趙衛(wèi)東

(新疆兵團勘測設(shè)計院(集團)有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830002)

河道防洪工程建設(shè)對于城市發(fā)展、生態(tài)環(huán)境構(gòu)建具有十分重要的意義，可有效改善城市防洪標準低下的現(xiàn)狀，同時，結(jié)合生態(tài)景觀打造工程可為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┝己玫纳钚蓓h(huán)境。隨著國內(nèi)水利工程建設(shè)水平的日益提升，使得水利工程領(lǐng)域的施工安全以及工程功能變得日趨完善，并在一定程度上能夠體現(xiàn)美感[1]。防洪整治工程不僅能改善河道本身的排洪抗?jié)衬芰?，而且可以使河堤變得更加美觀，以供國內(nèi)游客進行游玩觀賞[2]?？茖W(xué)系統(tǒng)的防洪排澇工程在一定程度上能夠?qū)拥赖脑形恢眠M行固定，還能夠在提升河道水質(zhì)方面起著積極的作用，完全響應(yīng)了我國《中華人民共和國防洪法》的相關(guān)規(guī)定[3]?？紤]到新疆地區(qū)的降水分布不平衡，致使當(dāng)?shù)氐乃疄?zāi)以及旱災(zāi)的發(fā)生頻率不斷升高，給當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)部門帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)[4]。本文對策勒縣策勒河策勒大橋至策勒縣段進行防洪整治設(shè)計分析。

1 工程概況

策勒河發(fā)源于中昆侖山北坡，消失于塔克拉瑪干大沙漠南緣，流域面積2032 km2，水文站以上河長109 km。為解決水災(zāi)旱災(zāi)頻繁問題，對策勒縣策勒河策勒大橋至策勒縣段進行防洪整治，恰哈橋至東方紅渠首段0+000～0+672、東方紅渠首至東干渠閘口段右岸0+000～1+170、東方紅渠首至東干渠閘口段左岸0+000～1+170、沿線修建防洪堤，提升河岸的整體穩(wěn)固性，保護河流兩岸居民和耕地。

2 水文條件

以策勒河水文站資料為基礎(chǔ)，對項目覆蓋區(qū)域的洪峰流量進行科學(xué)計算。其中，覆蓋區(qū)域內(nèi)的年最大洪峰流量Cv值高達0.58。除此以外，將河流流域內(nèi)的面積進行考慮，該水文站能夠集中高達694 km2的水量，而干流治理起點的斷面流域能夠集中347 km2的水量，其治理末端的流域能夠集中548 km2的水量。綜合考慮以往的集水面積以及洪峰流量之間關(guān)系可以得出，治理河段所涉及的洪峰流量需要大于水文站。具體來說，治理起點最好取值為0.62，而治理終點則應(yīng)當(dāng)取值為0.60，Cs為4倍的Cv，以此來對壩址進行洪水成果推算，推算結(jié)果見表1。

表1 策勒河河干流治理段設(shè)計洪峰成果表 單位：m3/s

3 工程設(shè)計

3.1 河道整治水面線推求

分析國內(nèi)相關(guān)部門頒布的天然河道糙率參考表可以得知，河段內(nèi)部的水面線糙率通常為0.045左右，而水面線計算中所涉及的另一參數(shù)應(yīng)當(dāng)借鑒2014年公布的水面比降。

考慮到河道需要進行相關(guān)整治，且防洪堤必須得到相關(guān)部門的重點建設(shè)，這在很大程度上會給河道的原有狀態(tài)產(chǎn)生影響，特別是能夠改善河流本身的水力條件。通過對每個斷面近10年來遇到天然水面線高程時發(fā)生的變化分析，能夠得出如下結(jié)論：如果遇到天然水面線高程時，河道在經(jīng)過相關(guān)整治以后所受影響的濕周會相應(yīng)減少85%左右，所以干流水面線的糙率需要控制在0.043左右。相較于天然河道來說，其數(shù)值會有不同程度的變化，必須要根據(jù)其水面線來進行科學(xué)計算。借助伯努利方程來進行計算與求解，相關(guān)計算結(jié)果見表2。

表2 整治河段設(shè)計水面線成果表

3.2 堤型設(shè)計

(1)控制河寬以及確定堤距

通過從業(yè)人員的反復(fù)實地進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，結(jié)合工程防洪標準為及其相應(yīng)洪峰流量，確定河床穩(wěn)定寬度為22 m。對河道存在一些地段并不符合其實際要求，在河寬低于22 m時必須要進行相應(yīng)的拓寬施工。

(2)布置堤線

本工程的設(shè)計是在河寬低于22 m時對其進行拓寬，當(dāng)面對河寬大于22 m時按照天然河道進行科學(xué)布置。值得一提的是，從業(yè)人員需要明確河道的最大規(guī)劃寬度為32 m，所以在布置堤距時需要將其范圍劃定在22 m～32 m之間。

(3)防洪工程主要建筑物設(shè)計

1)堤型選擇

按照“因地制宜、經(jīng)濟實用、就地取材、便于施工”的原則，堤型選擇主要根據(jù)工程河段所處地理位置、堤基地質(zhì)、筑堤材料、施工條件及工程造價等因素確定。將工程所在的實際地形條件考慮在內(nèi)，結(jié)合當(dāng)?shù)鼐用癖容^密集的實際情況，如果需要借助貼坡式斷面技術(shù)時，則其需要面對坡度較緩的水面邊坡，通?？刂圃?∶1.5～1∶1.8之間。與此同時，由于堤防工程的施工占地面積較大，且涉及的房屋拆遷較多，因此在居民房屋較密集段采用仰斜式堤型，分布在河道兩岸的居民相對較少，在河寬較寬時應(yīng)用貼坡式碾壓砂卵石堤型。

2)堤頂寬度確定

綜合考慮《堤防工程設(shè)計規(guī)范》等文件的規(guī)定，并充分結(jié)合本工程的實際需求，將堤頂?shù)膶挾仍O(shè)置為3 m，堤頂為瀝青混凝土路面，可供行人通行，方便沿岸居民的業(yè)余文化生活。

3)堤身結(jié)構(gòu)

通常來講，防洪堤的堤型通常為仰斜式C20砼擋墻，其基準深度為2 m，且堤防基礎(chǔ)通常會被設(shè)置在砂卵石層上。為了有效改善砼擋墻的穩(wěn)定性，必須要在其底部設(shè)置一個1∶0.2的倒坡。需要注意的是，擋墻的底部寬度需要設(shè)置為2.2 m，墻身的水平寬度需要設(shè)置為2 m，擋墻采用C20砼澆筑。為有效降低墻背所受的壓力，需要在墻身設(shè)置排水孔，而排水孔通常需要排列成梅花型，每兩個孔之間相距大約為3 m。堤頂以上的部分需要使用C20砼護坡，其中厚度可以設(shè)置為20 cm。防洪堤迎水坡基腳寬0.9 m，高0.6 m，為C20砼。在選取堤身的填筑材料時，盡可能優(yōu)先選用當(dāng)?shù)氐纳车[，并借助機械設(shè)備進行碾壓以及夯實，降低工程建設(shè)難度，在一定程度上節(jié)約工程投資并有利于河道防洪安全，其典型的堤型斷面見圖1。

(a)左岸

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

考慮到新疆地區(qū)的降水分布不平衡，致使當(dāng)?shù)氐乃疄?zāi)以及旱災(zāi)的發(fā)生頻率不斷升高，給當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)部門帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)，為解決水災(zāi)旱災(zāi)頻繁問題，對策勒縣策勒河策勒大橋至策勒縣段進行防洪整治，沿線修建防洪堤。本河道治理工程實施后，不僅能夠提高河道的整體防洪能力，而且能夠改善河道原有的行洪能力，可以有效保護沿河兩岸人民生命財產(chǎn)安全，使河堤變得更加美觀?？偠灾?，堤防工程可以提升河岸的整體穩(wěn)固性，并對河道兩岸的農(nóng)田進行有效防護。更重要的是，對于河道兩岸的生態(tài)環(huán)境是有好處的，因此，該工程的社會效益是非常理想的。

4.2 建議

在防洪整治工程建設(shè)運行過程中，應(yīng)注意以下幾點：1)防洪工程設(shè)計范圍內(nèi)不得修建與防洪治理無關(guān)的永久性建筑物；2)加強河道管理和上游流域水土保持監(jiān)管，減少下游河道淤積，保障河岸安全；3)工程批復(fù)后按照相關(guān)建設(shè)程序組織實施，使工程早日投入運行發(fā)揮工程效益，有效保障沿岸農(nóng)田生產(chǎn)安全和村民生命財產(chǎn)安全。4)治理后，應(yīng)強化管理，落實河長制，嚴格按照“一河一策”進行長效管護，同時建立第三方監(jiān)管機制，通過聘請第三方監(jiān)測，對河流的污染源管控、水質(zhì)監(jiān)測、兩岸環(huán)境整治等工作進行評估，發(fā)現(xiàn)問題、上報情況、監(jiān)督整改落實。5)另外應(yīng)建立監(jiān)督舉報機制，接受公眾監(jiān)督。使河道問題徹底根治，使河流變成一條“河清岸綠，魚翔淺底”的生態(tài)之河。