淺談吉安縣油田鎮(zhèn)防洪綜合整治工程設(shè)計(jì)

李騰飛

（江西省吉安縣水利局，江西 吉安 343100）

0 引言

小流域的氣候環(huán)境、水文特點(diǎn)決定了治理的特殊性，流域防洪任務(wù)仍然是小流域治理的根本與核心。傳統(tǒng)治理措施十分單一，導(dǎo)致治理效果不明顯，并且破壞了原有的生態(tài)岸線和地形地貌，同時片面的采取硬化措施往往會造成綠化面積減少，土壤截蓄雨水的能力下降，使徑流系數(shù)提高，增加了河道的洪澇風(fēng)險。為達(dá)到人防與技防相結(jié)合的目的，防洪治理通常采用護(hù)岸防洪、堰壩防洪、水庫調(diào)蓄、防洪監(jiān)測和防洪預(yù)警等工程與非工程措施。

根據(jù)《江西省重點(diǎn)中小河流治理實(shí)施方案》，吉安縣油田鎮(zhèn)確定了綜合防洪治理項(xiàng)目，河道治理方案以河道疏浚、卡口清障，維護(hù)、穩(wěn)定現(xiàn)有河型、河勢為主，對全河段進(jìn)行清淤清障、岸坡規(guī)整、加固岸坡。項(xiàng)目始終以生態(tài)保護(hù)為主線，保護(hù)油田圩鎮(zhèn)，統(tǒng)籌采取相關(guān)措施，提升工程經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

1 基本現(xiàn)狀

1.1 工程現(xiàn)狀

油田鎮(zhèn)防洪工程位于吉安縣同江上游，流域地形以丘陵盆地為主，森林植被較好。流域內(nèi)水系發(fā)達(dá)，河道蜿蜒曲折，河底寬20 m～25 m。流域內(nèi)多年平均降水量1540 mm，多年平均蒸發(fā)量為1050 mm。整治河段末端控制斷面集水面積328 km2，工程區(qū)段河床縱坡降約為1/1170。工程河段內(nèi)屬高丘區(qū)河流，其河道平面形態(tài)為彎曲型，曲折多變，沿程寬窄相間，急彎卡口多，岸線和床面極不規(guī)則；河床縱剖面較陡，床面起伏大，存在多個折點(diǎn)。岸坡土質(zhì)大都為砂壤土，表層有耕作土和人工填筑土，抗沖能力較差，兩岸農(nóng)田耕地和房屋經(jīng)常遭到淹沒和沖毀，部分河段已逼近居民住房，威脅當(dāng)?shù)厝罕姷纳敭a(chǎn)安全。

1.2 工程建設(shè)的必要性

油田鎮(zhèn)為沿同江河右岸建設(shè)的集鎮(zhèn)，集鎮(zhèn)地勢低洼，大部分河岸不滿10年一遇防洪要求，每年汛期洪澇成災(zāi)，圩鎮(zhèn)被淹，居民生活受洪水困擾頻繁，內(nèi)外交通受阻；河床床面起伏大，彎灘相間，沖刷與淤積交替；河道急彎卡口多，河勢不穩(wěn)，阻水、卡水現(xiàn)象普遍，河岸迎流頂沖，急流傍岸，岸線受沖嚴(yán)重，岸坡陡峻，崩岸現(xiàn)象屢屢發(fā)生。為保障人民群眾生命財產(chǎn)的安全，提高城鎮(zhèn)防洪減災(zāi)能力，保障區(qū)域防洪安全和糧食安全，促進(jìn)鄉(xiāng)村振興建設(shè)，支撐區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)吉安縣油田鎮(zhèn)防洪工程是非常必要的。

2 工程總體設(shè)計(jì)

為達(dá)到河道治理效果，以河道疏浚、卡口清障，維護(hù)、穩(wěn)定現(xiàn)有河型、河勢為目的，油田鎮(zhèn)防洪工程整體設(shè)計(jì)思路為疏浚、清除河道卡口的障礙；對迎流頂沖及急流傍岸河段開展護(hù)岸及建設(shè)水坡的附屬工程。結(jié)合油田鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃需求，工程建設(shè)以河道疏浚、河道護(hù)岸、水陂加固為主，保護(hù)油田鎮(zhèn)圩鎮(zhèn)防洪安全。

吉安縣油田鎮(zhèn)防洪工程防護(hù)區(qū)為圩鎮(zhèn)，主要保護(hù)1個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，保護(hù)人口0.7萬人，保護(hù)面積0.5萬畝。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-2014）、《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286-2013），河道及堤防工程設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇（P=10%）。工程為Ⅴ等，主要建筑物為5級，臨時建筑物級別為5級。設(shè)計(jì)枯水位采用12月至次年2月多年平均枯水位。

工程河岸治導(dǎo)線基本沿河岸布置，與河勢相適應(yīng)，不侵占河道行洪斷面，寬度基本保持現(xiàn)狀河槽寬，治導(dǎo)線岸坡不陡于1∶2。

2.1 河道疏浚工程設(shè)計(jì)

河道曲折多變，沿程寬窄相間，急彎卡口多，岸線和床面極不規(guī)則，沖刷崩岸與淤積共存，影響河道行洪。本次設(shè)計(jì)結(jié)合整治河道范圍內(nèi)河床實(shí)際淤積，分段進(jìn)行疏浚，疏浚以機(jī)械為主，人工為輔，疏?？傞L度為6042 m。重點(diǎn)對以下河段進(jìn)行整治：①修整沙洲，消除卡口；②對河床淤積較嚴(yán)重且縱坡不平順河段進(jìn)行重點(diǎn)清淤，調(diào)整底坡；③重點(diǎn)對河道彎曲段凸岸側(cè)淤積嚴(yán)重的河段進(jìn)行清淤；適當(dāng)對不平順河道沼澤化河灘進(jìn)行規(guī)整，增大過水?dāng)嗝婷娣e；④散點(diǎn)清淤。其余河段有較多散落的堆積物等，進(jìn)行散點(diǎn)清淤。部分河段河槽大于或基本滿足設(shè)計(jì)河道橫斷面要求，或一側(cè)河岸岸坡不陡于1∶2，雖然河床不太規(guī)整，河床已淤的較小面積與洪水期大的行洪面積相比，可以忽略不計(jì)。天然河床已沖淤平衡，不對其進(jìn)行人工疏浚整治。

2.2 河道護(hù)岸設(shè)計(jì)

油田鎮(zhèn)大部分河岸未進(jìn)行人工整治，在水流長期沖刷作用下，逐步形成緊靠堤腳的深水河槽，河水直沖堤腳，汛期風(fēng)猛浪高，風(fēng)浪直接破壞河岸坡腳，致使沿江岸坡塌岸嚴(yán)重，形成直立陡岸。對河道用干砌石進(jìn)行護(hù)岸。

2.2.1 干砌石護(hù)坡厚度計(jì)算

說是機(jī)遇，是因?yàn)檎麄€行業(yè)高端化轉(zhuǎn)型的提速，推動了市場準(zhǔn)入門檻的大幅提升，一些低端產(chǎn)品、山寨品牌被快速淘汰，而它們空出來的市場份額，則成為了有實(shí)力的龍頭企業(yè)新的市場增長空間。同時，急速變革的市場，也刺激消費(fèi)需求的多元化、理性化，賦予了市場更大的增長潛力和想象空間，廚電企業(yè)擁有了更廣闊的發(fā)展平臺。長遠(yuǎn)來看，步入調(diào)整期的廚電市場，為行業(yè)巨頭的誕生提供了更多的契機(jī)。

干砌石護(hù)坡厚度按《碾壓式土石壩的設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 274-2001）計(jì)算，見下式：

式中：D為塊石的換算球形直徑，m；Kt為隨波率變化的系數(shù)，查表取值 1.4；ρk為塊石密度，t/m3；ρw為塊石密度，t/m3；m為坡率；hp為累積頻率為5%的波高，m；t為護(hù)坡厚度，m。

因Lm/hp＞15，取t=1.82D/Kt。

經(jīng)計(jì)算，干砌石護(hù)坡厚度t=0.28 m。參照其它工程經(jīng)驗(yàn)及滿足施工要求，取0.3 m。

2.2.2 護(hù)岸工程砂卵石反濾層厚度的確定

參照已建工程經(jīng)驗(yàn)，干砌石下反濾層厚度為0.15 m。

2.2.3 護(hù)岸工程上、下限的確定

式中：Δhp為從河底算起的局部沖深；α為水流流向與岸坡交角，α=50°；m為防護(hù)建筑物迎水面邊坡系數(shù)，m=2；d為坡腳處土壤計(jì)算粒徑，d=1 cm；VJ為水流的局部沖刷流速，m/s；Q為設(shè)計(jì)流量，m3/s；W為原河道過水?dāng)嗝婷娣e，m2；Wp為河道縮窄部分的斷面面積，m2。

本河段設(shè)計(jì)洪水時，水流平均速度為1 m/s～1.8 m/s，取1.8 m/s，經(jīng)計(jì)算得：Δhp＜0。根據(jù)全省經(jīng)驗(yàn)，本工程護(hù)岸固腳下限置于河床最大沖刷線0.5 m以下。交通橋下游擋墻下限置于河床最大沖刷線1 m以下。

2.2.4 干砌石護(hù)岸的標(biāo)準(zhǔn)斷面

干砌石護(hù)岸的標(biāo)準(zhǔn)斷面為：先將陡于1∶2的岸坡削成1∶2邊坡，局部坑洼回填混合砂卵石。干砌石厚0.3 m，其下設(shè)砂卵墊層厚0.15 m。封頂為干砌石，寬1 m，厚0.3 m。

2.3 附屬工程水陂設(shè)計(jì)

2.3.1 陂堰過流能力

陂堰過流能力按堰流計(jì)算，見下式：

式中：b為溢流堰每孔凈寬，按溢流堰總寬61.6+2=63.6 m；H0為堰上總水頭，m；m為自由溢流流量系數(shù)，本設(shè)計(jì)按Ⅲ型折線堰的流量系數(shù)取值，m=0.378；σs為淹沒系數(shù)，按克-奧型低堰取值，均有hs/H0＜0.5,σs=1；σc為側(cè)收縮系數(shù)，σc=1；n為孔數(shù)，n=1；Q為流量，m3/s。

2.3.2 消能防沖計(jì)算

收縮斷面水深hc按下式計(jì)算：

式中：E0為上游總水頭，m；φ為流速系數(shù)，取0.8；q為單寬流量，m3/（s·m）；g為重力加速度，m/s2。

2.3.3 穩(wěn)定計(jì)算

閘壩抗滑穩(wěn)定按抗剪公式進(jìn)行計(jì)算，見下式：

式中：K為抗剪計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，要求基本組合時K≥1.05；f為根據(jù)工程地質(zhì)提供的設(shè)計(jì)參數(shù)，壩基砼與建基面的抗剪摩擦系數(shù)取0.40；∑W為作用于計(jì)算截面以上壩體的全部荷載（包括揚(yáng)壓力）對滑動平面的法向分值，104N；∑P為作用于計(jì)算截面以上壩體全部荷載對滑動面功向分值，104N。

水陂由多種閘堰組成，平面上似異形堰，經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算，溢流堰堰體為圓角折線型堰體（Ⅲ型），為20%埋石C20砼，堰寬64 m，堰頂高程40.70 m，頂寬1 m，上游圓角半徑為0.25 m，下游圓角半徑0.8 m，堰與消力池連接圓弧半徑1.25 m，頂圓弧與底圓弧間為直線連接，底面深入巖層，底高程為36.00 m，底寬4.5 m，底部上游外伸1.0 m，上游面高程38.00 m為折坡點(diǎn)，以上為1∶0，以下為1∶1；控制段邊墻為20%埋石C20砼，頂高程42.92 m，底高程為36.00 m。

3 結(jié)論

（1）小流域防洪具有特殊性，洪水期間會有短時間的暴漲暴落，若不能很好運(yùn)用其特點(diǎn)，可能導(dǎo)致小流域范圍內(nèi)民眾財產(chǎn)受到損毀，生命受到威脅[1]。因此，生態(tài)小流域治理應(yīng)將工程措施與非工程措施結(jié)合，形成小流域防洪的安全網(wǎng)。

（2）吉安縣油田鎮(zhèn)防洪綜合整治工程，針對河道流域特點(diǎn)，采取疏浚、河岸護(hù)理和水坡重建等措施，發(fā)揮聯(lián)動綜合效益，使各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均滿足工程經(jīng)濟(jì)評價合理性的要求，具有較好的防洪效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益。