泥溪溝治理河段防洪現(xiàn)狀及生態(tài)防洪堤設(shè)計(jì)

焦 權(quán)，饒先勇

(遵義市紅花崗區(qū)水務(wù)局，貴州 遵義 563000)

0 引 言

河道治理是美麗鄉(xiāng)村建設(shè)中提高河流防洪標(biāo)準(zhǔn)、改善水生態(tài)環(huán)境和營(yíng)造和諧人文景觀的重要舉措。山區(qū)河流屬雨源性河流，受區(qū)域地形小氣候影響大，暴雨強(qiáng)度大、匯流歷時(shí)短，洪水峰高量大，對(duì)堤岸沖刷破壞強(qiáng)烈，土質(zhì)邊坡坍塌會(huì)擁塞河道，擠占行洪斷面及通道，易發(fā)生洪澇災(zāi)害，給兩岸群眾生命財(cái)產(chǎn)及農(nóng)田帶來(lái)巨大威脅[1_2]。水生態(tài)文明建設(shè)是城鎮(zhèn)生態(tài)文明建設(shè)最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的內(nèi)容。結(jié)合河道水環(huán)境保護(hù)和綜合治理新要求以及新時(shí)代農(nóng)村生態(tài)河道建設(shè)新特點(diǎn)，泥溪溝河道治理中，充分融入生物多樣性、生態(tài)可持續(xù)發(fā)展等治理理念[3]，通過(guò)新建格賓石籠護(hù)坡生態(tài)堤、生態(tài)護(hù)坡、清淤疏浚等生態(tài)性治理措施，在滿足行洪排澇的基礎(chǔ)上，順應(yīng)河道自然特性進(jìn)行生態(tài)規(guī)劃，有效提升泥溪溝防洪減災(zāi)能力，極大改善兩岸群眾的居住環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生。

1 工程概況

泥溪溝為烏江水系二級(jí)支流洛江河右岸一級(jí)支流，河流發(fā)源于貴州省遵義市紅花崗區(qū)金鼎山鎮(zhèn)茶臘坪，河源山頂高程1 256.0 m。全流域面積25.98 km2，主河道河長(zhǎng)13.04 km，河道比降9.3‰，多年平均徑流量1 299萬(wàn)m3。治理河道為洛江河右岸一級(jí)支流泥溪溝及泥溪溝右岸支流。起始端(K0+000 m)位于金鼎山鎮(zhèn)野里村孔家灣已建攔水堰上游200 m處，治理河段末端(K11+463 m)位于巷口鎮(zhèn)中山村河口組巷三公路魚(yú)田堡大橋處，支溝(支K0+000 m～支K1+580 m)位于K8+280 m處右岸，治理河段主要地理參數(shù)如表1所示。

表1 泥溪溝治理河段各斷面地理參數(shù)

泥溪溝流域?qū)俚湫偷纳絽^(qū)雨源性河流，易發(fā)生陡漲陡落破壞性極強(qiáng)的災(zāi)害性暴雨。河道兩岸大多未做防護(hù)處理，僅局部有簡(jiǎn)單粗陋防洪堤，兩岸雜草叢生、土質(zhì)基礎(chǔ)河岸不穩(wěn)定。為全面落實(shí)“一河一策”工作，亟待采取有針對(duì)性的整治措施構(gòu)建完善防洪體系，提高全域防洪標(biāo)準(zhǔn)，保障河道兩岸群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和促進(jìn)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。

2 防洪治理工程任務(wù)

泥溪溝現(xiàn)狀不僅縱向上坡降緩且橫向斷面不規(guī)則，基本河槽淺小，河岸低矮，絕大部分無(wú)防洪堤，兩岸雜草叢生，而且部分河段為土質(zhì)基礎(chǔ)，河岸不穩(wěn)定，一旦發(fā)生洪水，洪水沖刷河岸，就會(huì)形成垮塌，造成河道淤積，十分雜亂。治理河道總長(zhǎng)13.043 km(其中金鼎山鎮(zhèn)段6.1 km，巷口鎮(zhèn)段5.363 km，支溝1.58 km)，治理河段內(nèi)有17座公路橋、15座人行橋、15座跌坎，阻洪礙洪建筑多，部分跨河建筑物過(guò)洪斷面偏小，阻礙行洪，一遇洪水，便會(huì)雍高洪水位，造成洪水淹沒(méi)兩岸農(nóng)田，破壞兩岸基礎(chǔ)設(shè)施，危及群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。

3 防洪工程措施設(shè)計(jì)

3.1 堤型比選

結(jié)合泥溪溝流域陡漲短時(shí)匯流單峰型暴雨洪水特性、河道地形地質(zhì)條件和美麗鄉(xiāng)村河道景觀及生態(tài)環(huán)境和諧建設(shè)要求，優(yōu)選草皮護(hù)坡、格賓石籠護(hù)坡2種柔性堤型和M7.5漿砌石擋墻、鋼筋混凝土擋墻2種剛性堤型進(jìn)行比選，詳見(jiàn)表2。

表2 堤型特征比較

從表2可知，“柔性堤防”中草皮護(hù)坡優(yōu)點(diǎn)是景觀環(huán)境功能較好；缺點(diǎn)是占地過(guò)多，抗沖能力差，山區(qū)河流河床水位起伏較大，流速也相對(duì)較大，時(shí)間長(zhǎng)容易使草皮護(hù)坡基礎(chǔ)出現(xiàn)掏空現(xiàn)象，影響堤身穩(wěn)定。格賓石籠護(hù)坡優(yōu)點(diǎn)是柔韌性好、防沖刷性好和生態(tài)性好，可為多年生草本植物的自然生長(zhǎng)循環(huán)提供便利環(huán)境[4_5]；缺點(diǎn)是生態(tài)格網(wǎng)網(wǎng)格外露，存在腐蝕、老化問(wèn)題，時(shí)間長(zhǎng)了破損的鋼筋網(wǎng)會(huì)給下河游玩的居民帶來(lái)安全隱患。另外，格賓石籠護(hù)坡對(duì)于流速較大的山區(qū)河段適用性一般，格賓石籠中部分材料風(fēng)化后會(huì)被洪水帶走，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)形成垮塌。“剛性堤防”主要區(qū)別是在于材料的選擇及斷面尺寸的選擇，剛性堤防抗沖能力和適用性都較好，但是景觀環(huán)境功能較差，不利于當(dāng)?shù)匕l(fā)展鄉(xiāng)村旅游規(guī)劃；不過(guò)當(dāng)兩岸地形空間較小或者兩岸分布大量建筑物時(shí)，剛性堤防為不二選擇。河道河床及河岸覆蓋層較深，不宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土擋墻與漿砌石擋墻斷面尺寸基本一致，但漿砌石單價(jià)低于混凝土單價(jià)。

根據(jù)河段兩岸坡大部分地形較緩，主要分布耕地、民房及交通便道的實(shí)際情況，優(yōu)選“格賓石籠護(hù)坡柔性堤防”及“M7.5漿砌石重力式擋墻剛性堤防”兩種方案進(jìn)行比選。

方案一：格賓石籠護(hù)坡生態(tài)堤。

堤型為格賓石籠河堤生態(tài)堤，堤防高度按5年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)控制。結(jié)合兩岸地形及周邊環(huán)境，考慮堤頂C15混凝土壓頂作為人行便道，設(shè)計(jì)堤頂寬1.0 m?？紤]格賓石籠抗沖能力相對(duì)較差，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)采用M7.5漿砌石，漿砌石埋深為1.0 m。淤泥河段下層采用0.5～1.0 m厚C15塊石混凝土進(jìn)行基礎(chǔ)置換。格賓石籠護(hù)坡生態(tài)堤典型斷面如圖1所示。

圖1 格賓石籠護(hù)坡生態(tài)堤典型斷面

方案二：漿砌石重力式防洪堤。

漿砌石重力式堤身采用M7.5漿砌塊石，高度為2.3 m，堤頂寬1.0 m，采用50 mm厚的C15混凝土壓頂，堤背坡度為1∶0.2，內(nèi)側(cè)為鉛直；墻趾臺(tái)階寬0.3 m，墻身設(shè)計(jì)排水孔，間排距3 m，第一排孔位于常年水位以上；堤身每隔15 m設(shè)1條伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)用瀝青杉板填筑。防洪墻基礎(chǔ)埋深為1.0 m，淤泥河段下層采用0.5～1.0 m厚C15塊石混凝土進(jìn)行基礎(chǔ)置換。漿砌石重力式防洪堤典型斷面如圖2所示。

圖2 漿砌石重力式防洪堤典型斷面

堤型主要根據(jù)土建工程量、占地投資等進(jìn)行比較，設(shè)計(jì)單米投資比較成果如表3所示。

表3 堤型方案性能投資比較成果

從表3可知，雖然永久占地方案一比方案二大，但主體工程投資方案一比方案二小，單米總投資方案一比方案二節(jié)約318.60元/m，方案一經(jīng)濟(jì)性優(yōu)。方案一與方案二施工難度均較一般，均不存在制約因素，兩者相當(dāng)。方案一采用的格賓石籠既可防止河岸遭水流、風(fēng)浪沖刷破壞，又具有自然對(duì)流交換空間，有利于水生植物、微生物及各種生物的生存，水生態(tài)環(huán)境性能較方案二有明顯優(yōu)勢(shì)[6_7]。因此，泥溪溝治理河岸設(shè)計(jì)優(yōu)選格賓石籠護(hù)坡生態(tài)防洪堤堤型。

3.2 生態(tài)堤穩(wěn)定分析

生態(tài)式堤防格賓石籠護(hù)坡防洪堤最大高度為2.3 m，堤頂寬度為1.0 m，迎水面采用臺(tái)階式斷面，第一層格賓高度為1.0 m，寬度為1.0 m，第二層格賓高度為1.3 m，寬度為1.5 m，背水面垂直。基礎(chǔ)墻趾臺(tái)階寬0.3 m，埋深為1.0 m。防洪堤最不利情況是基礎(chǔ)置于中下部稍密狀黏土夾碎石層或砂卵石層上，巖土物理力學(xué)推薦指標(biāo)為：容重19.5～22.5 kN/m3，壓縮模量12～15 MPa，允許比降0.1～0.15，粘聚力0～5 kPa，內(nèi)摩擦角20°～25°，地基承載力180～220 kPa，基底與巖土的摩擦系數(shù)0.4，滲透系數(shù)5.0×10-3～1.2×10-2cm/s。生態(tài)式河堤格賓石籠堤防穩(wěn)定計(jì)算成果生態(tài)堤穩(wěn)定性分析成果如表4所示。

表4 生態(tài)堤穩(wěn)定性分析成果

從表4可知，在不同工況條件下，生態(tài)堤抗滑穩(wěn)定、抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范要求最小值；地基最大承載力64.03 kPa，小于180 kPa，滿足規(guī)范要求。生態(tài)式堤防格賓石籠護(hù)坡防洪堤結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置合理、安全穩(wěn)定。泥溪溝水流平行于岸坡產(chǎn)生的沖刷深度為0.74 m，根據(jù)地形地質(zhì)條件，生態(tài)防洪堤基礎(chǔ)埋深采取0.8～1.0 m，可滿足抗沖刷要求。

4 結(jié) 論

泥溪溝治理河段大多為天然河道，坡降緩且橫向斷面不規(guī)則，兩岸土質(zhì)邊坡沖刷垮塌、河道淤積、跨河建筑阻水等嚴(yán)重影響行洪安全，直接威脅到兩岸居民及農(nóng)田安全。為補(bǔ)齊泥溪溝流域防洪短板和促進(jìn)美麗鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境建設(shè)，根據(jù)治理河段防洪現(xiàn)狀及保護(hù)對(duì)象，設(shè)計(jì)優(yōu)選格賓石籠護(hù)坡生態(tài)防洪堤構(gòu)筑完善防洪體系，在提高流域防洪能力的同時(shí)，改善了河道水生態(tài)環(huán)境。未來(lái)還應(yīng)結(jié)合鄉(xiāng)村發(fā)展規(guī)劃，深化落實(shí)河長(zhǎng)制，加強(qiáng)生態(tài)河道運(yùn)行管理及養(yǎng)護(hù)體系的建設(shè)，最終實(shí)現(xiàn)人文自然、生態(tài)環(huán)境和水景觀的和諧發(fā)展。