策勒縣防洪工程設(shè)計(jì)淺析

趙衛(wèi)東

(新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院(集團(tuán))有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830002)

河道防洪工程建設(shè)對(duì)于城市發(fā)展、生態(tài)環(huán)境構(gòu)建具有十分重要的意義，可有效改善城市防洪標(biāo)準(zhǔn)低下的現(xiàn)狀，同時(shí)，結(jié)合生態(tài)景觀打造工程可為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┝己玫纳钚蓓h(huán)境。隨著國(guó)內(nèi)水利工程建設(shè)水平的日益提升，使得水利工程領(lǐng)域的施工安全以及工程功能變得日趨完善，并在一定程度上能夠體現(xiàn)美感[1]。防洪整治工程不僅能改善河道本身的排洪抗?jié)衬芰Γ铱梢允购拥套兊酶用烙^，以供國(guó)內(nèi)游客進(jìn)行游玩觀賞[2]?？茖W(xué)系統(tǒng)的防洪排澇工程在一定程度上能夠?qū)拥赖脑形恢眠M(jìn)行固定，還能夠在提升河道水質(zhì)方面起著積極的作用，完全響應(yīng)了我國(guó)《中華人民共和國(guó)防洪法》的相關(guān)規(guī)定[3]。考慮到新疆地區(qū)的降水分布不平衡，致使當(dāng)?shù)氐乃疄?zāi)以及旱災(zāi)的發(fā)生頻率不斷升高，給當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)部門(mén)帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[4]。本文對(duì)策勒縣策勒河策勒大橋至策勒縣段進(jìn)行防洪整治設(shè)計(jì)分析。

1 工程概況

策勒河發(fā)源于中昆侖山北坡，消失于塔克拉瑪干大沙漠南緣，流域面積2032 km2，水文站以上河長(zhǎng)109 km。為解決水災(zāi)旱災(zāi)頻繁問(wèn)題，對(duì)策勒縣策勒河策勒大橋至策勒縣段進(jìn)行防洪整治，恰哈橋至東方紅渠首段0+000～0+672、東方紅渠首至東干渠閘口段右岸0+000～1+170、東方紅渠首至東干渠閘口段左岸0+000～1+170、沿線修建防洪堤，提升河岸的整體穩(wěn)固性，保護(hù)河流兩岸居民和耕地。

2 水文條件

以策勒河水文站資料為基礎(chǔ)，對(duì)項(xiàng)目覆蓋區(qū)域的洪峰流量進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。其中，覆蓋區(qū)域內(nèi)的年最大洪峰流量Cv值高達(dá)0.58。除此以外，將河流流域內(nèi)的面積進(jìn)行考慮，該水文站能夠集中高達(dá)694 km2的水量，而干流治理起點(diǎn)的斷面流域能夠集中347 km2的水量，其治理末端的流域能夠集中548 km2的水量。綜合考慮以往的集水面積以及洪峰流量之間關(guān)系可以得出，治理河段所涉及的洪峰流量需要大于水文站。具體來(lái)說(shuō)，治理起點(diǎn)最好取值為0.62，而治理終點(diǎn)則應(yīng)當(dāng)取值為0.60，Cs為4倍的Cv，以此來(lái)對(duì)壩址進(jìn)行洪水成果推算，推算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 策勒河河干流治理段設(shè)計(jì)洪峰成果表 單位：m3/s

3 工程設(shè)計(jì)

3.1 河道整治水面線推求

分析國(guó)內(nèi)相關(guān)部門(mén)頒布的天然河道糙率參考表可以得知，河段內(nèi)部的水面線糙率通常為0.045左右，而水面線計(jì)算中所涉及的另一參數(shù)應(yīng)當(dāng)借鑒2014年公布的水面比降。

考慮到河道需要進(jìn)行相關(guān)整治，且防洪堤必須得到相關(guān)部門(mén)的重點(diǎn)建設(shè)，這在很大程度上會(huì)給河道的原有狀態(tài)產(chǎn)生影響，特別是能夠改善河流本身的水力條件。通過(guò)對(duì)每個(gè)斷面近10年來(lái)遇到天然水面線高程時(shí)發(fā)生的變化分析，能夠得出如下結(jié)論：如果遇到天然水面線高程時(shí)，河道在經(jīng)過(guò)相關(guān)整治以后所受影響的濕周會(huì)相應(yīng)減少85%左右，所以干流水面線的糙率需要控制在0.043左右。相較于天然河道來(lái)說(shuō)，其數(shù)值會(huì)有不同程度的變化，必須要根據(jù)其水面線來(lái)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。借助伯努利方程來(lái)進(jìn)行計(jì)算與求解，相關(guān)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 整治河段設(shè)計(jì)水面線成果表

3.2 堤型設(shè)計(jì)

(1)控制河寬以及確定堤距

通過(guò)從業(yè)人員的反復(fù)實(shí)地進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，結(jié)合工程防洪標(biāo)準(zhǔn)為及其相應(yīng)洪峰流量，確定河床穩(wěn)定寬度為22 m。對(duì)河道存在一些地段并不符合其實(shí)際要求，在河寬低于22 m時(shí)必須要進(jìn)行相應(yīng)的拓寬施工。

(2)布置堤線

本工程的設(shè)計(jì)是在河寬低于22 m時(shí)對(duì)其進(jìn)行拓寬，當(dāng)面對(duì)河寬大于22 m時(shí)按照天然河道進(jìn)行科學(xué)布置。值得一提的是，從業(yè)人員需要明確河道的最大規(guī)劃寬度為32 m，所以在布置堤距時(shí)需要將其范圍劃定在22 m～32 m之間。

(3)防洪工程主要建筑物設(shè)計(jì)

1)堤型選擇

按照“因地制宜、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、就地取材、便于施工”的原則，堤型選擇主要根據(jù)工程河段所處地理位置、堤基地質(zhì)、筑堤材料、施工條件及工程造價(jià)等因素確定。將工程所在的實(shí)際地形條件考慮在內(nèi)，結(jié)合當(dāng)?shù)鼐用癖容^密集的實(shí)際情況，如果需要借助貼坡式斷面技術(shù)時(shí)，則其需要面對(duì)坡度較緩的水面邊坡，通常控制在1∶1.5～1∶1.8之間。與此同時(shí)，由于堤防工程的施工占地面積較大，且涉及的房屋拆遷較多，因此在居民房屋較密集段采用仰斜式堤型，分布在河道兩岸的居民相對(duì)較少，在河寬較寬時(shí)應(yīng)用貼坡式碾壓砂卵石堤型。

2)堤頂寬度確定

綜合考慮《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》等文件的規(guī)定，并充分結(jié)合本工程的實(shí)際需求，將堤頂?shù)膶挾仍O(shè)置為3 m，堤頂為瀝青混凝土路面，可供行人通行，方便沿岸居民的業(yè)余文化生活。

3)堤身結(jié)構(gòu)

通常來(lái)講，防洪堤的堤型通常為仰斜式C20砼擋墻，其基準(zhǔn)深度為2 m，且堤防基礎(chǔ)通常會(huì)被設(shè)置在砂卵石層上。為了有效改善砼擋墻的穩(wěn)定性，必須要在其底部設(shè)置一個(gè)1∶0.2的倒坡。需要注意的是，擋墻的底部寬度需要設(shè)置為2.2 m，墻身的水平寬度需要設(shè)置為2 m，擋墻采用C20砼澆筑。為有效降低墻背所受的壓力，需要在墻身設(shè)置排水孔，而排水孔通常需要排列成梅花型，每?jī)蓚€(gè)孔之間相距大約為3 m。堤頂以上的部分需要使用C20砼護(hù)坡，其中厚度可以設(shè)置為20 cm。防洪堤迎水坡基腳寬0.9 m，高0.6 m，為C20砼。在選取堤身的填筑材料時(shí)，盡可能優(yōu)先選用當(dāng)?shù)氐纳车[，并借助機(jī)械設(shè)備進(jìn)行碾壓以及夯實(shí)，降低工程建設(shè)難度，在一定程度上節(jié)約工程投資并有利于河道防洪安全，其典型的堤型斷面見(jiàn)圖1。

(a)左岸

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

考慮到新疆地區(qū)的降水分布不平衡，致使當(dāng)?shù)氐乃疄?zāi)以及旱災(zāi)的發(fā)生頻率不斷升高，給當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)部門(mén)帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，為解決水災(zāi)旱災(zāi)頻繁問(wèn)題，對(duì)策勒縣策勒河策勒大橋至策勒縣段進(jìn)行防洪整治，沿線修建防洪堤。本河道治理工程實(shí)施后，不僅能夠提高河道的整體防洪能力，而且能夠改善河道原有的行洪能力，可以有效保護(hù)沿河兩岸人民生命財(cái)產(chǎn)安全，使河堤變得更加美觀?？偠灾?，堤防工程可以提升河岸的整體穩(wěn)固性，并對(duì)河道兩岸的農(nóng)田進(jìn)行有效防護(hù)。更重要的是，對(duì)于河道兩岸的生態(tài)環(huán)境是有好處的，因此，該工程的社會(huì)效益是非常理想的。

4.2 建議

在防洪整治工程建設(shè)運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1)防洪工程設(shè)計(jì)范圍內(nèi)不得修建與防洪治理無(wú)關(guān)的永久性建筑物；2)加強(qiáng)河道管理和上游流域水土保持監(jiān)管，減少下游河道淤積，保障河岸安全；3)工程批復(fù)后按照相關(guān)建設(shè)程序組織實(shí)施，使工程早日投入運(yùn)行發(fā)揮工程效益，有效保障沿岸農(nóng)田生產(chǎn)安全和村民生命財(cái)產(chǎn)安全。4)治理后，應(yīng)強(qiáng)化管理，落實(shí)河長(zhǎng)制，嚴(yán)格按照“一河一策”進(jìn)行長(zhǎng)效管護(hù)，同時(shí)建立第三方監(jiān)管機(jī)制，通過(guò)聘請(qǐng)第三方監(jiān)測(cè)，對(duì)河流的污染源管控、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、兩岸環(huán)境整治等工作進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、上報(bào)情況、監(jiān)督整改落實(shí)。5)另外應(yīng)建立監(jiān)督舉報(bào)機(jī)制，接受公眾監(jiān)督。使河道問(wèn)題徹底根治，使河流變成一條“河清岸綠，魚(yú)翔淺底”的生態(tài)之河。