濱州市新立河生態(tài)防洪整治工程設(shè)計(jì)分析

韓 艷

（濱州市韓墩灌溉局，山東 濱州 256600）

隨著我國(guó)對(duì)水利工程建設(shè)的要求逐漸提高，水利工程已不但要滿(mǎn)足其原有的安全、排澇功能，還要滿(mǎn)足美觀設(shè)計(jì)的要求。防洪整治工程不但可以提高河道的排澇能力，同時(shí)合理的堤型設(shè)計(jì)可達(dá)到美觀的效果，提供游客參觀。合理的防洪排澇工程可穩(wěn)定河道位置，對(duì)改善河道水質(zhì)起著重要的作用。濱州市水資源豐富，但由于降雨分布不均勻，導(dǎo)致其水災(zāi)旱災(zāi)嚴(yán)重，平均1.3年出現(xiàn)一次水災(zāi)，1.2年出現(xiàn)一次旱災(zāi)。因此，研究制定濱州市合理的防洪整治方案，對(duì)當(dāng)?shù)亟鉀Q水災(zāi)旱災(zāi)問(wèn)題，改善生態(tài)壞境尤為重要。

1 工程概況

濱州市新立河生態(tài)防洪整治工程位于濱州市，發(fā)源于濱州市南海水利風(fēng)景區(qū)，經(jīng)濱城區(qū)入潮河，河道全長(zhǎng)31.2 km。本建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃治理長(zhǎng)度5.0 km，防洪治理標(biāo)準(zhǔn)10年一遇。依據(jù)規(guī)劃及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，治理河段選擇為濱州市內(nèi)河段，工程任務(wù)以河岸防護(hù)為主，通過(guò)河道清淤、新建堤防等工程措施，與已建堤防形成封閉的防洪體系，以滿(mǎn)足10年一遇防洪要求。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 水文資料

以新立河水文站資料為基礎(chǔ)，計(jì)算項(xiàng)目區(qū)洪峰流量。年最大洪峰流量系列的Cv值為0.58，結(jié)合流域面積大小，印江水文站集水面積為694 km2，干流治理起點(diǎn)斷面處流域集水面積347 km2，治理末端流域集水面積548 km2，根據(jù)山東省集水面積與洪峰流量Cv關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)取值，治理河段的洪峰流量Cv值應(yīng)比水文站大，治理起點(diǎn)取0.62，治理終點(diǎn)取0.60，Cs=4.0Cv，推求壩址設(shè)計(jì)洪水成果，計(jì)算成果見(jiàn)表1。

表1 新立河干流治理段設(shè)計(jì)洪峰成果表

2.2 河道整治水面線推求

結(jié)合《我國(guó)天然河道糙率參考表》，新立河市內(nèi)段天然河道水面線糙率取0.045，長(zhǎng)灘河天然河道水面線糙率取0.05。水面線計(jì)算中的另一參數(shù)水面比降直接采用前一年洪水水面線的水面比降。

由于河道整治和防洪堤的修筑，一定程度上改變了河道的天然狀態(tài)，河流的水力條件得到了一定的改善。經(jīng)對(duì)各斷面在10年一遇天然水面線高程時(shí)濕周在整治前后的變化情況來(lái)看，在10年一遇天然水面線高程時(shí)，整治前后因?yàn)楹拥勒危ㄐ薜蹋┦苡绊懙臐裰転樵拥罎裰艿?5%左右，因此在干流水面線計(jì)算中對(duì)糙率的均在0.043左右，支流采用0.047左右，比天然河道的糙率有一定的變化，設(shè)計(jì)洪水水面線均采用伯努利方程式的計(jì)算方法。

2.3 堤型設(shè)計(jì)

1）穩(wěn)定河寬及堤距確定。經(jīng)計(jì)算，工程河段穩(wěn)定河寬為：B=22 m。根據(jù)理論計(jì)算的穩(wěn)定河寬和工程河段的實(shí)際地形測(cè)量情況看，河道局部地段不滿(mǎn)足穩(wěn)定河寬的要求，本次設(shè)計(jì)在河寬小于22 m的河段擴(kuò)挖至22 m。

2）堤線布置。本次設(shè)計(jì)在河寬小于22 m的河段擴(kuò)挖至22 m、在大于22 m的河段堤線原則按天然河岸線布置，最大堤距按規(guī)劃寬度32 m確定，經(jīng)布置堤距為22～32 m。

3）防洪工程主要建筑物設(shè)計(jì)。（1）堤型選擇。根據(jù)實(shí)際地形，河段上游段居民房屋較密集，如采用貼坡式斷面護(hù)坡，其迎水面邊坡較緩，一般在 1∶1.5～1∶1.8 之間，堤防工程占地較大，房屋拆遷太多。因此，擬在樁號(hào)0+000～0+737 m段采用仰斜式堤型，樁號(hào)0+737～1+632 m段由于河道兩岸房屋較少，且河寬較寬，擬采用貼坡式碾壓砂卵石堤型。（2）堤頂寬度確定。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50286-2013）》7.4.1規(guī)定，結(jié)合本堤防工程級(jí)別和堤防工程管理及防汛搶險(xiǎn)的要求，堤頂寬度為3.0 m。（3）堤身結(jié)構(gòu)。樁號(hào)0+000～0+737 m段防洪堤堤型采用仰斜式C20混凝土擋墻，基礎(chǔ)埋深2.0 m，堤防基礎(chǔ)置于砂卵石層上。為提高混凝土擋墻抗滑穩(wěn)定性，混凝土擋墻底部設(shè)計(jì)為1∶0.2的倒坡。擋墻底部水平寬度為2.2 m，墻身水平寬度為2.0 m，擋墻采用C20混凝土澆筑。為減小墻背水壓力，在墻身布置有排水孔，排水孔呈梅花型布置，間距3.0 m。墻背采用開(kāi)挖的土夾石回填，并分層夯實(shí)，壓實(shí)度≥0.92，干容重≥20.5 kN/m3。堤頂寬3.0 m，底層采用級(jí)配碎石墊層，厚0.1 m；面層采用20混凝土路面，厚0.2 m。堤頂以上開(kāi)挖邊坡采用C20混凝土護(hù)坡，厚度0.2 m。樁號(hào)0+737～1+632 m段防洪堤堤型采用貼坡式碾壓砂卵石堤型，在20年一遇洪水位以下，迎水面坡度為1∶1.5。防洪堤迎水坡基腳寬0.9 m，高0.6 m，為C20混凝土。防洪堤基礎(chǔ)持力層置于砂卵石層上，堤腳至堤頂為C20混凝土面板護(hù)坡，C20混凝土面板護(hù)坡厚度為0.20 m。在20年一遇洪水位以上采用生態(tài)堤型，坡度為1∶2.0，坡面布置混凝土框格梁，框格梁內(nèi)覆土植草。堤身填筑料采用就地開(kāi)挖的砂礫石料，采用機(jī)械碾壓、加水夯實(shí)（壓實(shí)度≥0.92，干容重≥20.5 kN/m3）。典型堤型斷面設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

圖1 典型斷面設(shè)計(jì)圖

3 施工組織設(shè)計(jì)

3.1 施工圍堰設(shè)計(jì)

導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用五年一遇，導(dǎo)流時(shí)段為12～3月枯季洪水，干流起點(diǎn)導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量為25.8 m3/s，干流終點(diǎn)導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量為35.2 m3/s；長(zhǎng)灘河支流導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量為15.6 m3/s。由于防洪堤基礎(chǔ)大部分位于施工洪水位以上，因此該部分防洪堤施工時(shí)不需要施工圍堰即可實(shí)現(xiàn)干地施工。局部地段防洪堤基礎(chǔ)位于施工洪水位以下，因此該部分（干流約57 m、支流約537 m）防洪堤施工時(shí)需要臨時(shí)施工圍堰保護(hù)，采用臨時(shí)編織袋圍堰圍護(hù)基坑。編織袋圍堰頂寬0.5 m，邊坡為1∶0.5，土工布防滲，圍堰高度在1～2 m內(nèi)。

3.2 主體工程施工

1）土石方開(kāi)挖。基礎(chǔ)土方開(kāi)挖及河道疏浚砂卵石開(kāi)挖采用1.0 m3反鏟挖掘機(jī)挖裝，10 t自卸汽車(chē)運(yùn)輸。表土層土料可用于圍堰填筑料，剩余部分開(kāi)挖土料集中就近堆放，待防洪堤完成后可復(fù)墾部分土地下部用一般土料或砂礫石料回填，上部用表土層土料回填并人工平土恢復(fù)耕地。開(kāi)挖料部分用于臨時(shí)圍堰和防洪堤后土方回填，其余棄渣運(yùn)輸?shù)綏壴鼒?chǎng)堆放。基礎(chǔ)石方開(kāi)挖采用手風(fēng)鉆鉆孔爆破開(kāi)挖，1.0 m3反鏟挖掘機(jī)挖裝，10 t自卸汽車(chē)運(yùn)輸。

2）漿砌石施工。M7.5漿砌石防洪墻的施工在基礎(chǔ)開(kāi)挖完畢后進(jìn)行，漿砌石砌筑時(shí)采用坐漿法施工，鋪漿厚30～50 mm，并按先砌角石、后砌面石、再填腹石的順序施工。砌石同一層面應(yīng)大致找平，相鄰高差應(yīng)小于25 cm。砌體立面，水平縫寬應(yīng)控制在2.0 cm左右，豎縫寬不大于4.0 cm。

3）土石填筑。漿砌石防洪堤后采用土石回填至堤頂高程，回填料采用基礎(chǔ)開(kāi)挖或河道疏浚的砂礫石料源，采用10 t自卸汽車(chē)運(yùn)輸上堤，推土機(jī)結(jié)合人工攤鋪，攤鋪厚度為30 cm左右。填筑料攤鋪好后，采用5 t振動(dòng)碾碾壓，其壓實(shí)順序應(yīng)先從填方中部開(kāi)始，逐步碾壓至填方邊坡線邊緣，再碾壓靠近漿砌石堤部位，壓實(shí)機(jī)距漿砌石防洪堤不得小于0.5 m。靠近漿砌石防洪堤部位采用蛙式打夯機(jī)或平板夯等輕型機(jī)械壓實(shí)。施工過(guò)程中，嚴(yán)格控制防洪墻砌筑和堤后土石回填壓實(shí)進(jìn)度。

4 結(jié)語(yǔ)

工程實(shí)施后，可使得河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)得以提高，河道行洪能力增強(qiáng)，河道兩岸人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)將得到保障。堤防工程的修建將使河岸更加穩(wěn)固，兩岸農(nóng)田也得到保護(hù)，生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步改善，水土流失在一定程度上減輕，具有較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)效益。