喀左縣于紅河護岸工程初步設(shè)計分析

楊海全

(喀左縣水庫移民管理辦公室，遼寧 喀左122300)

1 工程概況

喀左縣于紅河護岸工程初步設(shè)計的任務是保障喀左縣城、大城子鎮(zhèn)北村、利洲工業(yè)園區(qū)、沿河兩岸人民的生命財產(chǎn)安全。工程主要建筑為兩岸堤防，堤防全長2.4 km，左右兩岸各1.2 km，設(shè)計標準為20 a一遇，工程級別為Ⅳ級，型式為漿砌石護岸，可使327 m3/s流量洪水安全通過。

2 工程建設(shè)意義

縣城城區(qū)、利州工業(yè)園區(qū)、北村防洪標準達到了20 a一遇，結(jié)束了本段河流小水小災，大水大災的歷史。為沿河兩岸居民住宅及大小廠礦提供了安全保障。結(jié)合護岸建設(shè)，美化生活環(huán)境，給人們提供良好的活動場所，提高人民群眾生活質(zhì)量。

3 于紅河防洪工程方案的確定

根據(jù)于紅河地理情況和河道天然走向，確定方案是兩岸為漿砌石護岸。堤頂6 m綠化帶。

4 堤防工程設(shè)計

4.1 堤線確定

于紅河河道治理段堤線布置原則是依據(jù)規(guī)范，結(jié)合河道狀況，從建筑物功能、造價、地質(zhì)、遠近效益、主次要矛盾等方面綜合確定考慮，盡可能達到最佳方案［1］。堤線上游與2006年新建護岸連接、下游至新華橋，全長2 400 m。

4.2 堤距確定

于紅河治理段中無其它建筑物，堤距寬度不受影響，保證設(shè)計QP過水能力即可，兩堤間距基本上參照2006年護岸確定。依此為堤距使得堤線坐落于河灘之上，不至于占用耕地良田，布局顯得和諧美觀。故堤距采用47.5 m。

4.3 水面線計算

本工程治理段位于于紅河下游，距主河流入口2 000 m，未考慮下游河道水位的銜接，只在本次治理段末端按河槽比降5.5‰開始向上進行推算。

由于于紅河防洪工程的設(shè)計方案在河道兩岸布置堤防，使得修堤后的河道比較規(guī)整。因此，在水面線計算時采用《水力學》明渠均勻流公式計算，計算式為:

根據(jù)上述已知條件及確定的有關(guān)參數(shù)，對于紅河建堤后的河道進行水面曲線計算，按照治理段比降5.5%進行推算。

4.4 穩(wěn)定計算

采用M7.5 水泥砂漿，抗滑安全系數(shù)KC=1.2，抗傾安全系數(shù)K0=1.45，漿砌石容重r =2.2 t/m3，摩擦系數(shù)f = 0.5(查表)，地基承載力6.13 ～24 t/m2，肉摩擦角Φ = 28°，土壤濕容重r =1.8 t/m3。設(shè)計情況按最不利荷載組合(河中無水)，壩的背后土壤飽和，基礎(chǔ)被沖出狀態(tài)進行計算。計算水平土壓力，采用朗肯公式計算:Ka = tg2(45°－Φ/2)，Ka = tg2(45°28/2)=0.361(水利計算水冊)，土壓力Pb=1/2γH2，計算均取墻的縱向長度1 m。堤防穩(wěn)定計算表見表1。

表1 堤防穩(wěn)定計算表

抗滑:KC=1.71 ＞［1.2］

抗傾:K0=2.32 ＞［1.45］

4.5 堤頂高程的確定

計算Ⅳ級堤的超高，依下列計算公式為:

式中:Y 為堤頂高程，m;R 為設(shè)計波浪爬高，m。

附錄C 計算:e 為設(shè)計風壅增水高度，m;A 為安全加高，Ⅳ級堤加高(0.6 m)。

風浪要素按下列公式計算:

風速資料采用喀左氣象站提供的資料1959—2000年42 a實測資料，6月—9月汛期平均最大風速10.39 m/s，風速感應器高度10.2 m，則高度系數(shù)為1.0。

計算風速:V計=10.39 m/s

V設(shè)= 1.5V計=15.59 m/s，風向多為南西向。

tmin為風浪達到穩(wěn)定狀態(tài)的最小風時，s;L 為波長，為重力加速度，9.8 m/s2;F 為風區(qū)長度，m;d 為水域平均水深，m。

式中:RP為累計頻率為P 的波浪爬高，m;K△為斜坡的糙率及滲透性系數(shù)(干砌石護坡)，K△=0.775;KV為經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù)無維量值而定;KP為爬高累計頻率換算系數(shù)，不允許越浪，爬高累積頻率取2%;m 為斜坡坡率，m =0;為堤前波浪平均波高，m;L 為堤前波浪的波長，m。堤防的超高計算成果見表2。

表2 堤防的超高計算成果見表

［1］路陽，孫波，宋懷杰. 塘壩工程的生物工程護坡技術(shù)研究［J］. 黑龍江水利科技，2008，36(06):51 －52.