張 喆

（中國葛洲壩集團股份有限公司勘測設計院，湖北 武漢 430223）

三峽工程是當今世界最大的水利發(fā)電工程之一，在正常蓄水運行后，移民遷建中的遺留問題、蓄水運用后岸坡穩(wěn)定問題和水位消落區(qū)的環(huán)境影響已逐步顯現(xiàn)[1]。擬建的香溪河流域深渡河段岸線和消落區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合整治工程，是三峽后續(xù)工作規(guī)劃的“三帶一區(qū)”項目，該項目經湖北省批準列入三峽后續(xù)規(guī)劃的重點項目。主要建設內容包括：新建護岸工程約8.1 km，新建溢流堰2座等。因此，分析護岸工程布置及設計。

1 工程概況

興山縣地處湖北省宜昌市，主要河流有長江支流香溪河及香溪河支流南陽河、古夫河、高嵐河等，大部分河岸位于三峽水庫回水范圍。香溪河流域深渡河段上起于已建的古夫河古洞口二級電站大壩下游，下止于香溪河與古夫河、南陽河交匯處“最美水上公路”起點下游約400 m處，河道范圍總長約5 km。

護岸軸線沿香溪河、古夫河兩岸布置，左、右岸軸線總長8082.736 m。本工程護岸型式主要采用斜坡式與直斜復合式，局部較陡岸段采用石籠護岸。

2 護岸工程設計

2.1 護岸高程

本工程20年一遇設計洪水位為173.37 m，護岸坡頂高程確定，計算公式如下[2]：

式中，Y為坡頂超高（m）；R為設計波浪爬高（m）；e為設計風壅水面高度（m）；A為安全加高（m）。

2.1.1 設計波浪爬高R

1）計算風速的確定

計算風速可采用歷年汛期最大風速平均值的1.5倍，V=15 m/s×1.5=22.5 m/s。

2）風向的確定

按夏季主導風向南風或東南風考慮，風浪造成的沖擊波接近正向波。

3）風區(qū)長度的確定

根據(jù)工程區(qū)河道地形，風區(qū)長度按0.1 km計算。

4）水域平均水深的確定

水域平均水深=設計水位—河底高程，經水下地形圖測算，取為10 m。

5）平均波高和波長的確定

采用莆田試驗方法計算[3]，公式如下：

6）波浪爬高計算

采用莆田公式計算，邊坡坡度m=1.5～3.0，公式如下：

式中：RP為累積頻率P的風浪爬高（m）；k△為斜坡糙率及滲透性系數(shù)，混凝土護面 k△=0.9；kv為經驗系數(shù)，kv=1.0；kp為爬高累積頻率換算系數(shù)，爬高累積頻率2%，kp=1.84；m為邊坡坡度，m=2.0。

計算得：RP=0.612 m。

綜上，計算確定設計波浪爬高：R=RP=0.612 m。

2.1.2 設計風壅水面高度e

按如下公式計算[3]：

式中：e為風壅水面高度（m）；K 為綜合摩阻系數(shù)，K=3.6×10-6；β為風向與水域中線的夾角（°），為安全計，β=0；V為計算風速，V=22.5 m/s；d為水域的平均水深，d=10 m；F為風區(qū)長度，F(xiàn)=100 m。

求得，e=0.001m。

2.1.3 安全加高A

根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》（GB50286-2013），本工程級別4級，取A=0.3 m。

2.1.4 護岸坡頂超高

綜上，護岸坡頂超高Y=R+e+A=0.612 m+0.001 m+0.3 m=0.913 0 m。

2.1.5 護岸頂高程

各段護岸頂高程由設計洪水位加上超高確定,結果見表1。

表1 各段護岸頂高程 單位：m

2.2 邊坡穩(wěn)定計算

2.2.1 計算剖面選擇

取三個具有代表性的斷面進行抗滑穩(wěn)定計算。

2.2.2 安全系數(shù)

本工程級別為4級，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)正常運用取1.15，非常運用取1.05。

2.2.3 計算參數(shù)

邊坡原始地層主要巖土體力學參數(shù)采用地勘報告提供的參數(shù)建議值；堆石護腳及堤身填筑碎石土的設計參數(shù)根據(jù)三峽庫區(qū)已完工的類似工程的經驗值選取。

2.2.4 設計工況

擬定3種工況，正常運用條件下，工況一：20年一遇洪水位173.37 m；工況二：20年一遇洪水位驟降2 m；非常運用條件下，工況三：施工完建工況（無水）。

2.2.5 計算方法

堤身抗滑穩(wěn)定計算采用瑞典圓弧滑動法[3]，基本公式如下：

式中：Fs為堤身抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；Wi為土條重力（kN）；ci為土的凝聚力（kPa）；li為條塊圓弧長度（m）；φi為土的內摩擦角（°）；αi為土條底面中點至圓心的連線與垂直線的夾角（°）。

2.2.6 計算結果

采用水利水電規(guī)劃設計總院批準使用的“理正巖土系列軟件6.0版”進行電算。穩(wěn)定計算成果見表2。

表2 邊坡抗滑穩(wěn)定計算系數(shù)

綜上，各斷面按照設計方案進行建設后，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

3 結論

香溪河是長江左岸一級支流，古夫河是香溪河支流，香溪河、古夫河是聯(lián)系興山縣新老城區(qū)、連接過去與未來的重要紐帶，聞名世界的“最美水上公路”蜿蜒其中。受水庫水位大幅度反季節(jié)性漲落和人類活動的影響，消落區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，有必要采取生態(tài)、工程措施防護岸坡，改善消落區(qū)生態(tài)環(huán)境，修復消落區(qū)生態(tài)功能。實施香溪河、古夫河河道及消落區(qū)庫岸環(huán)境綜合整治，進一步完善基礎設施配套，修復水庫周圍生態(tài)環(huán)境，對于促進移民安穩(wěn)致富、助力當?shù)亟洕鐣l(fā)展有十分重要的意義。