陳瑞椿

(福建省莆田市萩蘆溪水電管理處，福建 莆田 351100)

1 工程概況

木蘭溪系閩中最長的河流，流經(jīng)仙游縣、莆田市華亭、城廂區(qū)、白塘等地至三江口匯入興化灣。河流長105km，總面積1732km2，河道坡降1.50‰，木蘭溪流域上游為山區(qū)，植被覆蓋良好，森林茂密；中游為丘陵和河谷平原區(qū)，沿溪兩岸高程一般在8-38m；下游自瀨溪舊橋到三江口為沖積平原和部分丘陵臺地，平原高程一般在5-7m之間，地勢平坦，土質肥沃。防洪工程處于港利至三江口河段，為地勢平坦的下游入海區(qū)，河流連續(xù)急彎，其中白塘段為木蘭溪下游涵壩水閘至寧海橋上570m堤段[1]。

木蘭溪下游防洪工程分四期建設，其中一期、二期工程已經(jīng)實施，三期荔涵段和四期防洪工程正在建設，但下游尚未閉合。白塘段保護主城區(qū)涵江區(qū)，現(xiàn)有堤防防洪標準低，5a一遇以上洪水就會漫灘，屬于主城區(qū)防洪閉合重要河段之一。白塘段位于木蘭溪下游河段的干流左岸，莆田市涵江區(qū)境內(nèi)，堤段規(guī)劃建設范圍上游起自涵壩水閘，下游至寧海古橋的上游約570m處。河道防洪現(xiàn)狀未達到國家標準且未能形成連續(xù)的防洪體系，一旦遇到洪水將嚴重威脅著沿河居民安全。為進一步提升堤防行洪和防洪能力，保護莆田市主城區(qū)防洪安全，結合木蘭溪水系分布情況和白塘段地貌形態(tài)特征，擬對木蘭溪白塘段進行整治。結合守在損失程度及其可能產(chǎn)生的影響以及防護對象重要等級，按照相關的設計規(guī)范確定木蘭溪白塘段為50a一遇防洪標準[2]。

2 河段防洪現(xiàn)狀及治理措施

木蘭溪流域的洪水主要由7-10月上旬的臺風雨和4-6月的鋒面雨引起，尤其是臺風暴雨，降雨集中，雨強大，過程雨量大，造成洪水陡漲陡落，一般洪水過程2-3d。木蘭溪下游南北洋平原水害頻繁發(fā)生，形成水災的原因有：①由于南北洋平原海拔低，地勢平坦低洼，遇到暴雨，水不能及時排出，產(chǎn)生洪澇災害。②下游防洪體系未閉合，防洪工程除一、二期已建外，三期和四期未完成建設。③該地區(qū)處在感潮河段，前身系淺海灣，地面高程在潮水位變幅范圍內(nèi)，形成的洪水受潮水頂托，洪、潮、澇三方面的自然因素造成的。④流域臺風雨強大，日暴雨量最高可達到100-300mm，雨強大且較為集中，一般歷時 2-3d，常造成嚴重的洪澇災害。⑤部分跨河建筑物阻水，影響洪水宣泄，加重水患，河道淤積，洪水出流受阻。⑥水浮蓮等水生生物阻水，嚴重地影響行洪。⑦人與河道爭地，灘地耕地種植、建房都造成大面積河障，影響行洪[3]。

木蘭溪流域經(jīng)過長期的水利建設，尤其是2000年木蘭溪下游防洪防洪工程全面實施以來，流域已初步形成了由江堤海堤、各類排水閘(涵)和水庫等工程組成的流域防洪保安工程體系，使得莆田市初步形成了防洪減災體系，在一定程度上提升了其自然災害低于能力。

使莆田市防災減災工程體系初步形成，抵御自然災害的能力不斷提高。①堤防工程：木蘭溪下游一期、二期防洪工程實施后，新建17.45km堤防，完成8.51km河道整治；三期荔涵段防洪工程堤防10.53km正在建設，但下游尚未閉合，未形成封閉的堤防。②非工程措施主要是雨、水情監(jiān)測預警系統(tǒng)，包括村級預警廣播設施、鄉(xiāng)鎮(zhèn)預警發(fā)布平臺、縣級監(jiān)測預警指揮中心以及雨水雨水情監(jiān)測、視頻監(jiān)視等子系統(tǒng)，實現(xiàn)了國土、氣象信息的共享。

木蘭溪下游一期、二期防洪工程建設基本解決了莆田市主城區(qū)未設防問題，初步實現(xiàn)了洪水歸槽，然而下游河段堤防尚未閉合，白塘段現(xiàn)有堤防為上世紀五六十年代投工投勞修筑，堤身斷面小又沒有進行堤基處理，防洪標準不足十年一遇，這些年雖然局部堤段有進行加固，但總體防洪標準較低、岸線曲折不規(guī)整；四期堤段的華林段和華亭段興沙堤段在建[4]。

3 生態(tài)式護坡防洪堤設計

木蘭溪白塘段防洪工程長570m，斷面區(qū)間為LM19-32，治理河寬235-395m，綜合糙率值為0.028-0.035。堤型選擇應符合就地取材、因地制宜的基本原則，根據(jù)堤段所處的地形、地質條件、防護對象的重要性程度、筑堤材料分布情況(即土石料分布特征、質量狀況、數(shù)量多少、運輸條件等)、水流特性、河勢變化情況、工程造價、環(huán)境景觀、管理與運行要求等要素，并參考附近已建堤防的結構型式，經(jīng)過技術、經(jīng)濟比較后綜合確定，最終選取的三種比選堤型為土堤、加筋土堤、土石復合堤[5]。

3.1 堤身斷面型式

1)土堤斷面型式：設計土堤堤頂寬10.0m，堤頂布置凈寬6.0m混凝土防汛道路，臨水側設高1.0m、寬0.45m的M7.5漿砌條石防浪墻。堤防迎水坡坡比為1∶2.75，采用生態(tài)混凝土護坡，厚140mm，其中無砂混凝土基座120mm，面層覆土20mm并植草綠化，以滿足草籽種植、生長等要求，坡面每4.0m設C25鋼筋混凝土框格梁一道，坡腳為M7.5漿砌塊石護腳；背水坡坡比為1∶2.5，草皮護坡，坡腳設M7.5漿砌塊石排水溝。

2)加筋土堤斷面型式：設計堤頂寬10.0m，堤頂布置凈寬6.0m混凝土防汛道路，臨水側設高1.0m、寬0.45m的M7.5漿砌條石防浪墻。堤防迎水面與背水面均采用三維排水生態(tài)袋護面，基礎為C20混凝土底板，袋體間采用加筋土工格柵拉結，垂直方向每0.5-0.8m設柵一道，格柵間夯填黏性土筑堤。堤防迎水面與背水面坡比均為 1∶0.5，因堤基存在有深厚的淤泥質粉質黏土，為滿足堤防邊坡抗滑穩(wěn)定及護面結構沉降變形要求，生態(tài)袋護坡下部基礎采用Ф600mm水泥攪拌樁加固處理。

3)土石復合堤斷面型式：設計堤頂寬10.0m，堤頂布置凈寬6.0m混凝土防汛道路，臨水側設高1.0m、寬0.45m的M7.5漿砌條石防浪墻。堤防迎水面為C20埋石混凝土重力式擋墻，擋墻迎水坡、迎水坡比為1∶0.25和1∶0.25，頂寬1.0m，擋墻底板為C20鋼筋混凝土結構，前趾外挑長0.6m，基礎埋深1.0m。因堤基存在深厚的淤泥質粉質黏土，為滿足堤防邊坡抗滑及擋墻基礎承載穩(wěn)定要求，擋墻基礎采用Ф600mm水泥攪拌樁進行加固。墻后夯填黏性土至設計洪水位以上1.0m，背水坡坡比為1∶2.5，草皮護坡[6]。

3.2 堤型方案的比選

堤型方案比較選取樁號BT0+150.00斷面進行計算，堤防填筑高度3.42m，以15m堤長作為一個計算單元，從工程量、生態(tài)性、工程投資3個方面比較以上三種堤型，如表1。其中，各方案的比選不含共有部分的防浪墻、堤頂路面、排水溝等內(nèi)容。

3.3 結果分析

1)工程量對比分析。由于白塘段新建堤防沿線房屋密集，加筋土堤占地最少，可有效減少工程征地、拆遷工程量，因此加筋土堤工程量最少，土堤次之，土石復合堤最高，三種方案的工程量對比結果與工程投資基本相同。

2)生態(tài)性比較。土石復合堤的迎水面選用C20重力式埋石混凝土擋墻，外觀生硬，生態(tài)融合性不好，堤型設計不作推薦方案，可用于施工圖設計時結合局部景觀節(jié)點建設需要有選擇地采用；加筋土堤對土質要求較高，現(xiàn)場開挖土基本無法利用，且堤身填筑時需逐層鋪設加筋格柵，生態(tài)袋需人工袋裝黏性土后逐層堆砌，墻背填土采取人工夯填，施工工藝復雜，工效底，質量控制要求高；土堤斷面已在一、二期和在建三期荔涵段防洪工程新建堤防中得以應用，累積了豐富的建設、施工和管理經(jīng)驗，土堤的堤身填筑可充分利用開挖土，減少土方外棄，節(jié)省工程投資，且部分堤段因灘地寬度較大，生態(tài)性較好，在自然條件下堤防整體穩(wěn)定即可滿足要求，堤基無需采取其他加固措施。

表1 防洪堤數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

3)工程投資對比。土堤方案的工程投資部分最省約為其它兩種方案的70%，且部分堤段因灘地寬度較大，在自然條件下堤防整體穩(wěn)定即可滿足要求，加筋土堤與土石復合堤兩種方案的工程投資相當。由于白塘段新建堤防沿線房屋密集，加筋土堤占地最少，可有效減少工程征地、拆遷工程量和補償投資，加筋土堤工程總投資最少，土堤次之，土石復合堤最 高，但三個方案的總投資差額占工程總投資的比重較小。因此，土堤與加筋土堤方案的最大差異在工程征地、拆遷部分。土堤斷面背水坡為1:2.5，工程占地多，需要征地、拆遷的工程量大，但由于項目區(qū)處于城市的規(guī)劃建控區(qū)，雖然現(xiàn)有房屋年代已久、結構老化，但未經(jīng)政府規(guī)劃部門許可，群眾無法自行翻建，當?shù)厝罕妼Ω纳片F(xiàn)有居住環(huán)境的意愿強烈。另外，當?shù)卣安疬w戶對結合防洪工程建設進行該片區(qū)的總體拆遷和規(guī)劃改造的意愿強烈，項目的社會認可度和支持率高，基本可以保證征地拆遷工作的有效推進，現(xiàn)場不存在影響工程建設的制約因素。

綜上分析，木蘭溪白塘段防洪工程建設過程當?shù)卣牙鄯e了豐富的建設、施工和管理經(jīng)驗，采用土堤方案工程投資最省，且現(xiàn)場不存在影響項目建設的制約因素，生態(tài)性較好。經(jīng)工程量、工程投資、施工難易程度、工程布置和地形地質條件適應性等多方面比較，土堤結構的施工簡單、工程布置較好、地形適應能力強且不受基礎條件限制。因此，從工程布置的連續(xù)性和建筑物結構與自然環(huán)境的融合性考慮，土堤結構為堤防工程治理的最佳方案。

4 結 論

白塘段防洪治理工程位于木蘭溪下游河段的干流左岸，河道連續(xù)急彎，地勢平坦低洼，受洪、潮、澇三方面自然因素以及部分跨河建筑物阻水作用，加之人與河道爭地、灘地耕地種植、建房造成大面積河障等因素，極易形成水災，對莆田市主城區(qū)防洪安全和經(jīng)濟發(fā)展構成嚴重威脅。為進一步提升河道行洪與防洪能力，更好的匹配木蘭溪下游防洪工程建設，從工程量、生態(tài)性、工程投資3個方面對比分析了土堤、加筋土堤、土石復合堤方案。結果表明：土堤方案的工程投資最省且現(xiàn)場不存在影響項目建設的制約因素，部分堤段因灘地寬度較大，生態(tài)性較好，該方案可作為堤防治理的最佳方案。