景電二期工程防洪堤型式設計及工程布置探討

（甘肅省景泰川電力電力提灌管理局，甘肅 景泰 730400）

景電二期伸延向民勤調(diào)水工程，水源來自黃河，通過電力提灌工程，由黃河干流取水。該工程途徑馬家磨溝、大靖河，在古浪縣紅柳灣附近橫穿甘(塘)-武(威)鐵路后，沿騰格里沙漠南緣向西北方向伸延，至武威市五墩附近注入紅水河，經(jīng)民勤縣蔡旗、野馬泉、新地、上案最終匯入紅崖山水庫。工程區(qū)地勢南高北低、東高西低。工程區(qū)附近設有景泰、古浪、武威、民勤多處地面氣象站，各氣象站均有較長的觀測資料，且觀測規(guī)范，精度高。由于民勤調(diào)水工程自景電二期南北干分水閘起至紅水河渠水出口，輸水線路總長101.44km，以大土溝為界分為上、下兩段，上段長58.52km，下段長42.92km，上段在古浪縣境內(nèi)，下段在武威境內(nèi)。本工程的實施提高了灌區(qū)人民群眾生產(chǎn)、生活水平，為灌區(qū)經(jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，雖然在施工中“三廢”的影響是不可避免的，對陸地生態(tài)環(huán)境也會有一定的影響，但只要在施工過程中給予高度重視，采取有力措施，工程的建設是可行的。

一、防洪堤型式設計

（一）堤型選擇

由于貼坡式護岸直接在開挖穩(wěn)定邊坡上進行護砌，邊坡穩(wěn)定性好。護砌厚度較薄，節(jié)省投資，優(yōu)先選用貼坡式護岸。根據(jù)現(xiàn)場勘查情況，除干流東崖溝以下段外，其余河段均可采用貼坡式護岸。

由于溝道很深，且兩岸臺地多為耕地及民房，無法進行大開挖，則俯斜式擋墻布置時應盡量向河道內(nèi)布置。根據(jù)初步布置情況，俯斜式擋墻基礎寬度較大，布置后占用河道寬度很多；而仰斜式擋墻開挖量小，可充分結合墻后天然邊坡，布置后占用河道寬度較少，溝道行洪能力基本不變。

根據(jù)俯斜式擋墻和仰斜式擋墻比選情況，仰斜式擋墻比較符合干流東崖溝以下段的岸坡防護要求。推薦采用仰斜式擋墻作為該段的護岸型式。

（二）護面厚度計算

混凝土護面的防護厚度采用下面公式計算：

式中：t—混凝土護面厚度（m）；

η—系數(shù)，對開縫混凝土板可取0.075，（現(xiàn)澆混凝土板每5m設一道橫向縫）；

H—計算波浪高（m），取H5%，查表得H5%=0.245m；

rb—混凝土板的重度（kN/m3），rb=24kN/m3；

r—水的重度，取10kN/m3；

L—波長（m），L=3.33m；

B—沿斜坡方向的護面板長度（m）；

m—斜坡坡率，m=1.5。

經(jīng)計算，t=0.17m。

考慮混凝土板施工因素及已建護岸工程經(jīng)驗，取現(xiàn)澆混凝土護面的厚度為：頂部為0.15m，底部為0.30m，部分河段由于堤防高度較高，護面底部厚度增大至0.35m。

（三）沖刷計算

本次計算，采用《堤防工程設計規(guī)范》中堤岸沖刷深度計算公式，對工程區(qū)河段均按P=5%設計洪水，進行沖刷深度計算。

水流平行于岸坡產(chǎn)生的沖刷按下式計算：

式中：hB—局部沖刷深度（m），從水面線算起；

hp—沖刷處的水深（m）；

vcp—平均流速（m/s）；

v允—河床面上允許不沖流速（m/s）；

n—與防護岸坡在平面上的形狀有關，一般取n=1/4。水流斜沖防護岸坡產(chǎn)生的沖刷按下式計算：

式中：△hp—從河底算起的局部沖深（m）；

a—水流流向與岸坡交角（度）；

m—河堤迎水面邊坡系數(shù)，m=0.75；

d—坡腳處土壤的計算粒徑（cm），對非黏性土，取大于15%（按重量計）的篩孔直徑；

Vj—水流的局部沖刷流速，對無灘地河床，按下式計算。

其中：Q—設計流量（m3/s）；

W—原河道過水斷面面積（m2）；

Wp—河道縮窄部分的斷面面積（m2）。

二、結構設計

根據(jù)河道行洪斷面、地形地質(zhì)條件，參考類似工程的經(jīng)驗，護岸形式主要采用貼坡式護岸和仰斜式擋墻護岸兩種形式。其中干流李家窩鋪上游段岸坡防護部分為貼坡式護岸，部分岸坡較低的地段采用土堤與坡式護岸相結合的形式。北干2號渡槽以下段采用仰斜式擋墻護岸，支流部分采用貼坡式護岸。

貼坡式護岸襯砌材料采用C15混凝土，護岸總高度為3.76m～7.14m，其中深弘線以上2.26m～5.14m，深弘線以下1.5m～2.0m；對于需要對天然邊坡進行填筑加高的部位，填筑的土堤堤頂最小寬度不小于3m，背水面邊坡1∶1.5。

仰斜式擋墻護岸擋墻基礎深入深弘線以下1m，擋墻總高度4.94m～6.26m，其中深弘線以上3.94m～5.26m。擋墻基礎迎水面設置C15混凝土防沖齒墻，齒墻厚度0.5m，齒墻深度2.5m。

三、谷坊

為施工方便，谷坊斷面采用矩形斷面。干流工程谷坊厚度0.5m，深度與同段岸堤基礎同為2m～2.5m；支流工程谷坊厚度0.5m，深度與同段岸堤基礎同為1m～1.5m。谷坊長度與河床寬度或堤距相同，具體根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)地形情況決定。

根據(jù)局部加固需要，谷坊布置主要在各段堤防末端和有穿河建筑物的地方。

四、過水路面

工程區(qū)由于灌區(qū)管理維護需要和鄉(xiāng)村道路通行需要，必須保障穿河道路暢通。由于橋梁費用很高，在穿越溝道時，采用過水路面方案，是比較經(jīng)濟可行的。

五、工程布置

（一）布置原則

一是建筑物布置方案應滿足治理要求和治導線布置原則。二是建筑物布置方案采用岸坡防護與河床防沖固床措施相結合，聯(lián)合實施，達到治理目的。三是所選建筑物形式應堅固耐久，抗沖刷、抗耐磨性能強；便于施工，易于維護和修復；就地取材，經(jīng)濟實用。四是布置位置應根據(jù)灌區(qū)防洪需要，優(yōu)先布置在險工段和重要工程段。五是防護和疏通引導相結合，將下游泄水通道中斷的支溝溝道洪水通過導流匯入馬家磨河排洪系統(tǒng)中，保障洪水出路。

（二）工程布置

河道以硬化加固河岸、穩(wěn)定河道為主，對不滿足過洪斷面要求的河段布置堤防或清淤疏浚，使河道滿足防洪要求。本工程包括干流工程和支流工程兩大部分，每部分工程又分為河道清障和工程防護兩部分。

工程防護建筑物包括護岸建筑物，固床建筑物和其他附屬建筑物，建筑物總體布置情況是：自南向北，從蔚家灘（又名岳家灘）導流壩起，沿馬家磨河干流，各主要支流。根據(jù)需要，布置導流壩、排洪渠、河道裁彎取直、堤防、跌水、谷坊、過水路面等措施。其中新建堤防12.533km，裁彎取直河道約0.8km，新建跌水1座，新建谷坊40道，新建過水路面18座，新建導流壩2座，加固導流壩1座，新建排洪渠道2.5km。