高至國，邴志海

(牡丹江市水務(wù)科學(xué)研究院，黑龍江牡丹江 157000)

四合堤防堤基上層為砂礫石，下層為均質(zhì)黏土。堤基滲流按雙層地基考慮，根據(jù)實際情況簡化為背水側(cè)無限長等厚雙層地基，迎水側(cè)鋪蓋長度視不同斷面具體量測[8－9]。

1 工程概況

林口縣烏斯渾河四合堤防工程位于林口縣刁翎鎮(zhèn)四合村西北部，地處烏斯渾河左岸，上游起自四合公路大橋，下游到徐家村，堤防總長5.217 km。

烏斯渾河發(fā)源于林口縣中部寶林鄉(xiāng)的大楚山，由南向北縱貫林口縣西部，在東崗子村附近注入牡丹江，屬于牡丹江右岸一級支流，河道長154 km，流域面積4 244 km2，四合堤防處流域面積4 070 km2。堤防設(shè)計洪峰流量為1 689 m3/s。

擬加高培厚的烏斯渾河四合段堤防全長5 217 m，現(xiàn)狀堤高2～3 m。據(jù)勘察、走訪，該段堤防始建于是1993年，由刁翎鎮(zhèn)和四合村租用推土機(jī)從現(xiàn)堤腳兩側(cè)40 m內(nèi)范圍內(nèi)推積表土，堆筑而成，沒有進(jìn)行專門碾壓。

建成后，2009年大水，該段堤防發(fā)生決口(樁號1+000～1+200)，決口長度 200 m，2010年使用挖掘機(jī)在堤防內(nèi)、外側(cè)取土(粗粒土)堵口[1－2]。

加高培厚后烏斯渾河四合堤防可保護(hù)四合村人口421人，保護(hù)烏斯渾河左岸農(nóng)田約280 hm2。四合堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)確定為20 a一遇，工程級別為4級[3]。

2 堤防滲流分析計算

主要包括設(shè)計工況、計算方法及參數(shù)和計算結(jié)構(gòu)3個部分:

2.1 設(shè)計工況

烏斯渾河四合堤防為土堤，堤基為雙層結(jié)構(gòu)，上層為黏性土，下層為砂礫石。堤頂寬4 m，堤防上游邊坡采用1∶3.0，下游邊坡采用1∶2.5，堤身采均質(zhì)土堤[4]。

根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286—98)中規(guī)定，堤防滲流計算應(yīng)計算下列水位的組合:

1)臨水側(cè)為設(shè)計洪水位，背水側(cè)為相應(yīng)水位。

2)臨水側(cè)為設(shè)計洪水位，背水側(cè)為低水位或者無水。

3)洪水降落時對臨水側(cè)堤坡穩(wěn)定最不利的工況[5]。

2.2 計算方法及參數(shù)

根據(jù)牡丹江市水利勘測設(shè)計院2011年5月堤防設(shè)計斷面，選用最不利斷面，計算方法采用北京理正軟件設(shè)計研究院《巖土工程系列軟件》，堤身浸潤線計算公式采用穩(wěn)定滲流下游坡無排水情況計算[6－7]。

計算公式為:

式中:q為單位寬度滲流量，m3/(s·m);k為堤身滲透系數(shù)，m/s;H為上游水位，m;H2為下游水位，m;m1為上游坡坡率;m2為下游坡坡率。

浸潤線坐標(biāo)計算公式為:

四合堤防堤基上層為砂礫石，下層為均質(zhì)黏土。堤基滲流按雙層地基考慮，根據(jù)實際情況簡化為背水側(cè)無限長等厚雙層地基，迎水側(cè)鋪蓋長度視不同斷面具體量測[8－9]。

計算公式為:

式中:h為弱透水底板承壓水頭，m;A為越流系數(shù);K0為強透水層滲透系數(shù)，m/s;K1為弱透水層滲流系數(shù)，m/s;T0為強透水層厚度，m;T為弱透水層厚度，m;X'為BC段橫坐標(biāo)。

計算參數(shù)見表1。

表1 典型斷面計算參數(shù)表

2.3 計算結(jié)論

根據(jù)堤基、現(xiàn)有堤防斷面及筑堤土料指標(biāo)，計算選用堤防臨水，堤前鋪蓋較短，堤基黏土層相對薄弱斷面作為計算代表性斷面。

依據(jù)上述原則，將四合堤防樁號3+050斷面作為代表性斷面進(jìn)行計算，計算結(jié)果見表2。

表2 典型斷面滲流計算表

3 滲透穩(wěn)定結(jié)論分析

根據(jù)堤防滲透穩(wěn)定計算成果，四合堤防堤身滿足滲透要求，堤防堤后堤基垂直滲透比降過大，堤后需設(shè)置蓋重。

依據(jù)滲流計算成果，蓋重長度為10 m，蓋重厚度為1 m，蓋重采用砂石料。增加蓋重后，四合堤防堤身及堤基均可滿足設(shè)計需求。

[1]張曉元，李長城，王躍生，等.仙嶺水庫大壩滲流及穩(wěn)定分析[J].湖南水利水電，2006(06):61－63.

[2]郭建輝.山美水庫大壩浸潤線分析及灌漿處理[J].甘肅水利水電技術(shù)，2010，46(06):20 －22.

[3]李莉.淺析海堤防洪工程的設(shè)計與施工技術(shù)[J].科學(xué)之友，2012(05):63－64.

[4]宋國濤.基于理正軟件的病險水庫除險加固設(shè)計研究[J].東北水利水電，2013(03):12－13.

[5]范友良.理正軟件在永興水庫大壩穩(wěn)定分析計算中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2005(05):106－107.

[6]徐金春.理正軟件在邊坡穩(wěn)定分析中的應(yīng)用[J].安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010，10(04):16－18.

[7]姜樹海，范子武.堤防滲流風(fēng)險的定量評估方法[J].水力學(xué)報，2005，36(08):994 －999.

[8]鄧文鋒.水利工程中的堤防滲流控制措施[J].民營科技，2009(10):172－173.

[9]劉心巖.堤防滲流狀態(tài)及防滲墻結(jié)構(gòu)型式分析[J].黑龍江水利科技，2004(03):16－17.