赤水河赤水河濱南路段河道治理工程生態(tài)防洪堤設計

白 超

(遵義水利水電勘測設計研究院，貴州 遵義 563002)

赤水河濱南路段是赤水河赤水市河段的上游部分。由于赤水市的地形地貌特征決定赤水中心城區(qū)居民住宅和工況企業(yè)大多集中在赤水河沿岸，且隨著赤水市城市建設的發(fā)展和企業(yè)的升級改造，市區(qū)人口越來越集中，經(jīng)濟迅速發(fā)展，量級相同洪水造成的洪災損失逐年增加，同時也造成難以估算的如人員傷亡、疾病流行等間接經(jīng)濟損失，影響當?shù)厣鐣捕?。《赤水市城市總體規(guī)劃(2011-2030)》中要求，在生態(tài)保護的前提下，依托赤水河和大同河構建多條山水通廊，將河岸防護、市政道路建設、生態(tài)綠化等結合起來，將赤水河城區(qū)段打造成為具有區(qū)域旅游文化特色、環(huán)境優(yōu)美的城市景觀軸、生態(tài)走廊和市民休閑娛樂場所。因此，對赤水市河濱南路段河道進行防洪治理，與市區(qū)內(nèi)上下游已建防洪工程形成封閉的防洪體系，發(fā)揮其抵御洪水能力，對做好防洪工作，保障城市安全，修復生態(tài)環(huán)境，提升城市品位和改善人居環(huán)境均具有重要作用[1-2]。

1 工程概況

赤水河赤水河濱南路段治理工程上游(萬鰱路口以上)和下游(甲子口以下)均為赤水市河濱南路道路工程路肩墻，上游路肩墻為抗滑樁板墻+框格植草護坡，下游路肩墻為衡重式擋墻，均滿足20年一遇洪水行洪要求。根據(jù)《赤水市城市總體規(guī)劃(2011-2030綱要)》，河濱南路一帶為規(guī)劃的市級商業(yè)中心，臨河側為星級酒店一條街，雖防洪能力可達到20年一遇防洪標準，但岸坡存在被洪水淘刷的現(xiàn)象。為穩(wěn)定河勢、使市區(qū)內(nèi)上下游已建防洪工程形成封閉的防洪體系，保證城區(qū)居民的生命財產(chǎn)安全，選擇赤水河甲子口至萬鰱路口河段進行河道治理，上起甲子口，下至萬鰱路口，綜合治理長度1.98 km，修建防洪堤總長1.98 km。

2 河段防洪現(xiàn)狀及治理措施

赤水河赤水河濱南路段治理工程位于赤水河赤水市區(qū)河段的上游，是2013年建成的甲子口至赤水河大橋河段防洪工程的上游段。治理河段(甲子口至萬鰱路口)治理長度1.98 km，全段行洪能力基本達到20年一遇標準，但岸坡存在被洪水淘刷的現(xiàn)象，需進行岸坡防護。采用曼寧公式對現(xiàn)有河道行洪能力進行推求，其分析成果見表1。

表1 治理河段斷面行洪能力分析成果

治理河段右岸為河濱南路，河濱南路一帶為規(guī)劃的市級商業(yè)中心，臨河側為星級酒店一條街，其區(qū)域位置見圖1。

圖1 治理河段區(qū)域位置

隨著赤水市經(jīng)濟發(fā)展、城市拓展及市政建設的需要，城區(qū)已按規(guī)劃正不斷“南進”，向赤水河甲子口河段上游發(fā)展，沿河各種市政設施、居民小區(qū)、商業(yè)中心等已逐漸完善，新建城區(qū)濱臨赤水河，但河段的防洪工程未隨城市發(fā)展及時跟進。圖1所示，治理河段位于河濱南路一帶，未形成完整的防洪體系?，F(xiàn)狀河道為天然河道，河岸多為土質(zhì)邊坡，穩(wěn)定性極差，一遇洪水，洪水沖刷河岸，土質(zhì)邊坡極易發(fā)生垮塌，直接危及下游河段已成防洪堤基礎和城市防洪安全[3]。因此，按20年一遇的防洪標準，結合赤水市城市總體建設規(guī)劃，對河濱南路段右岸上起甲子口，下至萬鰱路口，總長度1.98 km全河段進行生態(tài)堤防洪護岸綜合治理。在做好防洪工作保障城市安全的同時，科學修復生態(tài)環(huán)境和打造城市景觀，提升城市品位和改善人居環(huán)境，滿足城區(qū)建設和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求。

3 治理河段防洪堤設計

根據(jù)《防洪標準》(GB 50201-2014)，防洪工程等別為Ⅳ等，采用20年一遇洪水標準設計。根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》(GB 50286-2013)，主要建筑物堤防為4級建筑物。

3.1 堤型比選

治理河段區(qū)內(nèi)主要出露侏羅系侏羅系中統(tǒng)遂寧組(J2sn)至白堊系上統(tǒng)夾關組(K2j)及第四系(Q)，大地構造單元為揚子準地臺(Pt)四川臺坳(Ⅰ3)綦江-官渡構造帶，斷裂構造不發(fā)育，區(qū)域構造穩(wěn)定。出露地層巖性為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟上亞組(J2s2)砂巖、泥質(zhì)細砂巖、泥巖等，巖層產(chǎn)狀為N25～30°E/NW∠7～10°，巖層總體傾左岸，為走向河谷結構。結合赤水河山區(qū)流域水系暴雨特點、赤水河河濱南路段河段地形地質(zhì)條件、河段防洪現(xiàn)狀及城市防洪要求，充分考慮到生態(tài)修復和城市景觀建設等需求[4-5]，新建右岸護堤優(yōu)選生態(tài)型防洪堤和衡重式重力堤兩種堤型3種方案進行設計和技術經(jīng)濟綜合比選。

3.1.1 方案一：生態(tài)堤(六角空心預制塊+鍍高爾凡加筋麥克墊)

采用土石混合料填筑，堤頂寬不小于3.0 m，迎水面坡比1∶1.5，設兩級馬道，馬道寬度3.0 m，一級馬道高程為2年一遇水位降低2.0 m，二級馬道高程為5年一遇洪水位。一級馬道以下采用漿砌石重力式擋墻護腳，兩馬道之間采用正六邊形空心預制塊植草護坡；二級馬道至坡頂段采用鍍高爾凡加筋麥克墊生態(tài)護坡，坡頂采用1.2 m高護欄。堤腳采用漿砌塊石護腳，頂寬1.50 m，臨河側坡比1∶0.3，墻背鉛直。具體斷面結構形式見圖2。

圖2 生態(tài)堤(六角空心預制塊+鍍高爾凡加筋麥克墊)斷面

3.1.2 方案二：生態(tài)堤(鍍高爾凡雷諾護墊+鍍高爾凡加筋麥克墊)

生態(tài)堤結構和參數(shù)與方案一相比，除兩馬道之間采用鍍高爾凡雷諾護墊護坡外，其余相同。具體斷面結構形式見圖3。

3.1.3 方案三：衡重式重力堤

堤基座落在第四系覆蓋層上，墻式護堤結構尺寸為：堤頂寬1.0 m，迎水面坡比1∶0.3，上墻背水面坡比1∶0.3，臺寬1.0 m，下墻背水面坡率取1∶-0.3，墻體采用M7.5漿砌石砌筑，墻背采用土石碴回填至堤頂，回填壓實度≥0.90。具體斷面結構形式見圖4。

圖3 生態(tài)堤(鍍高爾凡雷諾護墊+鍍高爾凡加筋麥克墊)斷面

3.1.4 比選結果

生態(tài)堤方案：施工技術較簡單，建筑材料可就地采取，并可充分利用河道的土石料作護堤填料，減少外運棄碴，降低工程造價，且能保持河道自然生態(tài)環(huán)境及人文景觀，但工程占地比較大。衡重式重力堤方案：工程占地相對較小，但砌石量較大，且石材場較遠，僅M7.5漿砌石量約110 000 m3，投資約3 690萬元，投資約為生態(tài)堤方案的1.5倍，工程造價高。

經(jīng)工程占地、施工難易度、生態(tài)環(huán)境等技術經(jīng)濟方面的對比分析知，雖然生態(tài)堤方案建設征地比重力堤方案多占2.566 7 hm2，但結合赤水市總體規(guī)劃來看，從保持河道自然生態(tài)環(huán)境及人文景觀考慮，采用生態(tài)堤方案更利于生態(tài)修復和城市景觀建設，且工程造價僅為重力堤的2/3。生態(tài)堤方案中方案一比方案二建筑工程部分造價節(jié)省約106.96萬元，投資經(jīng)濟效益高，故優(yōu)選重力式擋墻護腳+六角空心預制塊+鍍高爾凡加筋麥克墊組合式生態(tài)護坡堤型。

3.2 防洪堤滲流穩(wěn)定性分析

3.2.1 土堤滲流分析

防洪堤采用土石混合料填筑，堤頂寬不小于3.0 m，迎水面坡比1∶1.5，設兩級馬道，馬道寬度3.0 m，堤腳采用漿砌塊石護腳，頂寬1.50 m，臨河側坡比1∶0.3，墻背鉛直。土堤回填料主要為粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)細砂巖的混合料，經(jīng)碾壓夯實后，結構較密實、孔隙較小。根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB 50287-1999)，流土和管涌按土的細粒含量進行滲透變形判別，即：

(1)

式中：Pc為土的細粒顆粒含量，以質(zhì)量百分率計,%；n為土的孔隙率,%。

3.2.2 土堤穩(wěn)定計算

選擇最不利荷載組合和最不利斷面進行生態(tài)堤的穩(wěn)定性分析，其計算工況為：①正常工況：設計洪水位驟降期的臨水側堤坡；②非常工況：施工期的臨水側堤坡。根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》(GB 50286-2013)計算得到基底應力和抗滑穩(wěn)定分析成果，見表2。

表2 基底應力及抗滑穩(wěn)定計算成果表

從表2可知，基底最大應力為126.6 kPa，小于地基允許承載力450 kPa，且護腳基底未出現(xiàn)拉應力，滿足規(guī)范要求。各組合工況條件下，防洪堤基底抗滑和抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范要求指標,防洪堤安全穩(wěn)定性較高[7]。

4 結 論

赤水河赤水河濱南路段治理工程河道為天然河道，總體較平緩，兩岸多為土質(zhì)邊坡，基巖以砂巖、泥巖等碎屑巖體為主，雖防洪能力達到20年一遇防洪標準，但河道未形成封閉防洪體系，岸坡存在被洪水淘刷現(xiàn)象，直接危及下游河段已建成防洪堤基礎和城市防洪安全。為與赤水河及赤水市封閉防洪體系和城市生態(tài)文化景觀規(guī)劃建設相匹配，通過沿河岸布置生態(tài)堤防洪護岸進行綜合治理，與上下游已建防洪工程形成封閉的防洪體系，確保城市防洪安全，科學修復生態(tài)環(huán)境和打造城市景觀，提升城市品位和改善人居環(huán)境。