基于河道行洪能力復(fù)核的防洪工程施工技術(shù)

杜江鳴

（浙江省義烏市上溪鎮(zhèn)人民政府，浙江 義烏322006）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，防洪現(xiàn)狀發(fā)生了巨大變化，而由于河流相關(guān)資料信息得不到及時(shí)更新，給防洪工作帶來(lái)了很大困難。我國(guó)在防洪相關(guān)技術(shù)尚未完善，人口密度相對(duì)較大，洪水發(fā)生時(shí)所造成的損失較為嚴(yán)重［1］。尤其是許多重要城市和經(jīng)濟(jì)特區(qū)都處于沿河、沿海、沿江地域，一旦洪澇災(zāi)害發(fā)生，就會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p失。

洪水發(fā)生原因有很多種，主要是以急降水、風(fēng)暴、急劇冰雪融化等，造成江河湖海的水位迅速上升，從而引發(fā)洪水［2］。洪水具有流量大、速度快的特點(diǎn)，且來(lái)勢(shì)洶洶，破壞力極強(qiáng)。洪水災(zāi)難具有兩元化的特點(diǎn)，由洪水的自然特征和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)特征兩個(gè)方面構(gòu)成，兩個(gè)方面的特征要通過(guò)多層次、多樣性的指標(biāo)來(lái)進(jìn)行描述［3］。其中，洪水災(zāi)難的自然屬性指標(biāo)一般采用洪水發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、范圍、程度等方面來(lái)進(jìn)行描述，而洪水災(zāi)害的社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性則一般采用耕地、人口、房屋、工商企業(yè)、家庭財(cái)產(chǎn)、基礎(chǔ)設(shè)備、農(nóng)林牧漁業(yè)情況等方面來(lái)進(jìn)行描述［4］。

行洪能力是指以河道特征為依據(jù)，計(jì)算不同流速下可能造成的淹沒(méi)區(qū)范圍、淹沒(méi)區(qū)水深及淹沒(méi)所造成的損失，從而對(duì)各河段的行洪能力做出評(píng)價(jià)。

河道的行洪能力分析是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，國(guó)內(nèi)的研究還處于初級(jí)階段，其中包括單斷面復(fù)核和全斷面復(fù)核，單斷面復(fù)核的計(jì)算方法是曼寧公式法，全斷面復(fù)核的計(jì)算方法是能量方程法［6］。

本文基于河道行洪能力復(fù)核的防洪工程施工進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證基于河道行洪能力復(fù)核的防洪工程施工技術(shù)的可行性。

1 河道行洪能力復(fù)核分析過(guò)程

防汛原則是以防為主、防重于搶。防洪可分為工程和非工程兩個(gè)部分。其中，非工程部分包括洪水預(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)、洪水保險(xiǎn)、行洪道清障、洪泛區(qū)管理、超標(biāo)準(zhǔn)洪水緊急措施、防洪調(diào)度等措施。工程部分主要包括堤、水庫(kù)、河道整治工程、分洪工程，根據(jù)不同功能和修建目的而分成擋、泄、蓄幾個(gè)類型。防范施工技術(shù)也是主要圍繞擋、泄、蓄3個(gè)類型進(jìn)行展開(kāi)的［8］。

河道行洪能力復(fù)核是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)采集和復(fù)雜計(jì)算［9］。防洪工程河道行洪能力復(fù)核計(jì)算過(guò)程，如圖1。

圖1 河道行洪能力復(fù)核

首先，將工程施工河段的河道斷面、人文氣象、地形地貌、社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行調(diào)查，制定一套較為科學(xué)系統(tǒng)、切實(shí)可行的防洪方案，對(duì)洪水參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)河道斷面、人文氣象、地形地貌、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素，以及圖像、表格分析得到的結(jié)果進(jìn)行損失評(píng)價(jià)，進(jìn)而得出災(zāi)難損失和行洪能力分析，并根據(jù)已有信息，進(jìn)行行洪能力復(fù)核。

行洪能力復(fù)核可分為堤壩超高復(fù)核和行洪水位與流量?jī)刹糠帧７篮楣こ探ㄔO(shè)具有年度跨度大、工程較為分散、氣候條件和河段條件差別較大，這就要求對(duì)堤壩超高進(jìn)行復(fù)核。并且，各斷面的警戒水位、警戒流量、保證水位、保證流量等，都需進(jìn)行復(fù)核，以保證施工安全的實(shí)施［10］。

2 防洪工程施工技術(shù)工作流程

基于河道行洪能力復(fù)核的防洪工程施工技術(shù)流程如圖2。

圖2 防洪工程施工技術(shù)流程

2.1 基礎(chǔ)施工

這一過(guò)程中，使用XXCG3LC-5型挖掘機(jī)進(jìn)行工作，以保證工程工作的效率及安全性［16］。按照設(shè)計(jì)要求對(duì)施工地基、邊界、范圍進(jìn)行清理，且確定邊界要在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)邊界的50cm之外。若在施工過(guò)程中出現(xiàn)了超挖現(xiàn)象，不應(yīng)進(jìn)行回填，而是要增加基礎(chǔ)厚度，堤壩清理的深度要在20cm以上。

2.2 清淤施工

考慮施工時(shí)間，并且河道清淤工程戰(zhàn)線長(zhǎng)，可以根據(jù)河流長(zhǎng)度進(jìn)行分段施工。一期河段清淤工程是河水流速較快的河段，采用XXCG3LC-5型挖掘機(jī)，將河床底部一側(cè)的高程降低，形成泄流渠，后期施工時(shí)，將前期施工產(chǎn)生的施工便道及丁字堰進(jìn)行清除。二期河段清淤工程則是針對(duì)枯水段，這段施工采用破堤的方式，進(jìn)行機(jī)械式施工。

2.3 堤防施工

利用河流行洪能力復(fù)核計(jì)算，將導(dǎo)流建筑、堤壩施工進(jìn)行設(shè)計(jì)。施工需要在圍堰維護(hù)下進(jìn)行，首先對(duì)岸邊進(jìn)行低水圍堰。采用袋裝沙土進(jìn)行圍堰疊筑，疊筑要整齊、密實(shí)。利用基礎(chǔ)底設(shè)計(jì)的坡度進(jìn)行基坑排水，在下游集中抽排。排水系統(tǒng)必須整段貫穿，并有一定的備用量，保證排水的有效性。

2.4 質(zhì)量評(píng)估

質(zhì)量評(píng)估包括對(duì)水泥漿的黏稠、河砂含沙量、砂漿配合比例、砌體孔隙率。建立嚴(yán)格的質(zhì)量評(píng)估體系，能夠保證工程的質(zhì)量，從而保證工程有效抵御洪水侵襲，達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn)。

3 實(shí)驗(yàn)研究

為了檢測(cè)本文設(shè)定的基于河道行洪能力復(fù)核的防洪工程施工技術(shù)模型的評(píng)估效果，與傳統(tǒng)防洪工程施工技術(shù)模型進(jìn)行了對(duì)比。

3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)

實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1。

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)

3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

根據(jù)上述設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將傳統(tǒng)的防洪工程施工技術(shù)系統(tǒng)和本文的防洪工程施工技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行比較，分別記錄防洪工程施工技術(shù)花費(fèi)成本實(shí)驗(yàn)和防洪工程的安全系數(shù)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析兩種防洪工程施工技術(shù)系統(tǒng)的工作效果。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.3.1 防洪工程施工技術(shù)花費(fèi)成本實(shí)驗(yàn)

隨著防洪工程施工難度系數(shù)的增長(zhǎng)，工程施工所需要花費(fèi)的成本越高。當(dāng)防洪工程施工難度系數(shù)為1時(shí)，傳統(tǒng)的防洪工程施工所需要花費(fèi)的成本為8萬(wàn)元，本文防洪工程施工所需要花費(fèi)的成本為4萬(wàn)元；當(dāng)防洪工程施工難度系數(shù)為3時(shí)，傳統(tǒng)的防洪工程施工所需要花費(fèi)的成本為13萬(wàn)元，本文防洪工程施工所需要花費(fèi)的成本為8萬(wàn)元；當(dāng)防洪工程施工難度系數(shù)為5時(shí)，傳統(tǒng)的防洪工程施工所需要花費(fèi)的成本為18萬(wàn)元，本文防洪工程施工所需要花費(fèi)的成本為12萬(wàn)元；當(dāng)防洪工程施工難度系數(shù)為7時(shí)，傳統(tǒng)的防洪工程施工所需要花費(fèi)的成本為29萬(wàn)元，本文防洪工程施工所需要花費(fèi)的成本為14萬(wàn)元，如圖3。

圖3 花費(fèi)成本實(shí)驗(yàn)

3.3.2 防洪工程的安全系數(shù)實(shí)驗(yàn)

隨著防洪工程使用時(shí)間的增長(zhǎng)，防洪工程的安全系數(shù)會(huì)有所下降。當(dāng)防洪工程使用時(shí)間為1年時(shí)，傳統(tǒng)的防洪工程的安全系數(shù)為96%，本文防洪工程安全系數(shù)為99%；當(dāng)防洪工程使用時(shí)間為3年時(shí)，傳統(tǒng)的防洪工程的安全系數(shù)為93%，本文防洪工程安全系數(shù)為96%；當(dāng)防洪工程使用時(shí)間為5年時(shí)，傳統(tǒng)的防洪工程的安全系數(shù)為86%，本文防洪工程安全系數(shù)為93%；當(dāng)防洪工程使用時(shí)間為7年時(shí)，傳統(tǒng)的防洪工程的安全系數(shù)為77%，本文防洪工程安全系數(shù)為90%，如圖4。

圖4 花費(fèi)成本實(shí)驗(yàn)

4 結(jié)語(yǔ)

（1）傳統(tǒng)的防洪工程施工技術(shù)和本文防洪工程施工技術(shù)在一定程度上都能夠保證施工工程的安全性，具有一定的耐久性，并能夠減少洪水災(zāi)害帶來(lái)的損失，但是與傳統(tǒng)的防洪工程施工技術(shù)相比，本文中基于河道行洪能力復(fù)核的防洪工程施工技術(shù)花費(fèi)成本較低，而防洪工程的安全性更高，更有利于防洪工作的進(jìn)行。

（2）本文基于河道行洪能力復(fù)核的防洪工程施工技術(shù)系統(tǒng)成本低、安全系數(shù)高、耐久性強(qiáng)，能夠進(jìn)一步保證將洪水災(zāi)害損失降到最低，阻止洪水帶來(lái)侵襲，具有很好的發(fā)展?jié)摿Α?/p>