三工灘防洪堤工程整體設(shè)計思路及經(jīng)濟(jì)評價

馬 超

（新疆昌吉方匯水電設(shè)計有限公司，新疆 昌吉 831100）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對于基礎(chǔ)水利設(shè)施的建設(shè)更加關(guān)注，其建設(shè)的數(shù)量也在不斷增加。作為防治河流泛濫而建設(shè)的堤壩，防洪堤對于現(xiàn)代城市的安全化建設(shè)至關(guān)重要，其能有效的避免河堤決口，保證人們的生命財產(chǎn)安全，從而推動區(qū)域內(nèi)的生態(tài)化、可持續(xù)發(fā)展。三工灘是我國新疆昌吉市的重要防洪河道地位，其安全化、規(guī)范化的建設(shè)對于城市的防洪應(yīng)急具有深刻影響；三工灘流域內(nèi)的堤防設(shè)施建設(shè)時間較早，經(jīng)過長時間的侵蝕，已不能滿足當(dāng)下的防洪需要，亟需對其進(jìn)行技術(shù)性的設(shè)計施工，本文由此展開分析。

1 三工灘防洪堤工程設(shè)計概況

三工灘位于新疆省昌吉市的濱湖河上游，其與市區(qū)相距15 km，河流水位變化對于城市的生產(chǎn)生活具有深刻影響（如圖1 所示）。為確保地山丘陵區(qū)坡面匯集的洪水及時導(dǎo)向三屯河主河道，人們計劃在頭屯河流域山前沖積扇至沖洪積平原一帶設(shè)置了防洪工程，具體的工程由八鋼濱河苑小區(qū)西側(cè)三工支渠的南端開始，然后向西修建單側(cè)防洪堤。山前進(jìn)而實現(xiàn)山前雨水的順利匯集，保護(hù)周圍村莊和廠房不受洪水威脅。在此次施工前，原有的防洪堤（渠）開挖并參與防洪泄洪已有兩年，使得部分彎道區(qū)域存在一定的跨堤現(xiàn)象，給工程建設(shè)帶來較大困難；加之長時間浸泡和土質(zhì)自然固結(jié)，堤壩土的土質(zhì)為中密狀態(tài)，密實程度為0.5～0.6，工程建設(shè)的土質(zhì)狀況一般。

圖1 三工灘防洪堤工程區(qū)域分布

2 三工灘防洪現(xiàn)狀及存在的問題

昌吉市三工灘位于天山北麓，作為我國自然洪災(zāi)比較嚴(yán)重的城市之一，該區(qū)域的洪災(zāi)受到天山自然降水的深刻影響，具體表現(xiàn)如下：

與其他地區(qū)相比，暴雨強(qiáng)度大、山洪形成速度快、水勢兇猛是三工灘區(qū)域洪水爆發(fā)的主要特征。從洪水爆發(fā)的規(guī)律來看，該區(qū)域的洪災(zāi)主要集中在春季和夏季，前者以3 月20 日前后的雪水凌汛為主；而后者洪水主要是受夏季暴雨影響而形成的。在區(qū)域分布上，三工灘前山是大部分洪水的主要來源，同時在春光一隊交界處，梁家槽子二、九隊交界處都有集中，并且歷次洪水均直接進(jìn)入城區(qū)，危及城市安全。

資金、物質(zhì)短缺是該區(qū)域防洪處理的主要影響因素。在區(qū)域內(nèi)部的防洪處理上，受諸多因素影響，防洪壩、涵洞、渡槽、排水工程、工作橋等防洪設(shè)施多年無力維修，造成了洪災(zāi)頻發(fā)，度流域內(nèi)的生活生產(chǎn)造成重大影響。因此，進(jìn)行三工灘區(qū)域內(nèi)防洪堤工程的設(shè)計與建設(shè)勢在必行。

3 三工灘防洪堤工程整體設(shè)計思路

科學(xué)合理的設(shè)計指導(dǎo)是防洪堤工程規(guī)范設(shè)計的重要保證。為實現(xiàn)三工灘防洪堤工程設(shè)計的合理化，在設(shè)計過程中，工程技術(shù)人員進(jìn)行了必要的設(shè)計保證，確保了設(shè)計結(jié)果的科學(xué)有效。

3.1 防洪堤工程的設(shè)計保證

為實現(xiàn)防洪堤工程設(shè)計的高效率、高質(zhì)量，我國對防洪堤設(shè)計的過程進(jìn)行基本規(guī)范，并要求其設(shè)計過程必須遵循如下原則：首先，實事求是是防洪堤工程設(shè)計的基本原則。城市防洪堤總體設(shè)計必須在城市總規(guī)劃和流域規(guī)劃的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析洪水的特征及影響，并根據(jù)與區(qū)域的地理、氣候、經(jīng)濟(jì)等因素進(jìn)行系統(tǒng)化設(shè)計，這是整個防洪堤設(shè)計的重點所在。三工灘防洪堤設(shè)計中，設(shè)計人員系統(tǒng)考慮的該區(qū)域的洪水的特征和季節(jié)分布，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)狀況進(jìn)行體系建設(shè)設(shè)計。其次，防洪堤設(shè)計應(yīng)當(dāng)注重防洪措施與非防洪手段的集合，確保防洪體系的完整；然后，在防洪堤設(shè)計應(yīng)用過程中，進(jìn)行洪水量的實時監(jiān)控，確保防洪工程的動態(tài)監(jiān)控的快捷化和高質(zhì)量化；最后，在總體效果上，防洪堤工程的建設(shè)必須注重經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的統(tǒng)一，確保自然生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。

3.2 三工灘防洪堤工程的整體設(shè)計思路

防洪堤工程的整體設(shè)計是一個專業(yè)化程度較高，系統(tǒng)性較強(qiáng)的復(fù)雜過程。要實現(xiàn)其整體設(shè)計的系統(tǒng)性，就必須對防洪堤建設(shè)的各個要素進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。三工灘三工灘防洪堤工程的整體設(shè)計包含了工程總布置設(shè)計、工程管理設(shè)計、施工組織設(shè)計和生態(tài)設(shè)計四方面的具體內(nèi)容。

3.2.1 工程總布置設(shè)計

工程總布置設(shè)計是防洪堤工程設(shè)計的主體，其包含了工程占地和工程布置兩個方面的具體內(nèi)容；并且，工程占地設(shè)計是工程布置設(shè)計的基礎(chǔ)和前提[1]。在三工灘防洪堤工程整體設(shè)計過程中，施工人員對這兩方面的內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)規(guī)劃，具體規(guī)劃內(nèi)容如下：

工程占地設(shè)計中，工程設(shè)計人員首先對三工灘區(qū)域內(nèi)的防洪堤進(jìn)行施工范圍確認(rèn)；然后在確定工程全長5.658 km 的基礎(chǔ)上，對防洪堤建設(shè)區(qū)域內(nèi)所需的占地面積進(jìn)行圈定；并對永久占地和臨時占地進(jìn)行精確計算，實現(xiàn)了永久占地1918.57 畝、臨時占地74.03 畝的準(zhǔn)確把握；最后根據(jù)國家補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，對永久占地區(qū)域內(nèi)的林地、房屋、耕地、稅費(fèi)等內(nèi)容的補(bǔ)償處理進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計，確保了工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)合理和人文和諧。

進(jìn)行工程布置時，實現(xiàn)防洪堤區(qū)域內(nèi)防洪設(shè)施、非防洪設(shè)施、交通設(shè)施、工程選址、抗震功能、監(jiān)測設(shè)施的合理分布是整個設(shè)計過程的重要內(nèi)容。具體而言，防洪標(biāo)準(zhǔn)和建筑物級別是三工灘防洪堤工程整體設(shè)計的基本依據(jù)。為確保設(shè)計的合理化，工程嚴(yán)格按站《堤防工程設(shè)計規(guī)范》的要求，在昌吉市洪災(zāi)基本狀況的基礎(chǔ)上，確定了最大洪峰流量46.2 m3/s，堤防級別2級的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。同時對堤壩的各項指標(biāo)進(jìn)行了系統(tǒng)計算：譬如就堤防頂高程而言，其通過Y=R+e+A（Y：堤頂超高；R：設(shè)計波浪高度；e：設(shè)計風(fēng)壅增水高度；A：安全加高）的公式對洪水位加堤頂超高進(jìn)行確定，實現(xiàn)了堤壩高程的合理化。在波浪要素計算時，其系統(tǒng)考慮了風(fēng)速、風(fēng)區(qū)長度等因素，并就其不停角度的對比情況進(jìn)行計算分析（如圖2）。

圖2 風(fēng)區(qū)長度45°與22.5°影響區(qū)域?qū)Ρ仁疽鈭D

在實測地形的基礎(chǔ)上，本次設(shè)計以堤腳線作為控制指導(dǎo)線，以過路橋涵及已修建堤防底高程為控制高程節(jié)點，以保證水流通暢控制堤防縱坡。并且通過計算，工程團(tuán)隊實現(xiàn)了防洪堤工程抗震等級、工程建設(shè)選址位置、堤防設(shè)計、交通橋設(shè)計、過水路面設(shè)計、分洪閘設(shè)計的合理化，實現(xiàn)了三工灘防洪堤工程整體設(shè)計質(zhì)量保證。

3.2.2 工程管理設(shè)計

作為區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障，防洪堤工程的質(zhì)量直接影響著項目區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此只有進(jìn)行科學(xué)合理的工程管理設(shè)計，才能保證工程總體設(shè)計及施工的科學(xué)有效。在三工灘設(shè)計施工過程中，防洪區(qū)域的工程戰(zhàn)線長、范圍廣是其防洪堤整體設(shè)計的主要內(nèi)難點，針對這種現(xiàn)象，工程設(shè)計人員進(jìn)行了管理體制、管理機(jī)構(gòu)、管理任務(wù)、管理設(shè)施、調(diào)度規(guī)程、管理經(jīng)費(fèi)、管理范圍、保護(hù)范圍的明確設(shè)計，確保了整個管理系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)規(guī)范。譬如，就工程主要任務(wù)管理方面，其規(guī)定了領(lǐng)導(dǎo)組織層及技術(shù)施工層應(yīng)及時的查看沿途水情，對橋涵、路基的破裂情況；圍堰、下泄河道的水流情況進(jìn)行系統(tǒng)把握，能夠針對不同頻率的洪水災(zāi)害而預(yù)先制定防御方案和措施，確保工程管理的合理化和防洪減災(zāi)的規(guī)范化。

3.2.3 施工組織設(shè)計

規(guī)范合理的施工組織設(shè)計能夠保證防洪堤工程設(shè)計施工的有效開展[2]。在施工過程組織管理中，施工條件分析、施工導(dǎo)流、防洪堤工程設(shè)計、砼工程的施工、土石方平衡、施工進(jìn)度控制都是施工組織設(shè)計的重要內(nèi)容。三公灘防洪堤工程設(shè)計過程中，線路長、面積廣、任務(wù)量大、施工段獨立是其護(hù)坡襯砌工程施工的主要特點。為實現(xiàn)施工過程組織管理的合理化，工程基礎(chǔ)襯砌材料、施工用水就地取材，有效的保證了施工過程的高效便捷。在施工導(dǎo)流方面，工程在非汛期設(shè)計施工，避免了施工導(dǎo)流的復(fù)雜性。同時，設(shè)計人員對防洪堤基礎(chǔ)現(xiàn)澆砼板、防洪堤護(hù)坡現(xiàn)澆砼板、防洪堤堤身填筑等內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)范，譬如就砼入倉而言，設(shè)計中規(guī)范其必須均勻布料，每層料厚度為25 cm～30 cm，并進(jìn)行及時振搗，有效的保證了工程的建設(shè)質(zhì)量。工程總工期設(shè)定為2.5 個月，并根據(jù)放線測量、土方開挖、基坑回填、坡身養(yǎng)護(hù)、防護(hù)欄安裝、竣工驗收等內(nèi)容進(jìn)行了具體的節(jié)點控制設(shè)計，確保了工程如期完成。

3.2.4 生態(tài)設(shè)計

可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出使得建筑工程設(shè)計必須注重設(shè)計結(jié)果的生態(tài)化。三工灘防洪堤工程的整體設(shè)計包含了環(huán)境設(shè)計和水土保持設(shè)計兩個方面。在環(huán)境保護(hù)方面，其對環(huán)境保護(hù)的依據(jù)及措施進(jìn)行明確規(guī)范，確保了環(huán)境保護(hù)的科學(xué)有效。而對于水土保持設(shè)計，其更加偏重于水土流失的預(yù)測、防治目標(biāo)、防治監(jiān)測和管理等方面；譬如就水土流失防治目標(biāo)而言，工程人員涉及了詳細(xì)的治理目標(biāo)，具體如表1 所示。這些生態(tài)化的環(huán)境防護(hù)設(shè)計有效的保證了工程建設(shè)的綠色化，實現(xiàn)了工程施工結(jié)果的可持續(xù)發(fā)展。

表1 三工灘防洪堤工程水土流失防治目標(biāo)值表

4 三工灘防洪堤工程整體設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性評價

經(jīng)濟(jì)性施工現(xiàn)代工程建設(shè)的重要指標(biāo)之一，確保建設(shè)過程的的經(jīng)濟(jì)合理，不經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)工程建設(shè)質(zhì)量的有效保證，更能對施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益實現(xiàn)產(chǎn)生深刻影響。在三公灘防洪堤工程設(shè)計過程中，其設(shè)計整體的經(jīng)濟(jì)性評價主要是依托工程的設(shè)計概算進(jìn)行的。在設(shè)計施工過程中，工程人員對三公灘防洪堤的投資指標(biāo)、編制原則和依據(jù)、定額標(biāo)準(zhǔn)、取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)單價、工程單價資金籌措等內(nèi)容進(jìn)行了明缺劃分，為工程的經(jīng)濟(jì)評價做好了準(zhǔn)備。從評價過程來看，本次三公灘防洪堤的設(shè)計施工具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益。

經(jīng)濟(jì)效益：其一，對建筑企業(yè)而言，其實現(xiàn)了建筑工程施工收益的獲得。其二，對三工灘流域而言，該防洪工程的實施可使防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到防御20 年一遇洪水的防洪標(biāo)準(zhǔn)，防洪效益顯著。對帶動流域范圍內(nèi)及周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會高速發(fā)展有著不可估量的間接效益，按直接效益的20%計算為78 萬元。

生態(tài)效益：三工灘防洪堤工程的建設(shè)明顯抑制了區(qū)域內(nèi)的水土流失，實現(xiàn)了局部氣候改善和水源涵養(yǎng)，對于河道下游的地表植被保護(hù)和生態(tài)效益具有非常顯著的效果。

社會效益：三工灘防洪堤工程位于新疆昌吉市，該地區(qū)是昌吉回族自治州的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心。通過防洪工程的設(shè)計建設(shè)，其有效的改變了城區(qū)防洪現(xiàn)狀，在確保人們安居樂業(yè)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展，具有良好的社會效益。

5 結(jié)論

作為新疆昌吉防洪減災(zāi)的重要保障措施，三公灘防洪工程的設(shè)計建設(shè)對于區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。工程建設(shè)人員只有做好工程總布置設(shè)計、工程管理設(shè)計、施工組織設(shè)計、生態(tài)設(shè)計等方面的具體把控，才能實現(xiàn)本區(qū)域水利環(huán)境的有效改善，從而推動工程建設(shè)區(qū)域的良性、可持續(xù)發(fā)展。