七十一團(tuán)中小河流域防洪治理工程方案選擇分析

田文旭

(伊犁花城勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，新疆 伊寧835000)

1 工程布置

本次擬建河段均根據(jù)河段的防護(hù)對象，通過新建護(hù)岸工程，對河道進(jìn)行整治，使河道順暢，防止洪水淘刷塌岸，確保七十一團(tuán)防洪安全，為七十一團(tuán)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有利的保障。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)河道受洪水威脅程度及破壞情況，本工程擬對七十一團(tuán)境內(nèi)的鞏乃斯河左岸布設(shè)防洪護(hù)岸。護(hù)岸位于鞏乃斯河左岸，總長度6 km，共分為2 段，其中1#護(hù)岸起點(diǎn)位于七十一團(tuán)八連鞏乃斯河防洪治理一期工程末端(樁號(hào)K128 +100)，終點(diǎn)接鞏乃斯河老橋橋墩處(樁號(hào)K132 +670)，1#護(hù)岸長4.57 km;2#護(hù)岸起點(diǎn)接鞏乃斯河新橋護(hù)坡處(樁號(hào)K132 +765)，終點(diǎn)位于七十一團(tuán)十連(樁號(hào)K134 +195)，2#護(hù)岸長1.43 km。

2 河道穩(wěn)定河寬計(jì)算

根據(jù)河道現(xiàn)狀行洪能力情況具體確定各河段的整治寬度，遵循因地制宜、合理規(guī)劃的原則。河道整治寬度力求接近河道穩(wěn)定寬度，同時(shí)考慮發(fā)生較大洪水時(shí)的行洪的能力，不能降低河道的安全泄洪能力和滯洪能力，還要考慮整治工程量的合理控制。根據(jù)《中小河流治理工程初步設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見》治理河段的治導(dǎo)線以不侵占河道行洪通道為原則，并保留河流的天然形態(tài)，不應(yīng)隨意進(jìn)行裁彎取直，侵占灘地加高堤防縮窄河床，從而制定出合理的河道治導(dǎo)線。河道整治寬度不宜太窄，要有足夠的行洪寬度，避免人為束窄河道加大流速，沖刷兩岸，增加防洪壓力。本次防護(hù)段布置主要考慮河道地形變化等因素綜合選取，盡量維持天然河道寬度，保證足夠泄洪寬度。河床整治寬度的大小，對保證行洪和兩岸安全非常重要，河道整治寬度一般不宜太窄，避免束縮水流加大流速，沖刷兩岸堤防。前蘇聯(lián)學(xué)者阿爾圖寧整理大量中亞細(xì)亞沖積扇河流的資料，得出穩(wěn)定河寬與造床流量及河床比降的關(guān)系為:

式中:B 為穩(wěn)定河床水面寬度，m;Q 為造床流量，相當(dāng)于頻率P =10%的洪水流量，Q =258 m3/s;J 為河床比降;A 為系數(shù)，根據(jù)阿爾杜林資料，中游河段A=1.0—1.1，下游河段A =1.1—1.7?？紤]該河段位于中游，A 取值為1.1。

河道穩(wěn)定河寬計(jì)算見表1。

表1 河道穩(wěn)定河寬計(jì)算表

3 河道治導(dǎo)線確定

河道規(guī)劃治理中的平面布置，直接影響總體規(guī)劃，做到“點(diǎn)、線、面、體”的合理布局，“點(diǎn)”就是確定治理的重要河段和重點(diǎn)部位，一般以城鎮(zhèn)、村莊、耕地面積集中成片的河段為重要河段，以易垮塌易沖刷一旦決口損失較大的地段為重點(diǎn)部位，“線”就是對河道的岸線、堤線進(jìn)行上下游、左右岸統(tǒng)籌布置，調(diào)整好河勢和流向，充分發(fā)揮天然河道的作用?！懊妗本褪翘幚砗谜麠l河流的平面、斷面和擋水面之間的關(guān)系?！绑w”就是達(dá)到治理河道的整體效果，結(jié)合城鎮(zhèn)建設(shè)、生態(tài)、環(huán)境建設(shè)、農(nóng)田改造協(xié)調(diào)布置［1］。

鞏乃斯河水流不斷向兩岸擺動(dòng)侵蝕，水流分散，主流不定，屬典型的游蕩性河流，鞏乃斯河七十一團(tuán)河段河床寬度一般在25 ～100 m左右，進(jìn)行防洪工程布置時(shí)，除對上下游、河道右岸統(tǒng)籌兼顧外，合理地確定治導(dǎo)線的位置及整治寬度等，尤為重要。

本次防洪工程布置綜合考慮鞏乃斯河行洪寬度及河勢走向，各河段河道治導(dǎo)線的確定詳述如下:

K128 +100 ～K128 +800 段處于河道凸岸段，其中K128 +100 ～K128 +250 段為直坎段，河坎高2 m左右，河道具有向左岸侵蝕的趨勢，K128 +250 ～K128 +500 段河道為河漫灘，河道具有向右岸偏移的趨勢，K128 +500 ～K128 +800 段為直坎段，河坎高度2 m左右，此河段計(jì)算穩(wěn)定河寬69.01 m，現(xiàn)狀河道寬度75 ～80 m，滿足河道行洪寬度，考慮到此河段河漫灘較短，只有250 m，考慮到工程防護(hù)的延續(xù)性以及設(shè)計(jì)洪水內(nèi)洪水不向護(hù)岸背水面侵蝕，本次設(shè)計(jì)防護(hù)段工程治導(dǎo)線沿現(xiàn)狀河岸布置。

K128 +800 ～K129 +800 段由于處于河道凹岸段，河道具有向左岸偏移的趨勢。為了抵御洪水沖刷河岸，七十一團(tuán)在此段修建了約900 m長砂礫石臨時(shí)防洪堤，防洪堤布置在河道中心處，將河道寬度束窄至30 ～55 m，嚴(yán)重影響洪水期河道行洪寬度。所以本次設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)此段計(jì)算穩(wěn)定河寬61.23 m，將河道治導(dǎo)線由現(xiàn)狀已建防洪堤處向河道內(nèi)岸偏移，偏移距離10 ～45 m，河道寬度由現(xiàn)狀30 ～55 m擴(kuò)大到70 m左右，滿足河道行洪寬度。

K129 +800 ～K129 +970 段縱坡較大，河道順直，計(jì)算穩(wěn)定河寬54.75 m，此段河岸寬度較窄，僅5 m左右，岸后為八連魚塘，受地形限制，此段河道治導(dǎo)線由河岸坡角處向河道偏移0.5 m，基本不束窄河道，不占用魚塘，同時(shí)護(hù)岸防洪搶險(xiǎn)道可利用岸頂已建砂礫石路面，降低工程投資。

K129 +970 ～K130 +400 段河坎較高，坎高16 m左右，河道寬95 ～100 m，計(jì)算穩(wěn)定河寬80.8 m，滿足河道行洪寬度，其中K130 +000 ～K130 +200 段為建筑垃圾、樹根及棄土堆積段，長度約200 m，寬度約3～20 m，高度約5 ～16 m。主要為七十一團(tuán)防止洪水沖刷、側(cè)蝕進(jìn)行的防護(hù)，目前仍在傾倒，初步估計(jì)廢棄料約2.0 萬m3，本次設(shè)計(jì)防護(hù)段工程治導(dǎo)線沿現(xiàn)狀河岸布置，此防護(hù)段清除沿岸垃圾共計(jì)1.5 萬m3，此部分清除垃圾工程量不計(jì)入本次項(xiàng)目，由七十一團(tuán)負(fù)責(zé)清除。

K130 + 400 段～K130 + 650 段河道寬80 ～90 m，河坎后60 m為團(tuán)部居民區(qū)，沿河坎建有砂礫石防洪堤，防洪堤后為料坑，由于建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，目前已基本沖毀，本次設(shè)計(jì)此段防護(hù)段工程治導(dǎo)線沿由已建防洪堤處向內(nèi)偏移5 m，沿料坑邊布置，可利用已建防洪堤作為施工圍堰，便于施工，降低工程投資。

鞏乃斯河K130 +650 ～K131 +000 段近岸為七十一團(tuán)3A 級(jí)香鞏河風(fēng)景區(qū)，沿河坎建有鉛絲石籠防洪堤，防洪堤后為團(tuán)部通往景區(qū)道路，路面寬8 m，砂礫石路面。此段為河道凹岸段，河道較窄，最窄處K124 +300 處河道僅寬35 m，泄洪能力小于上下游，而對岸為新源縣則克臺(tái)鎮(zhèn)土地，難以將對岸河岸擴(kuò)寬，而七十一團(tuán)一側(cè)為道路和景區(qū)，治導(dǎo)線也不宜向河岸偏移，所以綜合考慮，本次設(shè)計(jì)防護(hù)段工程治導(dǎo)線沿現(xiàn)狀河岸布置。

K131 +100 ～K131 +400 段為已建砂礫石防洪堤，將河道寬度束窄至25 ～40 m，所以本次設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)此段計(jì)算穩(wěn)定河寬70.34 m，將河道治導(dǎo)線由現(xiàn)狀已建防洪堤處向河岸偏移，偏移距離40 m左右，河道寬度由現(xiàn)狀20 ～40 m擴(kuò)大到80 m左右，滿足河道行洪寬度。

K131 +300 ～K131 +600 段為已建拋石防洪堤段，堤高2 m左右，由于建設(shè)時(shí)間長，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，此段防洪堤大部分已坍塌，此段河道寬65 ～90 m，根據(jù)此段計(jì)算穩(wěn)定河寬70.34 m，將河道治導(dǎo)線由現(xiàn)狀已建防洪堤處向河岸偏移，偏移距離10 m左右，河道寬度由現(xiàn)狀65 ～90 m擴(kuò)大到75 ～100 m左右，滿足河道行洪寬度，同時(shí)可利用已建防洪堤作為施工圍堰，便于施工，降低工程投資。

K131 +600 ～K132 +200 段近岸為林地，目前該段無防護(hù)設(shè)施，河道寬80 m 左右，計(jì)算穩(wěn)定河寬70.34 m，滿足河道行洪寬度，本次設(shè)計(jì)防護(hù)段工程治導(dǎo)線沿現(xiàn)狀河岸布置。

K132 +200 ～K132 +416 段由于岸坡沖刷嚴(yán)重，團(tuán)場在此段建設(shè)了120 m長砂礫石防洪堤，防護(hù)段樁號(hào)K132 +200 ～K132 +320，此段河道寬度60 ～90 m左右。本次設(shè)計(jì)將河道治導(dǎo)線由現(xiàn)狀已建防洪堤處向河岸偏移，偏移距離20 m左右，河道寬度由現(xiàn)狀60～90 m擴(kuò)大到80 ～90 m左右，滿足河道行洪寬度。

K132 +416 ～K132 +670 段為已建拋石護(hù)岸段，主要保護(hù)鞏乃斯河老橋，本次設(shè)計(jì)防護(hù)段工程治導(dǎo)線沿現(xiàn)狀河岸布置。

K131 +670 ～K132 +765 段位于鞏乃斯河老橋和新橋中間段，其中樁號(hào)K132 +700 處為鞏乃斯河則克臺(tái)水文站，由于鞏乃斯河新橋上下游已建有護(hù)岸，則克臺(tái)水文站處不宜改變現(xiàn)狀測流斷面，所以此段維持現(xiàn)狀。

鞏乃斯河K132 +765 ～K134 +195 段位于鞏乃斯河大橋已建護(hù)坡下段，此段河道較寬，一般在90 m左右，河道順直，本次設(shè)計(jì)防護(hù)段工程治導(dǎo)線沿現(xiàn)狀河岸布置。

4 防護(hù)型式的選擇

根據(jù)傳統(tǒng)防洪護(hù)岸形式以及近幾年內(nèi)的防洪經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，護(hù)岸形式主要有格賓石籠護(hù)岸、混凝土板護(hù)岸、漿砌石護(hù)岸等3 種型式。

本工程根據(jù)鞏乃斯河河道特性及河道附近砂石料場情況并結(jié)合四師多年修筑防洪堤的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，分別對護(hù)岸常見形式進(jìn)行方案比選。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286—2013)，分別對混凝土板、漿砌石護(hù)坡、格賓石籠厚度進(jìn)行計(jì)算。

針對鞏乃斯河七十一團(tuán)河段河道變化的特點(diǎn)，結(jié)合地質(zhì)條件及現(xiàn)場踏勘，兼顧考慮項(xiàng)目實(shí)施條件、施工難易程度等，對傳統(tǒng)的防洪護(hù)岸形式，以及四師近幾年的防洪經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，提出4 種型式防洪方案，即斜坡式混凝土板護(hù)岸、斜坡式漿砌石護(hù)岸、斜坡式格賓石籠護(hù)岸以及格賓網(wǎng)箱重力墻式護(hù)岸，分別進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方案比選:

4.1 方案一:斜坡式現(xiàn)澆C20 混凝土板護(hù)岸

護(hù)岸迎水面邊坡為1∶1.5，采用現(xiàn)澆C20、F150混凝土澆筑?；炷涟灏搴穸葹?0 ～30 cm，基礎(chǔ)混凝土板厚度為30 cm，漸變至堤頂為20 cm。混凝土板下設(shè)置25 cm防凍墊層。為滿足抗沖刷的要求，護(hù)岸基礎(chǔ)埋深3 m，在底部設(shè)置2 ×1 m現(xiàn)澆C20 混凝土阻滑墻。

4.2 方案二:斜坡式現(xiàn)澆C20 混凝土板護(hù)岸

護(hù)岸迎水面邊坡為1∶1.5，采用C20 細(xì)粒混凝土砌筑漿砌石護(hù)岸。漿砌石板厚度為40 ～60 cm，基礎(chǔ)漿砌石板厚度為60 cm，漸變至堤頂為40 cm?？紤]抗凍漲的原因，漿砌石板下設(shè)置25 cm防凍墊層。為滿足抗沖刷的要求，護(hù)岸基礎(chǔ)埋深3m，在底部設(shè)置2×1 m現(xiàn)澆C20 混凝土阻滑墻。

4.3 方案三:斜坡式格賓網(wǎng)箱護(hù)岸

護(hù)岸迎水面邊坡為1∶1.5，采用格賓網(wǎng)箱護(hù)坡。格賓網(wǎng)箱護(hù)坡厚度為0.5 m，護(hù)坡下設(shè)無紡布一層;基礎(chǔ)格賓網(wǎng)箱厚度為0.5 m，為滿足抗沖刷的要求，基礎(chǔ)埋深1.5 m，在底部設(shè)置1 ×1 m格賓網(wǎng)箱阻滑墻，并向迎水面伸出3 m。

4.4 方案四:格賓網(wǎng)箱重力墻式護(hù)岸

護(hù)岸采用格賓網(wǎng)箱重力墻式護(hù)岸。格賓網(wǎng)箱迎水面采用階梯狀布置，背水面為直立結(jié)構(gòu)，并設(shè)無紡布一層。基礎(chǔ)格賓網(wǎng)箱厚度為0.5 m，為滿足抗沖刷的要求，基礎(chǔ)埋深1.5 m，并向迎水面伸出3 m。

通過對以上幾個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后認(rèn)為:以上4個(gè)方案均是可行的，其中方案一、方案二在伊犁河干流上有成功運(yùn)行的先例，方案三在特克斯河界河防洪、鞏乃斯河防洪上有成功運(yùn)行的先例，方案四在納林果勒河界河、特克斯河界河、霍爾果斯河界河防洪上有成功運(yùn)行的先例。方案一、方案二具有外觀美觀、抗沖刷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但施工工期長、施工較為復(fù)雜、開挖困難等缺點(diǎn)，方案三、方案四外觀不如以上兩個(gè)方案美觀、需要大量的卵石，但具有工期短、施工簡單等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也是一種生態(tài)型護(hù)岸工程。尤其是方案三在類似地質(zhì)條件下有鞏乃斯河七十二團(tuán)護(hù)岸工程成功實(shí)施的經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過以上比選，認(rèn)為方案三、方案四具有透水性好，能排水固結(jié)，利于水土保持，并且組裝、施工簡單，是一種生態(tài)護(hù)岸等優(yōu)點(diǎn)，所以推薦方案為方案三和方案四，即采用斜坡式格賓石籠護(hù)岸和重力式格賓石籠護(hù)岸的型式進(jìn)行建設(shè)。

［1］許曉彤. 淮河防洪治理問題及探討［J］. 江淮水利科技，2009(03):5－7.