南開鄉新發小河河道治理工程河堤設計研究

摘 要：南開鄉新發小河河道行洪能力低，洪災頻繁，且洪災造成的損失巨大，每遇洪水沿河兩岸農田及居民住宅直接承受洪水沖刷，嚴重威脅到人民群眾的生命財產安全。文章主要對南開鄉新發小河河道治理工程中的河堤設計方案進行了分析研究。

關鍵詞：新發小河；河道治理；河堤；設計

工程概況

防洪工程位于水城縣南開鄉新發小河上游河段，治理起始斷面位于新發小河上游大寨處，集水面積13.6km2，主河道長6.12km，主河道坡降29.7‰，治理終點斷面集水面積17.7km2，主河道長8.33km，主河道坡降22.5‰。治理河道總長2.213km，其中新建河堤河段長1.808km，新建河堤長2.913km，加高河堤長0.809km。保護農田3000畝，保護人口約0.04萬人。工程總工期7個月，工程靜態總投資為574.87萬元[1]。

1 堤段選擇

本次河道治理，對治理河段內防洪能力較薄弱的河段新建或加高河堤，使之滿足設計年限（5年一遇）的防洪要求，形成一個封閉的防洪系統。堤段選擇如下：樁號0+000.00～0+197.50左岸與右岸、樁號0+602.00～0+885.00右岸、樁號0+928.00～1+008.00右岸、樁號1+096.00～1+993.00右岸、樁號0+602.00～1+625.00左岸、樁號1+966.00～2+081.00左岸、樁號2+037.00～2+152.00右岸、樁號2+161.00～2+213.00右岸、樁號2+176.00～2+213.00左岸，共2989m；加高河堤河段為樁號0+197.50～0+602.00左岸與右岸，共809m。

2 河道治理方案

2.1 新建堤防縱、橫斷面

新建河堤采用M7.5漿砌石重力式擋墻；河堤加高部分采用M7.5漿砌石，斷面型式為矩形，截面寬度與原河堤一致，加高高度為0.5～0.7m。治理后河道為矩形斷面型式。

2.2 已建河堤加高治理方案

治理河段中部分河段已修建河堤，堤寬8m，已建河堤高出地面1.5～2m，基礎埋深約1m，經水文計算復核，不滿足5年一遇的防洪要求。為充分利用已建河堤，已建河堤河段部分采用加高河堤設計方案，其余行洪能力不滿足要求的河段新建M7.5漿砌石重力式擋墻。

3 防洪河堤設計方案

3.1 堤型選擇

本次治理河段新建河堤河段1808.5m，新建河堤2913m。按照節約占地、避免拆遷的工程理念，綜合考慮鄉村規劃、河道景觀及環境和諧的要求[2]，擬選定漿砌石重力式擋土墻防洪堤與漿砌石框格草皮護坡式碾壓砂礫石堤作方案比較，方案比較如下：

方案一：漿砌石重力式擋土墻防洪堤：防洪堤采用漿砌石直立式擋墻，河道堤防行洪斷面采用矩形斷面，堤身采用M7.5漿砌塊石砌筑，堤高3.0～4.0m，堤頂寬度為0.6m，迎水面垂直，背水面坡度為1：0.3，堤趾寬0.5m、高1.0m，堤基埋深1.0m。

方案二：漿砌石框格草皮護坡式碾壓砂礫石堤：堤型采用漿砌石框格草皮護坡式碾壓砂礫石堤，河道堤防行洪斷面采用梯形斷面，迎水面常年水位以下采用40cm的漿砌塊石貼坡，坡比1：1.5；常年水位以上采用漿砌石框格草皮護坡，坡比1：1.5；背坡面采用1：1.5的漿砌石網格草皮護坡；最大堤高4.70m，堤頂寬1.5m。

根據對兩種堤型結構及占地費用比較，方案二僅比方案一節約13.18萬元，差距較小，可不作為方案比較的制約因素。治理河段洪水期洪水很大，經常發生超標洪水，重力式漿砌石防洪堤的安全度汛能力較漿砌石框格砂礫石回填草皮護坡防洪堤強，且工程占地較小，便于項目實施的開展（由于占地投資由當地政府自籌）。經技術經濟、占地、施工難易程度、堤型安全度汛能力等綜合分析，推薦本次河道治理堤防型式為重力式漿砌石防洪堤。

3.2 堤型設計

堤型的選擇按照《堤防設計規范》（GB50286-98）中“因地制宜、施工條件、運用和管理要求”等原則，綜合考慮，設計采用如下標準斷面型式，即：防洪堤采用漿砌擋土墻型式，河道堤防行洪斷面采用矩形斷面，堤身采用M7.5漿砌塊石砌筑，堤高3.0～4.0mm，堤頂寬度為0.6m，迎水面垂直，背水面坡度為1：0.3，堤趾寬0.5m、高1.0m，堤基埋深1.0m。

防洪堤工程布置沿河岸順向布置，平行于水流方向，堤基處水流產生最大沖刷深度根據《提防工程設計規范》（GB50286-98）附錄D.2.2計算。為了防止洪水出現短暫的集中的沖刷造成堤基被淘空，經復核設計堤底高程均滿足漿砌石護腳埋置深度到河床面以下1.0m，滿足《提防工程設計規范》（GB50286-98）對堤基埋置深度的要求。另外對河道轉彎處，為防止水流沖刷，在彎道凹岸漿砌石護腳埋置深度到河床面以下1.2m。

治理河段已建河堤不滿足本次設計堤頂要求的，根據現場檢查原河堤沒有裂紋和沉降的跡象，可以在原河堤上直接進行加高。現擬在原河堤鑿毛處理后采用C15混凝土進行加高，加高的砼河堤每隔15m分縫，縫內用瀝青砂漿止水。

由于本次河道治理部分堤頂高程高于堤后的耕地及岸坡0.5～1.5m，為解決堤后內澇問題，在新建河堤及加高河堤堤頂外邊線0.7m新建排水溝，在低洼處修建集水井及閘閥，將內澇積水排至河道里面。在新建河堤段，每間隔200m用M7.5漿砌石修建下河踏步，踏步高寬分別為200mm、300mm。下河踏步間的間距可是現場情況進行調整。

3.3 防洪堤穩定性分析

3.3.1 新建防洪堤穩定性分析

選擇最大堤高最不利的荷載組合工況，計算防洪堤邊坡穩定。工況1：施工期堤前無水，堤后填土容重為飽和容重；工況2：竣工后堤前相對水位水高為2.34m，堤后填土為濕容重。計算結果表明：基底最大應力為186kPa，小于基底允許承載力300～400kPa；基底應力沒有出現拉應力，最大應力與最小應力的比值為2.416和1.938，滿足規范對應力最大值與最小值比值應在1.5～2.5之間的要求。各工況抗滑穩定安全系數均大于規范要求，防洪堤穩定滿足要求。各工況基底抗傾穩定安全系數均大于《堤防設計規范》（GB50286-98）要求，防洪堤不會發生傾覆。

3.3.2 加高河堤穩定性分析

取最大加高1.5m，計算參數：C15混凝土重度？酌1=23KN/m3；水重度？酌=10KN/m3；加高墻底接觸面為漿砌石與混凝土，取摩擦系數f=0.55。計算結果表明：加高墻體穩定性滿足要求，加高后擋墻整體處于穩定狀態。

4 結束語

新發小河河堤防洪工程的修建可以確保汛期人民群眾的生命財產安全，使其免受洪水的威脅，促進當地的經濟發展，能夠帶來較大的社會經濟效益，應加緊加快實施，使其發揮應有的效益。

參考文獻

[1]貴州中水建設管理股份有限公司.貴州省水城縣阿勒河治理工程（南開鄉新發小河）初步設計報告[R]，2012.

[2]高青峰.對《中小河流近期治理工程初步設計指導意見》的幾點建議[J].水利科技與經濟，2012，18（4）：35-36.

作者簡介：鄧碧云（1983-），女，碩士，助理工程師，主要從事水利水電工程水工設計工作。