防洪工程壩體堤基高程確定及方案比選

□雷　雨（新疆阿克蘇河水利管理處）

防洪工程壩體堤基高程確定及方案比選

□雷雨（新疆阿克蘇河水利管理處）

堤基高程的確定及堤基型式的選擇對于防洪工程的安全運行具有極其重要的意義，如果設計不到位，便會引發滲流問題或滲透變形問題，甚至危及整個防洪工程。壩體堤基設計過程中，必須充分考慮堤身斷面、堤身填土性質、堤基地質條件、土層結構和性質、地形條件等因素，筆者在此基礎上對黃羊灘達汗防洪工程壩體堤基高程進行了計算，并對兩種可能的方案進行比選分析。

堤基高程；方案比選；防洪工程

1　工程概況

溫宿縣黃羊灘達汗防洪工程作為庫瑪拉克河防洪的重點，與東支西導防洪工程作為比較方案，被列為《阿克蘇河防洪規劃》的應急工程。該工程位于阿克蘇地區溫宿縣城西北方向庫瑪拉克河的左岸，是庫瑪拉克河上重中之重的應急防洪工程，該工程主要保護溫宿縣和阿克蘇市西城區以及鄉村，保護人口16萬人，耕地39506.67 hm2。由黃羊灘和達汗防洪堤兩部分組成，總長度14.95km，其中黃羊灘防洪堤長度9.80km，達汗防洪堤長度5.15km。

2　壩體堤基高程確定

2.1堤岸沖刷深度計算

按照《堤防工程設計規范》（GB50286－98）公式進行計算：考慮到由于河床較寬，主流擺動仍有可能，故順壩沖刷深度按斜沖情況進行計算：

式中：Δhp—從河底算起的局部沖深（m）；α—水流流向與岸坡交角（°），取α=45°；m—防護建筑物迎水面邊坡系數，取m=1.75；d—坡腳河床砂計算粒徑（cm），取d=0.31；Vj—水流的局部沖刷流速（m/s），各水文站實測最大流速取Vj=5m/s。

取安全超深1.10m，坡腳在河床面以下的深度取4m。

2.2堤基高程確定

防洪堤的橫斷面設計，在設計河底線以下1.90m的位置水平鋪設了4m的鋼筋籠卵石，其防沖深度可達到2.30m，因此抗沖深度在設計河底線以下將達到4.20m。在此基礎上確定了堤基高程為設計河底線以下3.50m，具體確定如下：0+000～8+300段堤基設計縱坡為1:19，起止點高程分別為1208.60m、1166.04m；8+300～14+950段堤基設計縱坡為1:26，起止點高程分別為1166.04、1140.56m。

3　方案比選

3.1方案介紹

壩體的護面根據選用材料和運距的不同做了兩個方案，下面分別進行介紹。

3.1.1方案一：混凝土板護面方案

橫斷面采用梯形斷面，壩體由砂卵礫石填筑，設計堤頂寬5m，迎水面邊坡系數1:1.75，背水坡1:20，砂礫石土堤填筑相對密實度要求達到0.70以上。

為了防止水流對坡面的沖刷，迎水坡現澆C20混凝土面板，厚度20 cm，為了適應變形，縱向設三道分縫，河底以下一道，河底以上二道，橫向河底設計線以下每8m設縫一道，河底設計線以上每4m設縫一道，錯縫布置，分縫材料采用SBS改性瀝青油氈，厚度5mm和10mm間隔排列。基礎埋深3.50m，坡腳設頂寬60 cm，底寬100 cm的防沖齒墻，為C20細粒混凝土卵石砌筑，齒墻頂壩坡前水平鋪設鋼筋籠卵石防護層，水平寬4m，厚度60 cm，卵石鋼筋籠用￠8鋼筋焊接，網格為15 cm×15 cm，并在設計河底以下鋼筋籠卵石以上混凝土邊坡前拋置水平寬度2m，卵石直徑＞30 cm、重量≥30 kg的拋石層，以增強坡角抗沖能力。

坡頂迎水面設置高50cm的混凝土防浪墻，以滿足超高的要求，并保持壩頂壩面的完整。

3.1.2方案二：漿砌卵石護面

臨水面為變坡，設計河底線以上1m至坡腳邊坡系數采用m=1，設計河底線以上1m至堤頂邊坡系數采用m=1.50。護面采用C20細礫混凝土砌卵石的型式，上下厚度分別為40 cm和60 cm。基礎亦采用C20細礫混凝土砌卵石，寬高均為100 cm。防浪墻采用高×寬=50cm×40cm的C20細礫混凝土砌卵石結構。護底型式與方案一相同。

3.2方案論證

黃羊灘達汗防洪堤護面兩個方案，需對其進行經濟技術的比較，方可確定建設方案。

3.2.1兩方案工程量及造價比較

表1　工程量及造價比較表

3.2.2施工、運行管理及材料來源比較

表2　施工、運行管理及材料來源比較表

經過上述比較，兩方案各有利弊，但混凝土護坡方案明顯利大于弊，該方案具有工程造價低、施工進度快、可就地取材、有利于搶工期、質量容易保證、運行管理方便等優點，故推薦混凝土護坡方案為實施方案。

4　經濟效益分析

防洪工程設施所保護的國民經濟各部門所避免的國家和人民生命財產遭到損失所帶來的經濟利益即為防洪工程經濟效益，包括直接經濟效益和間接經濟效益兩部分。

4.1直接經濟效益

根據《規范》，本防洪工程的多年平均直接經濟效益，按有無工程對比可減免的洪水損失計算，減免的洪災損失按減淹面積乘單位指標綜合經濟損失值計算確定，根據調查資料分析，該工程多年平均減淹面積為130.27 hm2；根據本防洪工程保護范圍內的農牧業生產調查與分析，按照2002年生產水平及價格計算，本防洪工程保護區洪災單位綜合經濟損失為14925.37元/hm2；每年為該區域防洪的投入為660萬元，故直接經濟效益為819.40萬元。

4.2間接經濟效益

防洪工程所減免的洪災間接經濟損失是指因洪災造成的直接經濟損失給災區內外帶來影響而間接造成的經濟損失，主要包括兩部分：

淹沒區內工礦企業停產、商業停業、農業減產、交通運輸受阻或中斷，致使其它地區因原材料供應不足而造成的經濟損失，以及在洪水發生期間，淹沒區外的工礦企業為解決原材料不足采用其它途徑所增加的費用等經濟損失。

淹沒區內外因洪災損失的影響，在恢復期內少創造的凈產值損失。參照間接經濟損失與直接經濟損失的比例關系，結合阿克蘇市良種場與地區蠶種場防洪工程以保護農業為主體的情況，間接經濟損失按直接經濟損失的15%計算，即128萬元。

通過以上直接與間接經濟效益的分析計算。本防洪工程經濟效益為947.04萬元。

［1］張慧麗.松花江干流通河縣新增堤防方案比選［J］黑龍江水利科技.2014（6）.

［2］王斌.榕江大圍曲溪堤段堤型設計方案的確定［J］人民珠江.2007（2）.

［3］買買提尼亞孜·買提尼亞孜.墨玉加汗巴格段防洪工程防洪堤設計堤頂高程確定［J］水利科技與經濟.2014（7）.收稿日期：2016-03-23

（責任編輯：左英勇）

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1673-8853（2016）08-0069-02

雷雨（1963-），男，工程師，主要從事水利管理處管理工作。