李智奇
(建平縣水務(wù)局,遼寧 朝陽 122400)
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山區(qū)小河道疏溪固堤工程設(shè)計(jì)及其林地封禁治理措施研究
李智奇
(建平縣水務(wù)局,遼寧 朝陽 122400)
山區(qū)小河道工程區(qū)與農(nóng)民生產(chǎn)和生活的安全息息相關(guān),但隨著農(nóng)村水土流失狀況的不斷加劇,小河道泥沙含量不斷加大,洪澇災(zāi)害頻發(fā)。為了保證山區(qū)小河道工程區(qū)內(nèi)有一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境,展開對(duì)山區(qū)小河道疏溪固堤、封禁治理等至關(guān)重要。文章依托于建平縣朱碌科鎮(zhèn)二道河子河七臺(tái)營子段坊岸工程區(qū)小河道治理工程,對(duì)小河道治理進(jìn)行了深入的研究,根據(jù)河道治理規(guī)范,制定了設(shè)計(jì)原則和防洪標(biāo)準(zhǔn),對(duì)防護(hù)堤設(shè)計(jì)影響因素進(jìn)行了計(jì)算,設(shè)計(jì)并且確定了防護(hù)堤的高度和基礎(chǔ)深度,并對(duì)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了穩(wěn)定性驗(yàn)算。根據(jù)工程區(qū)小河道林地破壞情況,提出了封禁方法和封禁措施,為山區(qū)小河道堤壩工程設(shè)計(jì)以及山區(qū)小河道水土流失及其治理提供指導(dǎo)。
山區(qū)小河道;疏溪固堤;工程設(shè)計(jì);封禁治理
遼寧省建平縣朱碌科鎮(zhèn)二道河子河七臺(tái)營子段坊岸工程區(qū)屬于低山丘陵區(qū),區(qū)內(nèi)山體連貫,形態(tài)各異,溝壑發(fā)育,該區(qū)域現(xiàn)有水土流失面積2.82km2,占工程區(qū)總面積的36.82%[1]。工程區(qū)域內(nèi)水土流失主要分布在疏林地,其中包括:臨近果園、植被覆蓋率較低的荒坡、廢棄果園、經(jīng)濟(jì)林地帶以及部分山坡地區(qū)。水土流失較為嚴(yán)重,其中以面蝕最為明顯[2]。
溝壑集水匯在一起便是小河道,而且大部分農(nóng)莊和農(nóng)田位于河流兩側(cè),山區(qū)小河道的共同特點(diǎn)是比降大,彎度大,流速快,由于工程區(qū)農(nóng)民的生產(chǎn)和社會(huì)活動(dòng)日益增加,河道上游植被遭到嚴(yán)重的破壞,坡面涵蓄水能力較差,大量泥沙進(jìn)入河道,河床抬高,加之獨(dú)特的山前地形暴雨,來之快去之急,洪水災(zāi)害日益頻繁。
本工程主要是根據(jù)該地區(qū)小河道自身水土流失情況,因地制宜,生態(tài)防治和可持續(xù)綠色發(fā)展為主,保證農(nóng)民生產(chǎn)和生活正常進(jìn)行的前提下,對(duì)小河道工程進(jìn)行設(shè)計(jì)施工和綠色保護(hù),其中,建設(shè)漿砌石防洪堤壩536m,河道治理和疏通850m。漿砌石防洪堤結(jié)構(gòu):頂寬0.5m,基礎(chǔ)埋深1.3m,邊坡比1∶0.3。鐵絲籠防洪堤結(jié)構(gòu):頂寬0.8m,基礎(chǔ)埋深0.3m,邊坡比1∶0.5。工程明細(xì)表見表1。
表1 二道河子項(xiàng)目區(qū)疏溪固堤工程明細(xì)表
2.1 設(shè)計(jì)原則及其防洪標(biāo)準(zhǔn)
因害設(shè)防,提高防洪標(biāo)準(zhǔn),保護(hù)農(nóng)田和山莊,投資少、效益大。按照工程等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)國家防洪標(biāo)準(zhǔn),保護(hù)區(qū)人口小于20萬人,耕地面積小于2萬hm2,防洪標(biāo)準(zhǔn)為10-20a一遇洪水,本項(xiàng)目采用設(shè)計(jì)洪水10a一遇,防洪堤結(jié)構(gòu)和防護(hù)的等級(jí)達(dá)到5級(jí)[3]。
2.2 防護(hù)堤結(jié)構(gòu)計(jì)算
由于缺乏實(shí)際勘測(cè)和監(jiān)測(cè)資料,因此,工程設(shè)計(jì)計(jì)算和施工中均按照無資料地區(qū)進(jìn)行水文計(jì)算。洪水計(jì)算以葫蘆溝河0+50段為例計(jì)算成果如表2所示。不同頻率洪峰流量成果表見表3所示。
表2 防護(hù)堤設(shè)計(jì)計(jì)算成果
表3 不同頻率洪峰流量成果表
Qp=0.278×φp×ip×F
(1)
由公式Q=AC(RI)1/2,計(jì)算當(dāng)河寬40m,水深0.9m時(shí),10a一遇Q=230.65m3/s,具體見表4所示。
2.3 堤防高度確定
依據(jù)河道各斷面寬度計(jì)算堤高,考慮河流兩岸農(nóng)田、居民住宅及將來建設(shè)的需要確定堤防高度。計(jì)算過程中,安全加高值按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行取值,確定為0.3m[4]。經(jīng)過設(shè)計(jì),本工程堤壩高程=設(shè)計(jì)洪水位+0.3m,防洪堤高度按1.2m取值進(jìn)行計(jì)算。
表4 0+50段10a一遇洪峰流量表
2.4 水流沖刷計(jì)算
1)水流平行于坡岸方向沖刷:
hB=[(VCR/V允)]n-1
(2)
式中:n=0.25;VCR=4.59m/s;V允=1.6m/s,計(jì)算得出:hB=0.30m
2)水流斜沖岸坡方向沖刷:
(3)
式中:α=30°,m=0.3,d=0.5cm,g=9.81m/s2,Vj=231.92/(50.47-7.2)=5.35m/s
計(jì)算得出hB=0.70m,通過以上計(jì)算結(jié)果,按照式(1)計(jì)算沖刷深度達(dá)到了0.3,按照式(2)計(jì)算沖刷深度達(dá)到了0.5m,因此,為保證基礎(chǔ)安全,基礎(chǔ)應(yīng)保證在其下0.5m,故取地凍層深1.3m為準(zhǔn)。
2.5 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1)確定堤線設(shè)計(jì)
該防洪堤位于抬頭子村牛毛生河右岸,考慮綠色發(fā)展和長遠(yuǎn)規(guī)劃,體現(xiàn)結(jié)構(gòu)布設(shè)在河道行洪斷面,保證不占或者盡量少的占用農(nóng)田或者民居,確保農(nóng)民正常生活需要。
2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
因當(dāng)?shù)厥陷^為豐富,防洪堤采取漿砌石結(jié)構(gòu)。每15m設(shè)一道瀝青木板伸縮縫,木板厚度為2.0cm。
3)穩(wěn)定計(jì)算
防洪堤穩(wěn)定計(jì)算主要參數(shù):K抗滑=1.5,K抗傾=1.3,f=0.45,F(xiàn)=60t/m2
當(dāng)?shù)虄?nèi)有水情況下穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果:K抗滑=4.74>1.3,K抗傾=1.58>1.5,σsy(max)=6.16,σsy(min)=2.59,滿足設(shè)計(jì)要求。
4)葫蘆溝河防洪工程設(shè)計(jì)承載力為0.4-0.6MPa(40-60t/m2),滿足結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計(jì)要求。
3.1 封禁方法
1)林地破壞首先應(yīng)禁止亂砍亂伐的人為破壞,層層保護(hù)分隔到人,專人負(fù)責(zé),誰破壞誰治理等途徑,對(duì)于人為破壞的林地等進(jìn)行定期補(bǔ)植和處理,避免砍柴、取暖、挖土、墾荒等傳統(tǒng)破壞性大的生產(chǎn)方式[5]。
2)對(duì)于已經(jīng)遭到破壞的林地,根據(jù)根系基礎(chǔ)情況分別處理。對(duì)于根系基礎(chǔ)較好,殘存有天然樹種的林地破壞區(qū)域,應(yīng)實(shí)行劃界封禁管理,禁止放牧,嚴(yán)管火種,利用林地的樹種、根系及其萌芽等自身的恢復(fù)能力進(jìn)行保護(hù)。
3)對(duì)于破壞較嚴(yán)重,林地及其植被恢復(fù)能力差的破壞區(qū)域,應(yīng)禁止放牧,禁止割草,并積極培植樹種、草種等,盡快實(shí)現(xiàn)林地植被恢復(fù)。
3.2 封禁治理
1)郁閉度<0.3的疏林地或還未形成林區(qū)的林場(chǎng)地,應(yīng)及時(shí)實(shí)行封禁、育林處理,此外還應(yīng)及時(shí)進(jìn)行林地補(bǔ)植、修剪、植被復(fù)植等恢復(fù)措施,保證綠色植被覆蓋率,防治水土流失。
2)為保證封禁效果,使得林地保護(hù)有效果、無反復(fù),有綠色、無影響,還應(yīng)制定相應(yīng)的利民政策,健全法律法規(guī)和規(guī)章制度,制定相應(yīng)的封禁區(qū)域管理辦法、管理措施、管理責(zé)任到人等,加大宣傳力度,增大影響力,增加農(nóng)民的林地保護(hù)意識(shí)[6]。
3)封禁(封育)期間,對(duì)林地之間的空隙應(yīng)及時(shí)進(jìn)行植皮、綠化,并因地制宜,做好撫育間伐工作。
4)禁止封禁期在林地破壞區(qū)或者修復(fù)區(qū)等極易受到破壞的區(qū)域進(jìn)行砍伐、樵牧等,防治二次破壞造成的林場(chǎng)地?zé)o法修復(fù)的現(xiàn)象,禁止進(jìn)行任何生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)[7]。
5)封禁區(qū)應(yīng)嚴(yán)禁煙火,并做好森林病蟲害防治工作,做好農(nóng)藥噴灑以及林場(chǎng)地冬季保護(hù)等措施。
山區(qū)小河道流速快、比降和彎度大,水土流失的加劇導(dǎo)致其河道泥沙含量加劇,洪澇災(zāi)害頻發(fā)。本文依托建平縣朱碌科鎮(zhèn)二道河子河七臺(tái)營子段坊岸工程區(qū)小河道治理為工程背景,對(duì)小河道治理進(jìn)行了深入的研究,根據(jù)河道治理規(guī)范,制定了設(shè)計(jì)原則和防洪標(biāo)準(zhǔn),對(duì)防護(hù)堤設(shè)計(jì)影響因素:平均比降、河長、積雨面積、匯流歷時(shí)、設(shè)計(jì)面雨量以及不同頻率洪峰流量等進(jìn)行了計(jì)算,設(shè)計(jì)并且確定了防護(hù)堤的高度為1.2m,基礎(chǔ)深度為1.3m;對(duì)工程布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了穩(wěn)定性驗(yàn)算,均滿足設(shè)計(jì)要求;根據(jù)工程區(qū)小河道林地破壞情況,提出了封禁方法和封禁措施,能夠?yàn)樯絽^(qū)小河道水土流失及其治理提供借鑒,同時(shí)為山區(qū)小河道堤壩工程設(shè)計(jì)提供參考。
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1007-7596(2017)03-0031-02
2017-02-26
李智奇(1979-),男,遼寧建平人,工程師,研究方向?yàn)檗r(nóng)田水利、水工建筑等工作。
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