赤水河赤水河濱南路段河道治理工程生態防洪堤設計

白 超

(遵義水利水電勘測設計研究院，貴州 遵義 563002)

赤水河濱南路段是赤水河赤水市河段的上游部分。由于赤水市的地形地貌特征決定赤水中心城區居民住宅和工況企業大多集中在赤水河沿岸，且隨著赤水市城市建設的發展和企業的升級改造，市區人口越來越集中，經濟迅速發展，量級相同洪水造成的洪災損失逐年增加，同時也造成難以估算的如人員傷亡、疾病流行等間接經濟損失，影響當地社會安定。《赤水市城市總體規劃(2011-2030)》中要求，在生態保護的前提下，依托赤水河和大同河構建多條山水通廊，將河岸防護、市政道路建設、生態綠化等結合起來，將赤水河城區段打造成為具有區域旅游文化特色、環境優美的城市景觀軸、生態走廊和市民休閑娛樂場所。因此，對赤水市河濱南路段河道進行防洪治理，與市區內上下游已建防洪工程形成封閉的防洪體系，發揮其抵御洪水能力，對做好防洪工作，保障城市安全，修復生態環境，提升城市品位和改善人居環境均具有重要作用[1-2]。

1 工程概況

赤水河赤水河濱南路段治理工程上游(萬鰱路口以上)和下游(甲子口以下)均為赤水市河濱南路道路工程路肩墻，上游路肩墻為抗滑樁板墻+框格植草護坡，下游路肩墻為衡重式擋墻，均滿足20年一遇洪水行洪要求。根據《赤水市城市總體規劃(2011-2030綱要)》，河濱南路一帶為規劃的市級商業中心，臨河側為星級酒店一條街，雖防洪能力可達到20年一遇防洪標準，但岸坡存在被洪水淘刷的現象。為穩定河勢、使市區內上下游已建防洪工程形成封閉的防洪體系，保證城區居民的生命財產安全，選擇赤水河甲子口至萬鰱路口河段進行河道治理，上起甲子口，下至萬鰱路口，綜合治理長度1.98 km，修建防洪堤總長1.98 km。

2 河段防洪現狀及治理措施

赤水河赤水河濱南路段治理工程位于赤水河赤水市區河段的上游，是2013年建成的甲子口至赤水河大橋河段防洪工程的上游段。治理河段(甲子口至萬鰱路口)治理長度1.98 km，全段行洪能力基本達到20年一遇標準，但岸坡存在被洪水淘刷的現象，需進行岸坡防護。采用曼寧公式對現有河道行洪能力進行推求，其分析成果見表1。

表1 治理河段斷面行洪能力分析成果

治理河段右岸為河濱南路，河濱南路一帶為規劃的市級商業中心，臨河側為星級酒店一條街，其區域位置見圖1。

圖1 治理河段區域位置

隨著赤水市經濟發展、城市拓展及市政建設的需要，城區已按規劃正不斷“南進”，向赤水河甲子口河段上游發展，沿河各種市政設施、居民小區、商業中心等已逐漸完善，新建城區濱臨赤水河，但河段的防洪工程未隨城市發展及時跟進。圖1所示，治理河段位于河濱南路一帶，未形成完整的防洪體系。現狀河道為天然河道，河岸多為土質邊坡，穩定性極差，一遇洪水，洪水沖刷河岸，土質邊坡極易發生垮塌，直接危及下游河段已成防洪堤基礎和城市防洪安全[3]。因此，按20年一遇的防洪標準，結合赤水市城市總體建設規劃，對河濱南路段右岸上起甲子口，下至萬鰱路口，總長度1.98 km全河段進行生態堤防洪護岸綜合治理。在做好防洪工作保障城市安全的同時，科學修復生態環境和打造城市景觀，提升城市品位和改善人居環境，滿足城區建設和經濟可持續發展的要求。

3 治理河段防洪堤設計

根據《防洪標準》(GB 50201-2014)，防洪工程等別為Ⅳ等，采用20年一遇洪水標準設計。根據《堤防工程設計規范》(GB 50286-2013)，主要建筑物堤防為4級建筑物。

3.1 堤型比選

治理河段區內主要出露侏羅系侏羅系中統遂寧組(J2sn)至白堊系上統夾關組(K2j)及第四系(Q)，大地構造單元為揚子準地臺(Pt)四川臺坳(Ⅰ3)綦江-官渡構造帶，斷裂構造不發育，區域構造穩定。出露地層巖性為侏羅系中統沙溪廟上亞組(J2s2)砂巖、泥質細砂巖、泥巖等，巖層產狀為N25～30°E/NW∠7～10°，巖層總體傾左岸，為走向河谷結構。結合赤水河山區流域水系暴雨特點、赤水河河濱南路段河段地形地質條件、河段防洪現狀及城市防洪要求，充分考慮到生態修復和城市景觀建設等需求[4-5]，新建右岸護堤優選生態型防洪堤和衡重式重力堤兩種堤型3種方案進行設計和技術經濟綜合比選。

3.1.1 方案一：生態堤(六角空心預制塊+鍍高爾凡加筋麥克墊)

采用土石混合料填筑，堤頂寬不小于3.0 m，迎水面坡比1∶1.5，設兩級馬道，馬道寬度3.0 m，一級馬道高程為2年一遇水位降低2.0 m，二級馬道高程為5年一遇洪水位。一級馬道以下采用漿砌石重力式擋墻護腳，兩馬道之間采用正六邊形空心預制塊植草護坡；二級馬道至坡頂段采用鍍高爾凡加筋麥克墊生態護坡，坡頂采用1.2 m高護欄。堤腳采用漿砌塊石護腳，頂寬1.50 m，臨河側坡比1∶0.3，墻背鉛直。具體斷面結構形式見圖2。

圖2 生態堤(六角空心預制塊+鍍高爾凡加筋麥克墊)斷面

3.1.2 方案二：生態堤(鍍高爾凡雷諾護墊+鍍高爾凡加筋麥克墊)

生態堤結構和參數與方案一相比，除兩馬道之間采用鍍高爾凡雷諾護墊護坡外，其余相同。具體斷面結構形式見圖3。

3.1.3 方案三：衡重式重力堤

堤基座落在第四系覆蓋層上，墻式護堤結構尺寸為：堤頂寬1.0 m，迎水面坡比1∶0.3，上墻背水面坡比1∶0.3，臺寬1.0 m，下墻背水面坡率取1∶-0.3，墻體采用M7.5漿砌石砌筑，墻背采用土石碴回填至堤頂，回填壓實度≥0.90。具體斷面結構形式見圖4。

圖3 生態堤(鍍高爾凡雷諾護墊+鍍高爾凡加筋麥克墊)斷面

3.1.4 比選結果

生態堤方案：施工技術較簡單，建筑材料可就地采取，并可充分利用河道的土石料作護堤填料，減少外運棄碴，降低工程造價，且能保持河道自然生態環境及人文景觀，但工程占地比較大。衡重式重力堤方案：工程占地相對較小，但砌石量較大，且石材場較遠，僅M7.5漿砌石量約110 000 m3，投資約3 690萬元，投資約為生態堤方案的1.5倍，工程造價高。

經工程占地、施工難易度、生態環境等技術經濟方面的對比分析知，雖然生態堤方案建設征地比重力堤方案多占2.566 7 hm2，但結合赤水市總體規劃來看，從保持河道自然生態環境及人文景觀考慮，采用生態堤方案更利于生態修復和城市景觀建設，且工程造價僅為重力堤的2/3。生態堤方案中方案一比方案二建筑工程部分造價節省約106.96萬元，投資經濟效益高，故優選重力式擋墻護腳+六角空心預制塊+鍍高爾凡加筋麥克墊組合式生態護坡堤型。

3.2 防洪堤滲流穩定性分析

3.2.1 土堤滲流分析

防洪堤采用土石混合料填筑，堤頂寬不小于3.0 m，迎水面坡比1∶1.5，設兩級馬道，馬道寬度3.0 m，堤腳采用漿砌塊石護腳，頂寬1.50 m，臨河側坡比1∶0.3，墻背鉛直。土堤回填料主要為粉質黏土、砂質泥巖及泥質細砂巖的混合料，經碾壓夯實后，結構較密實、孔隙較小。根據《水利水電工程地質勘察規范》(GB 50287-1999)，流土和管涌按土的細粒含量進行滲透變形判別，即：

(1)

式中：Pc為土的細粒顆粒含量，以質量百分率計,%；n為土的孔隙率,%。

3.2.2 土堤穩定計算

選擇最不利荷載組合和最不利斷面進行生態堤的穩定性分析，其計算工況為：①正常工況：設計洪水位驟降期的臨水側堤坡；②非常工況：施工期的臨水側堤坡。根據《堤防工程設計規范》(GB 50286-2013)計算得到基底應力和抗滑穩定分析成果，見表2。

表2 基底應力及抗滑穩定計算成果表

從表2可知，基底最大應力為126.6 kPa，小于地基允許承載力450 kPa，且護腳基底未出現拉應力，滿足規范要求。各組合工況條件下，防洪堤基底抗滑和抗傾穩定安全系數均大于規范要求指標,防洪堤安全穩定性較高[7]。

4 結 論

赤水河赤水河濱南路段治理工程河道為天然河道，總體較平緩，兩岸多為土質邊坡，基巖以砂巖、泥巖等碎屑巖體為主，雖防洪能力達到20年一遇防洪標準，但河道未形成封閉防洪體系，岸坡存在被洪水淘刷現象，直接危及下游河段已建成防洪堤基礎和城市防洪安全。為與赤水河及赤水市封閉防洪體系和城市生態文化景觀規劃建設相匹配，通過沿河岸布置生態堤防洪護岸進行綜合治理，與上下游已建防洪工程形成封閉的防洪體系，確保城市防洪安全，科學修復生態環境和打造城市景觀，提升城市品位和改善人居環境。