川南山區(qū)河流水利工程應(yīng)急防洪設(shè)計(jì)思路

周明

摘要：在四川南部地區(qū)由于山區(qū)河道或者山谷居多，暴雨強(qiáng)度大、暴雨集中，在降雨后由于瞬時(shí)的水流增加，水流中夾雜有樹木、沙石等雜物，致使河流點(diǎn)承受過(guò)大的排水荷載，將會(huì)對(duì)堤岸產(chǎn)生較大的沖刷作用，導(dǎo)致邊坡掏蝕出現(xiàn)垮塌，影響河道過(guò)水能力。因此，針對(duì)山區(qū)河流山高谷深、河道狹窄特點(diǎn)，在水利工程設(shè)計(jì)中，以擴(kuò)寬河道、加快河流流速防止淤塞、石籠加強(qiáng)堤岸防護(hù)。根據(jù)計(jì)算，在合適位置設(shè)置滿足蓄洪要求的蓄洪區(qū)，縮短洪流的排水路徑，可以降低甚至是消除山區(qū)洪水災(zāi)害損失，滿足山區(qū)水利工程應(yīng)急防洪設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：水利工程;防洪設(shè)計(jì);蓄洪區(qū);擴(kuò)寬河道;堤岸防護(hù)

中圖分類號(hào)：TU443 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ?文章編號(hào)：

0引言

近年來(lái)由于氣候變化，導(dǎo)致在四川部分山區(qū)引發(fā)山洪等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)和諧。為解決山區(qū)水利工程發(fā)揮應(yīng)有的防洪效益，在水利工程設(shè)計(jì)中可以參考都江堰水利工程設(shè)計(jì)，將水利工程結(jié)合應(yīng)急防洪進(jìn)行設(shè)計(jì)[1、2]。在水利工程應(yīng)急防洪設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)特性進(jìn)行設(shè)計(jì)[3]，保證水利工程設(shè)計(jì)在滿足最基本功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步延伸其功能，尤其是發(fā)揮應(yīng)急防洪方面的功能和效益。

1.工程地質(zhì)特性對(duì)水利工程的影響

工程地質(zhì)作為土木工程構(gòu)筑物的基礎(chǔ)，工程地質(zhì)條件的好壞將會(huì)直接影響水利工程主體構(gòu)筑物的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。而水利工程是作為河流、湖泊等地表水進(jìn)行疏導(dǎo)、排泄的基本工程結(jié)構(gòu)。工程地質(zhì)對(duì)水利工程的制約和關(guān)系程度更為密切，堤壩的工程地質(zhì)不能滿足河岸穩(wěn)定性要求時(shí)，將導(dǎo)致堤壩潰堤，引起洪澇災(zāi)害或者堰塞湖，影響防護(hù)區(qū)和周圍居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

而山區(qū)的水利工程受工程地質(zhì)的影響更為密切。山區(qū)由于水流通道主要是山谷，而山谷大多是地質(zhì)構(gòu)造形成或者是河流下切作用產(chǎn)生的，這這些位置處，通常河岸兩側(cè)山勢(shì)陡峭，山谷深切，河流行洪通道和水利工程自身寬度較窄，工程布置范圍有限。同時(shí)，在降雨之后，由于山體表面的雨水匯集到山谷，導(dǎo)致山谷瞬間的流量增大，并且在水流中可能夾雜有樹木、石頭等物質(zhì)。險(xiǎn)峻的山區(qū)地勢(shì)，高差較大也會(huì)導(dǎo)致河流流速大，對(duì)河岸的沖刷作用明顯。

2.山區(qū)水利工程設(shè)計(jì)思路

對(duì)于山區(qū)水利工程在設(shè)計(jì)中，必須考慮上述山區(qū)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特點(diǎn)，河流寬度小、流速大、水流中夾有樹木、石頭，對(duì)河岸的沖擊和撞擊作用明顯，并且在降雨后河流的瞬時(shí)流速和流量增加明顯。

因此，對(duì)于山區(qū)水利工程設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)應(yīng)該加強(qiáng)水利工程的抵抗撞擊和沖刷設(shè)計(jì)，同時(shí)針對(duì)山區(qū)水利工程在降雨后的瞬時(shí)增加的流量和流速作用下的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)該在水利工程兩岸的河流岸邊采用拋石或者石籠防護(hù)，降低河流水體中的物質(zhì)對(duì)河岸防護(hù)的撞擊和沖刷作用。結(jié)合降雨后流速快、流量大，但是正常無(wú)降雨條件下，水位較低或者處于無(wú)水狀態(tài)，而拋石防護(hù)的穩(wěn)定性較差，建議在山區(qū)水利工程邊坡防護(hù)中采用石籠防護(hù)，以鋼絲籠作為約束，將石塊放入鋼筋籠，碼砌在水利工程邊坡上，防護(hù)水流沖刷。

除了對(duì)河岸加強(qiáng)防護(hù)，對(duì)河流的排水能力還需要進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，保證在降雨后，河流洪水期水流能夠順利進(jìn)入蓄洪區(qū)域，避免水流在山谷內(nèi)，由于水體內(nèi)的夾雜物堵塞河道，引起堰塞湖。在水流繼續(xù)增加，堰塞湖障礙物荷載承受能力達(dá)到極限，出現(xiàn)瞬間垮塌，形成瞬間洪流，影響河道下游的水利工程及周圍的居民。在堰塞湖垮塌后，水流中加油大量的沙石，動(dòng)力沖擊明顯，對(duì)堤壩等水利工程防護(hù)危害極大。因此在山區(qū)水利工程設(shè)計(jì)中必須加強(qiáng)對(duì)河道阻塞物質(zhì)的疏通設(shè)計(jì)，采取加寬河道的方法，將阻塞物質(zhì)沉積在寬闊的河床上，對(duì)于部分位置無(wú)法對(duì)河道進(jìn)行擴(kuò)寬的，采取加快水流的方法，以水流的動(dòng)能帶走阻塞物質(zhì)，避免堵塞物質(zhì)在河道中淤積。

3.山區(qū)水利工程應(yīng)急防洪設(shè)計(jì)思路

山區(qū)水利工程設(shè)計(jì)中，在滿足上述防止沖刷和河流雜物淤塞之外，還應(yīng)該滿足應(yīng)急防洪需要。

如上文所述，在山區(qū)由于降雨形成的水流無(wú)其他排放通道，僅能沿著山谷流向下游。而山區(qū)經(jīng)常缺乏空曠區(qū)域便于洪水蓄積。因此，在山區(qū)水利工程設(shè)計(jì)中考慮應(yīng)急防洪要求時(shí)，還需要根據(jù)洪水總量設(shè)計(jì)合適的蓄洪區(qū)。在山谷洪水流排放的交點(diǎn)處或者具有天然低洼的空曠地理優(yōu)勢(shì)的位置設(shè)置滿足附近匯水要求的洪水蓄積區(qū)域。并將附近的山谷、河道等水流引入到蓄洪區(qū)。

山谷或者河道從起點(diǎn)到進(jìn)入蓄洪區(qū)的途中，加強(qiáng)河岸沖刷防護(hù)和防止阻礙泄洪的設(shè)計(jì)工作。保證水流對(duì)河岸沖刷不會(huì)引起河岸的垮塌，夾有雜物的水流在流向蓄洪區(qū)的過(guò)程中不會(huì)在河道內(nèi)阻塞形成堰塞湖，對(duì)河流上、下游均產(chǎn)生安全隱患。當(dāng)在河流中產(chǎn)生堰塞湖后，即使下游設(shè)計(jì)有蓄洪區(qū)，也可能由于堰塞湖阻礙物質(zhì)垮塌瞬間產(chǎn)生的水流，匯入到蓄洪區(qū)引起水利動(dòng)力沖擊河岸，影響蓄洪區(qū)的穩(wěn)定。因此在設(shè)計(jì)中，必須根據(jù)蓄洪區(qū)設(shè)計(jì)計(jì)算要求，在盡量縮短洪水通往蓄洪區(qū)的路徑長(zhǎng)度基礎(chǔ)上，選擇合適的位置設(shè)置蓄洪區(qū)。同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況擴(kuò)寬河道和防止水流中的雜物產(chǎn)生阻塞，確保河流和山谷能夠順利將水流排泄至蓄洪區(qū)。

4.結(jié)論

山區(qū)河道或者山谷，在遇強(qiáng)降雨后，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)形成山洪，由于河道泄洪能力有限，且洪水中夾雜的樹木、石頭等將會(huì)對(duì)河道岸坡和堤岸產(chǎn)生較大的沖刷作用，導(dǎo)致邊坡掏蝕出現(xiàn)垮塌，影響河道正常泄洪。因此，針對(duì)地勢(shì)險(xiǎn)峻、山高谷深、河道狹窄的部分山區(qū)，對(duì)水利工程設(shè)計(jì)中，以擴(kuò)寬河道、加強(qiáng)堤岸防護(hù)，根據(jù)洪水特點(diǎn)設(shè)計(jì)合適的、滿足蓄洪要求的蓄洪區(qū)，可以降低甚至是消除山區(qū)洪水災(zāi)害，滿足山區(qū)水利工程應(yīng)急防洪要求。

參考文獻(xiàn)

[1]郭升軍.烏魯瓦提水利樞紐尾水渠及下游河道應(yīng)急防洪工程設(shè)計(jì)思路[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2016，22（03）：66-68.

[2]艾比布拉·麥麥提.墨玉鎮(zhèn)城市應(yīng)急防洪工程防洪堤施工組織設(shè)計(jì)與變更[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2014，20（10）：149-150.

[3]王鵬程.淺談布爾津縣城市防洪第一期應(yīng)急工程的特點(diǎn)[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2013，13（06）：200+214..