大凌河源頭區(qū)重點(diǎn)生態(tài)功能保護(hù)區(qū)堤防工程設(shè)計(jì)

改造者：熊守純

大凌河源頭區(qū)重點(diǎn)生態(tài)功能保護(hù)區(qū)堤防工程設(shè)計(jì)

改造者：熊守純

首先介紹了工程概況及地理位置，然后從堤線(xiàn)布置、堤防型式及斷面確定和堤防穩(wěn)定計(jì)算分析等方面對(duì)堤防設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。

工程概況及地理位置

大凌河發(fā)源于建昌縣要路溝鄉(xiāng)吳坤杖子村水泉溝，建昌縣境內(nèi)流域面積1199.33 km2，河長(zhǎng)60.33km，流域比降10.69‰， 建昌縣大凌河源頭區(qū)包括山灣子水源涵養(yǎng)區(qū)、喇嘛洞堿廠(chǎng)水土保持區(qū)、宮山嘴水庫(kù)水源涵養(yǎng)區(qū)，本次重點(diǎn)生態(tài)功能保護(hù)區(qū)實(shí)施方案（以下簡(jiǎn)稱(chēng)該工程）位于大凌河要路溝鄉(xiāng)水泉溝至建凌第一橋段。該工程主河道疏浚5.5km；新建生態(tài)防洪堤11.0km。

根據(jù)依據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》和《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》及《大凌河源頭區(qū)生態(tài)治理保護(hù)規(guī)劃》中的相關(guān)規(guī)定，確定大凌河主河道防洪標(biāo)準(zhǔn)為十年一遇，堤防工程等級(jí)為五級(jí)。

堤防工程設(shè)計(jì)

堤線(xiàn)布置

（1）堤線(xiàn)布置原則

該工程河道治理的堤線(xiàn)布置是根據(jù)河道現(xiàn)狀布設(shè)的。堤線(xiàn)布置遵循以下原則：堤線(xiàn)封閉、順直、利于行洪；堤距根據(jù)河道實(shí)際情況，盡力保證堤距等寬；堤線(xiàn)依據(jù)原河道線(xiàn)布置，使堤防坡度盡量大些；堤線(xiàn)布置，盡量不占耕地，少占林地；利用天然地形和現(xiàn)有工程，將堤防盡量布置在較高地面上，減少工程量。

（2）堤線(xiàn)布置

該工程堤線(xiàn)布置根據(jù)實(shí)際實(shí)地情況布置，左右岸各為5.5km。

堤防型式及斷面確定

（1）河道縱、橫斷面設(shè)計(jì)

該河道主河道治理工程縱斷面設(shè)計(jì)考慮了道路、支流交匯口與設(shè)計(jì)河道的平順銜接，并根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，確定設(shè)計(jì)河底高程，橫斷面設(shè)計(jì)優(yōu)化選擇了梯型且兩側(cè)坡比比較大河道斷面型式。該型式斷面的最大優(yōu)點(diǎn)是上口斷面寬度相對(duì)較大，能滿(mǎn)足一定的過(guò)水深度，使河水在下口內(nèi)流動(dòng)，因此上下口之間的斜坡就成了生態(tài)綠化區(qū)。本次設(shè)計(jì)在距離起點(diǎn)185.74m段設(shè)計(jì)河底比降為9.529‰，相鄰343.97m段設(shè)計(jì)河底比降為9.188‰，889.65m段設(shè)計(jì)河底比降為6.823‰，1235.74m段設(shè)計(jì)河底比降為4.823‰，1344.26m段設(shè)計(jì)河底比降為4.208‰，1200m段設(shè)計(jì)河底比降為3.35‰，300m段設(shè)計(jì)河底比降為3.251‰。河道疏浚5.5km。

5級(jí)堤防堤頂寬度不宜小于3m。根據(jù)工程場(chǎng)地實(shí)際情況及上下游的順接，擬定主河道0+000至5+500樁號(hào)左右側(cè)堤頂寬為3m，迎水坡坡比1：3，背水坡坡比1：2。筑堤材料為砂礫料。

堤防迎水坡正常水位以上、壩頂、背水坡均種植棉槐等低矮灌木，固砂護(hù)岸，綠化沿岸生態(tài)環(huán)境。

（2）設(shè)計(jì)洪水水面線(xiàn)推求

①采用公式

②水面線(xiàn)推求成果

表1　主河道水面線(xiàn)計(jì)算成果

表3　穩(wěn)定計(jì)算參數(shù)表

（3） 堤頂高程確定

主河道堤頂高程是以p=10％的設(shè)計(jì)洪水位加上堤頂超高值，其中堤頂超高按下列公式計(jì)算：Y=R+e+A =0.3m。

堤頂高度確定見(jiàn)表2。

表2　主河道設(shè)計(jì)堤頂高程計(jì)算表

堤防穩(wěn)定計(jì)算分析

（1）滲透穩(wěn)定計(jì)算

關(guān)于滲流量計(jì)算，是將堤身和地基的滲透量分開(kāi)計(jì)算，總單位寬滲流量q為兩者之和。最后計(jì)算得出：q值為0.00249m3/（s.m）

關(guān)于浸潤(rùn)線(xiàn)計(jì)算，建在透水地基上的均質(zhì)砂礫料堤，由于地基透水的影響，堤身浸潤(rùn)線(xiàn)降低，計(jì)算采用堤身滲透系數(shù)k大于堤基滲透系數(shù)k0情況下公式進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果為：堤壩外壩出逸點(diǎn)高0.43m，實(shí)際壩腳線(xiàn)外地面高出出逸點(diǎn)高程0.5m以上，滿(mǎn)足滲透穩(wěn)定要求。對(duì)于局部低于出逸點(diǎn)高程段采用黃土填筑夯實(shí)，使高程達(dá)到出逸點(diǎn)高程0.5m以上。

（2）滑弧穩(wěn)定計(jì)算

①計(jì)算斷面的選擇

根據(jù)規(guī)范要求，穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)根據(jù)堤段的防洪任務(wù)、工程等級(jí)、結(jié)合堤身的結(jié)構(gòu)形式、高度和填筑材料等因素，選擇有代表性的斷面進(jìn)行計(jì)算。

砂礫料堤滲透穩(wěn)定計(jì)算的斷面選取左岸樁號(hào)R0+320，頂寬3m ，作為典型計(jì)算剖面。從地質(zhì)資料知，防洪堤基礎(chǔ)由河灘地砂礫料組成，基礎(chǔ)良好。

②計(jì)算參數(shù)的選取

該工程堤坡的抗滑穩(wěn)定計(jì)算僅考慮正常情況下堤防滲透穩(wěn)定。在防洪堤堤線(xiàn)通過(guò)的地方，由于堤防基礎(chǔ)絕大多數(shù)為砂礫料，其承載力很大，不會(huì)產(chǎn)生在施工期因基礎(chǔ)失穩(wěn)而發(fā)生堤體失穩(wěn)的現(xiàn)象。同時(shí)堤體材料為砂礫料，砂礫料的沉陷變形比一般土堤為小，孔隙壓力也小，因此施工期失穩(wěn)的現(xiàn)象不易發(fā)生。

計(jì)算參數(shù)參考同類(lèi)工程的設(shè)計(jì)參數(shù)并根據(jù)地勘報(bào)告選取，詳見(jiàn)表3。

③計(jì)算方法

堤身穩(wěn)定計(jì)算按規(guī)范要求，采用瑞典圓弧法進(jìn)行計(jì)算，在設(shè)計(jì)洪水情況下驗(yàn)算，計(jì)算公式為：，計(jì)算安全系數(shù)為1.403，大于規(guī)范安全系數(shù)1.11。

結(jié)語(yǔ)

本次實(shí)施方案堅(jiān)持以人為本，人水和諧共處的科學(xué)發(fā)展觀(guān)，把河道治理與生態(tài)建設(shè)、景觀(guān)建設(shè)、環(huán)境建設(shè)及土地保護(hù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，開(kāi)發(fā)當(dāng)?shù)芈糜钨Y源，生態(tài)治理大凌河流域，減少洪患，減少水土流失，變害為利，合理利用水資源，改善生態(tài)環(huán)境，改善區(qū)域小氣候。以“生態(tài)、水保、環(huán)境、景觀(guān)”協(xié)調(diào)發(fā)展的理念，來(lái)創(chuàng)造“安全，舒適、優(yōu)美”的水環(huán)境，通過(guò)完善防洪生態(tài)體系、改善水質(zhì)、營(yíng)造水景、封林育草、修復(fù)生態(tài)、提升水文化品味，使資源水利、生態(tài)水利、環(huán)境水利、工程水利和諧統(tǒng)一。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.10.033