新建防洪堤設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理措施淺析

叢 野 鄧君承

（江西省贛西土木工程勘測(cè)設(shè)計(jì)院 江西 宜春 336000）

1 金瑞河新田段概況

金瑞河段屬山溪性河流，河道彎曲、洪水暴漲暴落，兩岸地勢(shì)低洼、現(xiàn)狀基本無(wú)堤，河岸抗沖能力低，現(xiàn)有防洪標(biāo)準(zhǔn)僅約5年一遇；再加上受兩岸亂填、亂棄以及部分房屋、橋梁、陂壩等阻水涌水的影響，現(xiàn)狀河道寬窄無(wú)序，河岸雜草叢生，局部河岸沖刷崩塌、河道淤塞，致使汛期排洪不暢，兩岸村鎮(zhèn)及農(nóng)田經(jīng)常遭遇洪水侵襲，損失慘重；而無(wú)雨旱季，河道干涸、污臭水橫流。新田鎮(zhèn)防洪工程河道寬約30m～50m，需整治河段長(zhǎng)6.7km，現(xiàn)狀河道均為天然河道。

工程保護(hù)區(qū)內(nèi)保護(hù)面積5km2，保護(hù)耕地0.5萬(wàn)畝，保護(hù)新田集鎮(zhèn)，腳寮等村莊人口0.3萬(wàn)余人，保護(hù)區(qū)內(nèi)近年年均國(guó)民生產(chǎn)總值0.2億元，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值0.16億元，財(cái)政總收入1800萬(wàn)元，農(nóng)民人均純收入達(dá)4230元。為提高沿河區(qū)域的抗災(zāi)能力，擬對(duì)河段的集鎮(zhèn)段采用新建防洪墻方案，對(duì)地形開(kāi)闊河段采用新建防洪堤方案。

按照《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)及《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-98），確定新建堤防為Ⅴ等工程，5級(jí)堤防，堤防設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為防御十年一遇洪水。

2 防洪堤設(shè)計(jì)

2.1 防洪堤布置原則

新建防洪堤的堤線布置應(yīng)根據(jù)防洪規(guī)劃、地形、地質(zhì)條件，結(jié)合現(xiàn)有及擬建建筑物的位置、施工條件及征地拆遷、文物保護(hù)、行政區(qū)規(guī)劃因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比選確定。新田鎮(zhèn)防洪工程堤線布置原則為：

（1）堤線應(yīng)與河勢(shì)流向相適應(yīng)，并與大洪水的主流線大致并行。

（2）堤線應(yīng)力求平順，各堤段平緩連接，避免采用折線或急彎。

（3）堤線應(yīng)盡可能布置在壓占耕地少、拆遷房屋及建筑物少的地帶，以利于防汛搶險(xiǎn)和工程管理。

（4）堤防工程應(yīng)盡可能利用現(xiàn)有堤防和有利地形，修筑在土質(zhì)較好，比較穩(wěn)定的灘岸上，留有適當(dāng)寬度的灘地，盡可能避開(kāi)軟弱地基、古河道、強(qiáng)透水地基。

（5）各堤段根據(jù)具體條件，分別采用不同堤型，在堤型變換處設(shè)置漸變段，并處理好不同堤型堤段的結(jié)合部位的工程連接。

2.2 防洪高程確定

根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286-98)堤頂高程應(yīng)按設(shè)計(jì)洪水位加堤頂超高確定，堤頂超高應(yīng)按下式計(jì)算確定：

式中，Y——堤頂超高，m；

R——設(shè)計(jì)波浪爬高，m，可按規(guī)范附錄C計(jì)算確定；

e——計(jì)算風(fēng)壅增水高度（m），可按規(guī)范附錄C計(jì)算確定；

A——安全加高，m，按規(guī)范表2.2.1確定。查表得A=0.5m。

2.2.1 平均波高及平均波長(zhǎng)計(jì)算

波浪的平均波高、平均波周期、平均波長(zhǎng)按下列公式計(jì)算：

V——計(jì)算風(fēng)速，m/s，設(shè)計(jì)波浪的計(jì)算風(fēng)速采用歷年汛期最大風(fēng)速平均值的1.5倍；

F——風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度，m；

表1 堤頂高程計(jì)算結(jié)果表

D——水域平均水深，m；

G——重力加速度，9.81m/s2；

L——平均波長(zhǎng)，m；

2.2.2 風(fēng)壅水面高度計(jì)算

風(fēng)壅水面高度可按《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中公式(C.2.1)計(jì)算。

式中，e——計(jì)算點(diǎn)的風(fēng)壅水面高度，m；

K——綜合摩阻系數(shù)，K=3.6×10-6；

V——設(shè)計(jì)風(fēng)速，按計(jì)算波浪的風(fēng)速確定；

F——由計(jì)算點(diǎn)逆風(fēng)向量到對(duì)岸的距離，m；

D——水域的平均水深，m。

β——風(fēng)向與垂直于堤軸線的法線的夾角（度），β=0°；

2.2.3 波浪爬高計(jì)算

當(dāng)m＝1.5～5.0時(shí)，波浪爬高可按《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中公式(C.3.1-1)計(jì)算。

式中，RP——累積頻率為P的波浪爬高，m；

K△——斜坡的糙率滲透性系數(shù)，根據(jù)表C.3.1-1查得 K△=0.9；

KV——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，按表C.3.1-2查得Kv=1.12；

KP——爬高累積頻率換算系數(shù)，可按表C.3.1-3確定，對(duì)不允許越浪的堤防，爬高累積頻率宜取2%，即KP=2.07；

M——斜坡的坡度系數(shù)；

L——堤前波浪的波長(zhǎng)，m。

當(dāng)m＜1.25時(shí)，波浪爬高可按《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中公式(C.3.1-2)計(jì)算。

式中，RP——累積頻率為P的波浪爬高，m；

K△——斜坡的糙率滲透性系數(shù)，根據(jù)表C.3.1-1查得 K△=0.8；

KV——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，按表C.3.1-2查得Kv=1.12；

KP——爬高累積頻率換算系數(shù)，可按表C.3.1-3確定，對(duì)不允許越浪的堤防，爬高累積頻率宜取2%，即KP=2.07；

R0——系數(shù)，按表C.3.1-4查得R0=1.3；

M——斜坡的坡度系數(shù)；

L——堤前波浪的波長(zhǎng)，m。

堤頂超高計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

根據(jù)堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范，本工程防洪堤（墻）超高取0.8m。

2.3 防洪堤布置

新建防洪堤布置在新左0+841.000～1+122.480、新右 0+510.000～0+908.25、新右1+303.000～2+390.310、新右 2+649.000～2+800.000，總長(zhǎng) 1.92km。

新建防洪堤為均質(zhì)土堤結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)堤頂寬度4.0m，臨水坡為1∶2.5，背水坡為1∶2.0，設(shè)計(jì)堤頂高程為所在堤段的設(shè)計(jì)洪水位加0.8m。

3 土料及堤身土方填筑要求

據(jù)料場(chǎng)勘探結(jié)果，漢塘里及都溪下山坡處土料場(chǎng)粘土料約50×104m3，平均運(yùn)距5km，兩個(gè)料場(chǎng)的土料質(zhì)量能滿足土堤填筑要求，儲(chǔ)量滿足整個(gè)堤線作均質(zhì)粘土堤用量要求。

新老土結(jié)合必須疏松表土層，并清除雜草等物，并須控制在最優(yōu)含水量附近逐層夯壓密實(shí)，要求填土壓實(shí)度不小于0.90，設(shè)計(jì)滲透系數(shù)：K≤1.0×10-4cm/s。每層土料攤鋪前，應(yīng)將已壓實(shí)的底部填土刨毛；填筑面應(yīng)平整，無(wú)凹盆，并略向外側(cè)傾斜，以利于雨水排出；雨天施工按規(guī)范和有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，雨前即先將表層土用光碾碾一遍，防止雨水滲進(jìn)松土層，雨后將浸濕土層處理后方可繼續(xù)填筑。

根據(jù)實(shí)測(cè)斷面資料，按土堤設(shè)計(jì)斷面與現(xiàn)狀斷面的差值，平均每100m一個(gè)斷面，分堤段計(jì)算堤身土方填筑量和清基土方量。新建土堤長(zhǎng)1.92km。主要工程量為：清基土方1.69×104m3，堤身粘土填筑 7.83×104m3。

4 運(yùn)行管理設(shè)施

4.1 工程觀測(cè)設(shè)施

根據(jù)《堤防工程管理設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL171—96）的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合堤防出險(xiǎn)情況、地質(zhì)勘探成果、水文氣象條件、地形地貌及管理運(yùn)用條件，本段新建防洪工程的觀測(cè)項(xiàng)目包括：

（1）水位觀測(cè)

水位是最基本、最直接相關(guān)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，結(jié)合其它觀測(cè)斷面同時(shí)考慮水位變化、穿越堤工程部位，本著合理布局、方便管理的原則進(jìn)行，設(shè)計(jì)羅城堤水位觀測(cè)點(diǎn)3個(gè)，水位觀測(cè)點(diǎn)具體位置可根據(jù)實(shí)際情況確定。

（2）其它觀測(cè)項(xiàng)目

汛期對(duì)堤岸防護(hù)工程區(qū)的近岸及其上下游的水流流態(tài)變化進(jìn)行觀測(cè)，了解水流變化趨勢(shì)，監(jiān)測(cè)工程防護(hù)效果。

河勢(shì)變化、崩岸及波浪觀測(cè)。

鼠洞、白蟻窩等隱患探測(cè)。

4.2 安全維護(hù)設(shè)施

（1）生物工程

新田鎮(zhèn)防洪工程興建后，需要增加防浪林、護(hù)堤林帶及草皮護(hù)坡等項(xiàng)目。

（2）維護(hù)設(shè)施

為加強(qiáng)新田鎮(zhèn)防洪工程的維護(hù)、維修，需增加一些小型機(jī)械，如隱患探測(cè)儀、小型翻斗車(chē)、除草機(jī)、滅蟲(chóng)機(jī)等。

（3）其它

其它管理設(shè)施包括里程牌、標(biāo)志牌、護(hù)欄、警示牌、界碑和界標(biāo)、護(hù)堤屋（兼作防汛哨所）、交通管理標(biāo)志牌及攔車(chē)卡等。

沿堤防工程全程，從起點(diǎn)到終點(diǎn)，依次設(shè)千米里程碑及百米斷面樁。沿堤建造的堤岸防護(hù)工程和工程觀測(cè)設(shè)施的觀測(cè)站或觀測(cè)剖面，設(shè)立統(tǒng)一的標(biāo)志牌和護(hù)欄，并進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)。有血吸蟲(chóng)等地方病疫區(qū)，設(shè)立警示牌。同時(shí)按行政區(qū)劃設(shè)置界碑和界標(biāo)。護(hù)堤屋建造在堤防背水側(cè)適當(dāng)位置的平地上。同時(shí)在堤防工程沿線與交通道路交叉的道口，設(shè)置交通管理標(biāo)志牌和攔車(chē)卡。

5 結(jié)語(yǔ)

防洪堤防工程關(guān)乎沿河人民生命財(cái)產(chǎn)安全，是關(guān)系民生的大事，是一項(xiàng)綜合性的社會(huì)服務(wù)工程。金瑞河新田段防洪堤工程將使新田鎮(zhèn)段形成一個(gè)較為可靠的防洪體系，確實(shí)提高新田鎮(zhèn)的整體防洪能力。另外，為了加強(qiáng)防洪工程設(shè)施的管理，使管理適應(yīng)城市防洪的需要，還建議后期設(shè)置專職的工程管理機(jī)構(gòu)，建立健全各項(xiàng)規(guī)章制度和崗位責(zé)任制。陜西水利