六洞河巴王段治理工程堤型选择.pdf

第9 期2023年9 月文章编号：16 7 3-9 0 0 0（2 0 2 3)0 9-0 15 8-0 2陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.9September,2023六洞河巴王段治理工程堤型选择刘荣阳（贵州省水利水电工程咨询有限责任公司，贵州贵阳5 5 0 0 8 1）摘要堤型的选择是河道治理工程的重中之重，该文以三穗县六洞河巴王段河道治理为例，堤型兼顾防洪的同时，减少对自然环境的破坏，河道断面堤型设计时不同地段、不同功能采用不同断面形式，该成果可为相似工程的设计提供参考。【关键词河道治理；堤型设计；六洞河中图分类号TV871文献标识码B三穗县地处云贵高原向湘西丘陵过渡的斜坡地带，六洞河从西到东横穿三穗县，是三穗县的“母亲河”。随着经济、社会的发展，三穗县城区向南和向东拓进，城市规模不断扩大。与此不相协调的是，县城东部下游巴王段河道防洪建设不完善，防洪能力低。因此对于三穗县六洞河巴王段的河道治理，需要结合县城总体发展规划，以防洪工程为主，在保证行洪安全的前提下考虑与周围环境及生态景观相协调。本文以六洞河巴王段为例，研究探讨河道治理工程因地制宜各河段采用不同堤型断面形式，同时也可为类似工程设计提供参考。1工程概况六洞河为清水江一级支流，全流域面积2 0 7 0 km，干流河长17 9 km，平均比降2.47%o。六洞河巴王段治理工程位于三穗县八弓镇，为县政府所在地。六洞河干流上游河段堤防已由县城防洪堤工程等项目完成修建，范围为长坡脚至污水处理厂下游15 0 m，工程等级为IV等，防洪标准2 0 年一遇。本次工程治理起点与已建六洞河干流上游防洪堤相接，终点位于八弓镇巴王村，治理河道长度6.9 km。2河段防洪现状治理河段两岸主要分布农田和村寨，由于河道比降平缓，河道蜿蜓崎岖，河道淤积河床逐年抬高，河道宣泄能力降低，洪水宣泄不畅，而两岸阶地较平缓，天然河堤高程较低，河道防洪建设不完善，河道行洪能力不足，防御洪水标准偏低，现状河段过流能力大部分不足5 年一遇，部分河道两岸甚至常年被淹，严重威胁当地村民生活、生产安全。3河道断面设计3.1河道规模确定根据县城总体规划，项目区上游河段H2+090上游为三穗县城区规划用地，本次治理河段桩号H2+090上游河段为城市防洪，桩号H2+090下游河段保护乡村及两岸耕地。根据保护对象的重要性，上游段防洪标准为2 0 年一遇（与上游已建段一致），下游段10 年一遇。3.2酒河道断面设计原则（1）与城镇发展规划相协调，上下游、左右岸应统筹兼顾。（2）尽量维持河道自然风貌及原有形态，减少硬化、渠化河道，在保证行洪安全的前提下考虑与周围环境相协调。（3）利用现有堤防及河流走向，合理布置，尽可能减少土地占压和拆迁，节省工程投资。（4）河道断面形式因地制宜多样化，堤型变换处应做好连接处理。3.3河堤断面设计河道断面形式根据不同地段、不同功能采用不同断面形式，通过比选，河段分别采用衡重式堤防、格宾石笼+生态袋堤、抛石护脚+生态袋堤、斜坡型生态护岸，左右两岸各河段选择堤型见表1。表1各段堤防堤型一览表（左岸Z、右岸Y，提取部分）河道中心桩号堤防桩号H0+068至Y0+000Y0+473.6H0+560H0+410至H0+850H0+850至H1+390H1+505至H2+090H3+405至H3+780H3+780至H4+030H4+030至H4+230H4+406至H4+925堤防断面型式堤防标准斜坡型生态护岸2 0 年一遇Z0+000Z0+356.0斜坡型生态护岸20年一遇格宾挡墙+Z0+356.0Z0+859.6生态袋堤防抛石护脚+Z0+859.6Z1+462.3生态袋堤防Z1+462.3Z1+799.6衡重式堤防Z1+799.6Z2+177.4分斜坡型生态护岸10年一遇格宾挡墙+Z2+177.4Z2+404.6生态袋堤防抛石护脚+Z2+404.6Z2+920.220年一遇20年一遇10年一遇10年一遇10年一遇生态袋堤防收稿日期2 0 2 3-0 4-0 4作者简介刘荣阳（19 8 6-），男，贵州黄平人，工程师，主要从事水利水电工程设计工作。58第9 期2023年9 月3.3.1衡重式挡墙堤防对于居民点较密集且距离河岸近的吉洞村老寨河段，考虑到乡村道路及房屋在河岸边，占地限制较大，比选后采用衡重式挡墙防洪堤，衡重式挡墙迎水侧坡度1：0.0 5，背水侧坡度1：0.3。衡重力挡墙修建后高于原河岸较高（高于岸边乡村公路2 m3m），为避免影响附近居民及游客进人河道，同时减少衡重挡墙工程量，挡墙顶设防浪墙降低墙高，衡重式挡墙顶高程按洪水标准设计，墙背回填开挖土石弃渣压实回填，回填坡比1:2,表面回填耕植土后植草，当地群众可通过回填坡至堤顶。堤背脚修建C15砼截水沟。衡重式挡墙嵌人河床内的深度0.8 m大于冲刷深度。断面示意图见图1。100草皮护坡一撒草籽耕植土回填1:2.0：1:0元5%110PVC排水管间排距2 m原地面线400M5%500C20毛石砼图1衡重式挡墙堤防3.3.2斜坡型生态护岸对于现有滩地大且植被较好或不宜修建明显堤防河段，采用斜坡型生态护岸，仅对地形局部加高，使河岸满足防洪，又可让河岸乔木等现有生态环境尽量保持现状。堤顶高程为设计洪水位加安全超高，堤顶宽3m（部分根据地形顶宽02m），上下游坡比大于1:2（与生态堤斜街段不陡于1:1.5），坡比不缓于1:2 0，上下游坡度根据滩地范围进行放坡回填，护岸回填料可采用河道开挖弃料，上下游坡及顶部表面回填20cm厚耕植土后植草。在常水位设置亲水平台置（P=50%），亲水平台宽2 m路面采用5 cm厚水泥砂浆镶3040鹅卵石。防洪堤堤背根据实际地形修建C15砼截水沟。岸脚采用抛石护脚埋深0.8 m。断面示意图见图2。已有乔木已有乔木已有乔3000米堤顶高拼植抛五P=50200解是禁小便进：10+593.50415501.303.3.3抛石护脚+生态袋堤防对于部分河岸为土堤，岸坡乔木、竹林植被生长较好不宜破坏河段，选择抛石护脚，岸坡植被可抗冲刷，植被以下抛石抗冲刷。堤顶高程为设计洪水位加安全超高，堤顶道路3m宽，路面采用C20彩色透水砼15 cm，常水位P=50%以上为生态长袋坡段，为土工布袋体内装耕植土及草籽，坡比为1:1.5；堤身背水面回填坡比为1:1.5，回填耕植土后植草。防洪堤堤背根据实际地形修建C15砼截水沟，底坡按与堤防设计纵坡一致。堤身为开挖土石弃渣压实回填。亲水平台置于常水位（P=50%）或根据地形略高于常水陕西水利Shaanxi Water Resources位，亲水平台宽2 m，路面采用水泥砂浆镶3040鹅卵石。亲水平台靠河岸侧保留现有河岸植被生态，岸脚采用抛石护脚，抛石基础埋深0.8 m，护脚从底部到顶部高2.0 m（不破坏现有植被，可适当调整）。断面示意图见图3。已有竹林（或已有乔木）草皮护坡水便道撒草籽地面线200弃渣200c15砼截水沟7(P=50H18插筋人2 m间原地面线抛石找覆盖层内5部分界线基覆分界线9。图3抛石护脚+生态袋堤防C15截水沟现有乡村公路3.3.4格宾石笼+生态袋堤防200元反滤包心奔渣压实回填反滤仓夯实粘土覆盖层内部分界线图2 斜坡型生态护岸No.9September,2023C20彩色透水砼15 cm碎石垫层（厚10 cm）3280生态袋护坡3000.2%对于河岸为土堤河段，堤顶高程为设计洪水位加安全超高，堤顶及两侧边坡结构与抛石护脚+生态袋河堤的一致，河床护脚采用格宾石笼挡墙，格宾石笼挡墙亲水平台置于常水位（P=50%）以下，顶宽1m，基础埋深0.6 m1.2m，迎水面呈梯步砌筑，梯步从底部开始按0.5 m1.0m（宽高）逐步收梯至常水位。格宾挡墙背水面垂直，墙后采用聚酯长纤无纺布进行反滤。断面示意图见图4。328030001-0.2%耕植土回填:1.5生态长袋2 0 018插筋，长1.2 m400间距1m(P=50%900奔渣压实回媒原地面线格宾石笼2000无纺布土石回填基覆分界线。图4格宾石笼+生态袋堤防3.4河道冲刷深度计算河道冲刷深度按堤防工程设计规范（GB50286-已有乔木已有乔木1:1.5C20彩色透水砼15 cm碎石垫层（厚10 cm）草皮护坡撒草籽200耕植土回填C15砼截水沟地面线石覆盖层内聚酯长纤部分界线2013）进行计算，结果见表2。表2 冲刷深度计算成果表冲刷处近岸垂线行近水流流速岸坡在平局部冲桩号的水深平均流速流速不均匀系面上的形刷深度Ho/mUep/mH0+6002.8H1+2005.0H2+0003.79H3+5004.28H4+2003.71根据表2 计算结果，并结合各段堤型，抛石护脚埋深取0.8 m，衡重式挡墙埋深取0.8 m。格宾石笼顶按常年水位（P=5 0%）设置，实际埋深根据格宾石笼尺寸为0.6 m1.2m。3.5片岸坡抗滑稳定分析衡重式堤防稳定计算包括抗滑稳定及抗倾覆稳定计算，斜坡型生态护坡、抛石护脚+生态袋堤防、格宾挡墙+生态（下转第6 2 页）59U/m2.721.542.611.672.531.63.711.633.561.6数状有关/nhs/m10.1710.1710.1710.1710.170.280.410.30.630.53第9 期2023年9 月3.2降水和温度对水文干旱特征的影响3.2.1降水对水文干旱的影响进一步分析未来时段（2 0 10 年 2 0 5 4年、2 0 30 年 2 0 7 4年和2 0 5 5 年 2 0 9 9 年）与基准期（19 6 0 年 2 0 0 4年）相比，在两种排放情景下，三个选定的GCMs水文干旱事件数量的变化，以上分析仅采用GCM改变了降雨量，并保持温度与历史观测值不变。降水和温度的变化与图1相似，说明降水是水文干旱影响的主要因素。但两者之间也存在差异，图4数值较高，说明未来水文干旱频率在降水和温度同时变化时的变化要大于仅降水变化时的计算结果。在RCP4.5排放情景下,FGOALS-g2GCM（中间降水变化GCM）降水和温度同时变化的情况下，未来干旱频率的变化与仅降水变化的情况相同。在两种排放情景下,3个GCM的当前和未来3个时段临潼站干旱持续时间的累积分布结果与图2 相似，但干旱持续时间略短。例如，在干旱GCM的CSIRO-Mk3-6-0和RCP8.5排放情景下，2 0 2 0 年 2 0 7 4年干旱持续时间最长可达6 年，降水和温度均有变化。在干旱强度上也存在同样的规律，降水和温度的变化将导致未来的干旱强度变强。6rcp454206Jrep85CSIRO-MK3-6-0FGOALS-g2MIROC5420图4两种排放情景下3个GCM（仅温度变化和降水不变）的干旱频率（干旱事件数）与基线期（19 6 0 年2 0 0 4年）陕西水利Shaanxi WaterResources3.2.2温度对水文干旱的影响考虑到降水和温度同时变化以及降水单独变化下未来干旱特征的差异不同，进一步采用SWAT模型在仅温度变化和降水不变的情况下进行模拟。模拟结果表明：温度对水文干旱事件的影响较明显，温度升高导致干旱事件的数量增加。随着气温的升高，水文干旱事件数量的变化随着时间的推移而增加。排放情景的影响随时间呈非线性，其影响在近期（2 0 10 年 2 0 5 4年）有限，到2 1世纪末可能会非常显著。临潼站历史观测和3个GCM在未来3个时段的水文干旱持续时间的累积分布表明仅在未来发生温度变化的情况下，降水与历史观测保持一致。在中间GCM下，未来干旱持续时间的变化并不大，降水是干旱事件发生频率及持续时间的主要影响因素。温度对干旱持续时间的影响不可忽视，特别是21世纪末RCP8.5排放情景下（图4），干旱GCM中CSIRO-Mk3-6-0的干旱持续时间显著延长。温度对干旱强度的影响比对干旱持续时间的影响更显著，因为未来不同时期的干旱强度和GCM与观测相比有显著变化。4结论在干旱的GCM下，渭河流域未来时段水文干旱事件发生的频率可能会增加，干旱持续时间会更长，干旱强度会更大，2010-205420302074时段2010-205420302074时段对比No.9September,20232054-2099而在湿润GCM条件下则相反，在中间GCM的降水变化（+5%）下，干旱特征几乎保持不变。如果近5 0 年降水和气温的变化趋势在未来持续，渭河流域很可能处于GCM的干燥状态。温度对径流和干旱特征产生了更大的间接影响。该方法可应用2054-2099于不同流域和地区的干旱特征变化预测。在未来气候变化下的区域干旱减灾规划中具有实际的应用价值。（上接第5 9 页）袋堤防包括边坡稳定计算，稳定计算方法为瑞典圆弧法。本次以衡重式计算为例。衡重式堤防挡墙稳定安全系数按下式：K.=ZP式中：K.为抗滑稳定安全系数；ZW为作用于墙体上的全部垂直力的总和,kN；Z P 为作用于墙体上的全部水平力的总和kN；为底板与地基之间的摩擦系数，取0.45。衡重式堤防挡墙抗倾稳定性按下式计算：Ko=ZMH式中：Ko为抗倾稳定安全系数；ZMV为抗倾覆力矩,kNm；ZMH为倾覆力矩,kNm。计算结果如下：（1）滑动稳定性验算。滑移力=44.7 8 5 kN,抗滑力=107.257kN,滑移验算满足：K,=2.3951.300。（2）倾覆稳定性验算。安全系数最不利为：倾覆力矩62=109.601kNm,抗倾覆力矩=310.0 0 3kNm。倾覆验算满足：Ko=2.8281.500从上述计算可以看出，堤防稳定满足规范要求。fZW4结语本工程从县城规划、工程占地、生态环境以及防洪的衔接等条件出发，经综合比选并结合项目区实际条件，各河段分别采用衡重式堤防、格宾石笼+生态袋堤防、抛石护脚+生态袋堤防、斜坡型生态护岸多种堤型相集合，使本工程做ZMV到防洪与生态相结合，河道上下游连接形成封闭防洪体系，提高河道防洪标准，确保汛期沿河居民生命财产安全。本文所述工程案例可为相似工程的设计提供参考。1黄琼珠.浅析堤防工程的堤线布置及堤型选择 J.水利技术监督,2 0 0 8(3):38-40.参考文献