿堤防末端新修建頻率為10年一遇防洪標準子堤連接龍興村鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路形成封閉。
堤防工程設計方案:全段堤防干堤采用20年一遇防洪標準,子堤采用10年一遇防洪標準。干堤采用斜坡堤、設置馬道和堤頂加高硬化,堤后設置排水溝,局部堤頂設置錯車道滿足防洪搶險道路要求。堤防上中下三處未封閉區(qū)域形成封閉,新建前進堤防、毛灘河兩岸子堤以及順河支溝兩岸子堤。毛灘河支溝兩岸新建子堤向上游延伸至10年一遇水位處,順河支溝左岸新建子堤和右岸加高道路作擋水措施處理。堤防末端即為小中壩老堤終點沿現(xiàn)有機耕路新建子堤沿至鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路形成封閉。排澇規(guī)劃方案:各封閉區(qū)堤后設置8個排澇區(qū),排澇排洪通過穿堤涵管、穿堤箱涵以及排水溝和現(xiàn)有涵管,將內澇洪水排入支溝直至流入青衣江。
堤線布置調整優(yōu)化:為與干流主流平行并避開堤后建筑,并與上游前進堤防布置堤線一致性,將可研成果的小中壩堤首堤線略向青衣江心調整,并與上游毛灘河右岸新建子堤連接形成封閉區(qū),堤后凹地利用開挖疏浚棄渣回填能夠新增50余畝場鎮(zhèn)規(guī)劃建設用地;上游新建前進堤防連接毛灘電站導流堤直下,與毛灘河左岸子堤形成封閉區(qū);中段順河支溝新建(加高)兩岸子堤至20年一遇水位處,并與小中壩干堤左右岸相連形成封閉區(qū);堤防末端片區(qū)采取整治加高機耕路布置堤線延伸至鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路形成封閉;干堤堤線其它堤段基本沿小中壩舊堤堤線向河心偏移平行布置,子堤堤線基本沿支溝河道兩岸平行走向布置。
初步設計成果最終獲得省水利廳審查通過并下函批復,同意調整后堤線布置方案及堤防結構設計等成果。
5.結論及建議
堤防工程堤線布置關系到整個工程項目的立項規(guī)劃、項目修建的必要性和修建后功能意義,特別是水利工程公益性項目,功在在當代利在千秋。堤線布置恰當,能夠取得較好的社會效益、生態(tài)效益以及經(jīng)濟效益。筆者根據(jù)多年設計經(jīng)驗,對堤防設計堤線布置給出一些個人經(jīng)驗建議:
(1)堤線布置要全面有效的進行現(xiàn)場踏勘和收集工程區(qū)歷年資料,根據(jù)工程所處河段特點、保護對象和管理范圍內已建或已規(guī)劃建筑物情況,依據(jù)堤防工程設計現(xiàn)行規(guī)范,進行合理布線。
(2)堤線應與河勢流向相適應,并與河道的主流線大致平行。兩岸堤距大致相等,不宜突然放大或縮小。堤線力求平順,各堤段平緩連接,不得采用折線或急彎。上下游水面線應銜接自然,確保河岸堤不沖刷和不淤積。
(3)堤線布置應盡可能利用有利地形,修筑地勢較高、基礎優(yōu)良、土層分部穩(wěn)定的灘岸上,盡可能避開軟弱地基、深水地帶、古河道、強透水地基等不穩(wěn)定地基。應盡可能布置在占壓耕地、拆遷房屋等建(構)筑物少的地段,避開文物、古墳墓等遺址,同時要結合防洪留有適當余地。布線要利于工程施工和后期運用管理。
(4)堤線布置應與工程河段流域洪水匯入情況,特別是支溝洪水、現(xiàn)狀防洪排澇區(qū)情況和遠期建設規(guī)劃相協(xié)調,使堤線布置體現(xiàn)出防洪功能意義和經(jīng)濟效益,有利于當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展規(guī)劃。
(5)在滿足堤線引洪布置的前提下,適當考慮堤防與堤路和城市景觀相結合,與堤防排澇、涵閘及過堤建筑物統(tǒng)一規(guī)劃布置,綜合選線,做好堤后搶險與城市道路的協(xié)調布置。
(6)堤線布置和選擇時,應根據(jù)流域防洪規(guī)劃、城市總體規(guī)劃、施工技術、政府投資規(guī)劃以及周邊生態(tài)環(huán)境,經(jīng)技術經(jīng)濟比較后綜合選定。
(7)堤線布置要充分體現(xiàn)堤防修建的必要性和功能作用,一次修建要滿足工程區(qū)段綜合效益最大化,避免功能不完整重復修建和堤后過大損失。
參考文獻
【1】GB50286-2013.堤防工程設計規(guī)范 [S];
【2】《四川省夾江縣青衣江小中壩堤防工程初步設計報告》(報批稿)及批復相關文件。
作者簡介:江立峰 ,男,工程師,主要從事水利水電工程設計工作。