山區(qū)小河道疏溪固堤工程設(shè)計(jì)及其林地封禁治理措施研究

李智奇

(建平縣水務(wù)局，遼寧 朝陽 122400)

?

山區(qū)小河道疏溪固堤工程設(shè)計(jì)及其林地封禁治理措施研究

李智奇

(建平縣水務(wù)局，遼寧 朝陽 122400)

山區(qū)小河道工程區(qū)與農(nóng)民生產(chǎn)和生活的安全息息相關(guān)，但隨著農(nóng)村水土流失狀況的不斷加劇，小河道泥沙含量不斷加大，洪澇災(zāi)害頻發(fā)。為了保證山區(qū)小河道工程區(qū)內(nèi)有一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境，展開對(duì)山區(qū)小河道疏溪固堤、封禁治理等至關(guān)重要。文章依托于建平縣朱碌科鎮(zhèn)二道河子河七臺(tái)營(yíng)子段坊岸工程區(qū)小河道治理工程，對(duì)小河道治理進(jìn)行了深入的研究，根據(jù)河道治理規(guī)范，制定了設(shè)計(jì)原則和防洪標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)防護(hù)堤設(shè)計(jì)影響因素進(jìn)行了計(jì)算，設(shè)計(jì)并且確定了防護(hù)堤的高度和基礎(chǔ)深度，并對(duì)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了穩(wěn)定性驗(yàn)算。根據(jù)工程區(qū)小河道林地破壞情況，提出了封禁方法和封禁措施，為山區(qū)小河道堤壩工程設(shè)計(jì)以及山區(qū)小河道水土流失及其治理提供指導(dǎo)。

山區(qū)小河道；疏溪固堤；工程設(shè)計(jì)；封禁治理

1 工程概況

遼寧省建平縣朱碌科鎮(zhèn)二道河子河七臺(tái)營(yíng)子段坊岸工程區(qū)屬于低山丘陵區(qū)，區(qū)內(nèi)山體連貫，形態(tài)各異，溝壑發(fā)育，該區(qū)域現(xiàn)有水土流失面積2.82km2,占工程區(qū)總面積的36.82%[1]。工程區(qū)域內(nèi)水土流失主要分布在疏林地，其中包括：臨近果園、植被覆蓋率較低的荒坡、廢棄果園、經(jīng)濟(jì)林地帶以及部分山坡地區(qū)。水土流失較為嚴(yán)重，其中以面蝕最為明顯[2]。

溝壑集水匯在一起便是小河道，而且大部分農(nóng)莊和農(nóng)田位于河流兩側(cè)，山區(qū)小河道的共同特點(diǎn)是比降大，彎度大，流速快，由于工程區(qū)農(nóng)民的生產(chǎn)和社會(huì)活動(dòng)日益增加，河道上游植被遭到嚴(yán)重的破壞，坡面涵蓄水能力較差，大量泥沙進(jìn)入河道，河床抬高，加之獨(dú)特的山前地形暴雨，來之快去之急，洪水災(zāi)害日益頻繁。

本工程主要是根據(jù)該地區(qū)小河道自身水土流失情況，因地制宜，生態(tài)防治和可持續(xù)綠色發(fā)展為主，保證農(nóng)民生產(chǎn)和生活正常進(jìn)行的前提下，對(duì)小河道工程進(jìn)行設(shè)計(jì)施工和綠色保護(hù)，其中，建設(shè)漿砌石防洪堤壩536m，河道治理和疏通850m。漿砌石防洪堤結(jié)構(gòu)：頂寬0.5m，基礎(chǔ)埋深1.3m，邊坡比1∶0.3。鐵絲籠防洪堤結(jié)構(gòu)：頂寬0.8m，基礎(chǔ)埋深0.3m，邊坡比1∶0.5。工程明細(xì)表見表1。

表1 二道河子項(xiàng)目區(qū)疏溪固堤工程明細(xì)表

2 疏溪固堤工程設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則及其防洪標(biāo)準(zhǔn)

因害設(shè)防，提高防洪標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)農(nóng)田和山莊，投資少、效益大。按照工程等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)國(guó)家防洪標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)區(qū)人口小于20萬人，耕地面積小于2萬hm2，防洪標(biāo)準(zhǔn)為10-20a一遇洪水，本項(xiàng)目采用設(shè)計(jì)洪水10a一遇，防洪堤結(jié)構(gòu)和防護(hù)的等級(jí)達(dá)到5級(jí)[3]。

2.2 防護(hù)堤結(jié)構(gòu)計(jì)算

由于缺乏實(shí)際勘測(cè)和監(jiān)測(cè)資料，因此，工程設(shè)計(jì)計(jì)算和施工中均按照無資料地區(qū)進(jìn)行水文計(jì)算。洪水計(jì)算以葫蘆溝河0+50段為例計(jì)算成果如表2所示。不同頻率洪峰流量成果表見表3所示。

表2 防護(hù)堤設(shè)計(jì)計(jì)算成果

表3 不同頻率洪峰流量成果表

Qp=0.278×φp×ip×F

(1)

由公式Q=AC(RI)1/2，計(jì)算當(dāng)河寬40m，水深0.9m時(shí)，10a一遇Q=230.65m3/s，具體見表4所示。

2.3 堤防高度確定

依據(jù)河道各斷面寬度計(jì)算堤高，考慮河流兩岸農(nóng)田、居民住宅及將來建設(shè)的需要確定堤防高度。計(jì)算過程中，安全加高值按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行取值，確定為0.3m[4]。經(jīng)過設(shè)計(jì)，本工程堤壩高程=設(shè)計(jì)洪水位+0.3m，防洪堤高度按1.2m取值進(jìn)行計(jì)算。

表4 0+50段10a一遇洪峰流量表

2.4 水流沖刷計(jì)算

1)水流平行于坡岸方向沖刷：

hB=[(VCR/V允)]n-1

(2)

式中：n=0.25；VCR=4.59m/s；V允=1.6m/s，計(jì)算得出：hB=0.30m

2)水流斜沖岸坡方向沖刷：

(3)

式中：α=30°,m=0.3，d=0.5cm，g=9.81m/s2，Vj=231.92/(50.47-7.2)=5.35m/s

計(jì)算得出hB=0.70m，通過以上計(jì)算結(jié)果，按照式(1)計(jì)算沖刷深度達(dá)到了0.3，按照式(2)計(jì)算沖刷深度達(dá)到了0.5m，因此，為保證基礎(chǔ)安全，基礎(chǔ)應(yīng)保證在其下0.5m，故取地凍層深1.3m為準(zhǔn)。

2.5 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1)確定堤線設(shè)計(jì)

該防洪堤位于抬頭子村牛毛生河右岸，考慮綠色發(fā)展和長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，體現(xiàn)結(jié)構(gòu)布設(shè)在河道行洪斷面，保證不占或者盡量少的占用農(nóng)田或者民居，確保農(nóng)民正常生活需要。

2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

因當(dāng)?shù)厥陷^為豐富，防洪堤采取漿砌石結(jié)構(gòu)。每15m設(shè)一道瀝青木板伸縮縫，木板厚度為2.0cm。

3)穩(wěn)定計(jì)算

防洪堤穩(wěn)定計(jì)算主要參數(shù)：K抗滑=1.5，K抗傾=1.3，f=0.45，F(xiàn)=60t/m2

當(dāng)?shù)虄?nèi)有水情況下穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果：K抗滑=4.74>1.3，K抗傾=1.58>1.5,σsy(max)=6.16，σsy(min)=2.59，滿足設(shè)計(jì)要求。

4)葫蘆溝河防洪工程設(shè)計(jì)承載力為0.4-0.6MPa(40-60t/m2)，滿足結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計(jì)要求。

3 林地封禁方法及其治理措施

3.1 封禁方法

1)林地破壞首先應(yīng)禁止亂砍亂伐的人為破壞，層層保護(hù)分隔到人，專人負(fù)責(zé)，誰破壞誰治理等途徑，對(duì)于人為破壞的林地等進(jìn)行定期補(bǔ)植和處理，避免砍柴、取暖、挖土、墾荒等傳統(tǒng)破壞性大的生產(chǎn)方式[5]。

2)對(duì)于已經(jīng)遭到破壞的林地，根據(jù)根系基礎(chǔ)情況分別處理。對(duì)于根系基礎(chǔ)較好，殘存有天然樹種的林地破壞區(qū)域，應(yīng)實(shí)行劃界封禁管理，禁止放牧，嚴(yán)管火種，利用林地的樹種、根系及其萌芽等自身的恢復(fù)能力進(jìn)行保護(hù)。

3)對(duì)于破壞較嚴(yán)重，林地及其植被恢復(fù)能力差的破壞區(qū)域，應(yīng)禁止放牧，禁止割草，并積極培植樹種、草種等，盡快實(shí)現(xiàn)林地植被恢復(fù)。

3.2 封禁治理

1)郁閉度<0.3的疏林地或還未形成林區(qū)的林場(chǎng)地，應(yīng)及時(shí)實(shí)行封禁、育林處理，此外還應(yīng)及時(shí)進(jìn)行林地補(bǔ)植、修剪、植被復(fù)植等恢復(fù)措施，保證綠色植被覆蓋率，防治水土流失。

2)為保證封禁效果，使得林地保護(hù)有效果、無反復(fù)，有綠色、無影響，還應(yīng)制定相應(yīng)的利民政策，健全法律法規(guī)和規(guī)章制度，制定相應(yīng)的封禁區(qū)域管理辦法、管理措施、管理責(zé)任到人等，加大宣傳力度，增大影響力，增加農(nóng)民的林地保護(hù)意識(shí)[6]。

3)封禁(封育)期間，對(duì)林地之間的空隙應(yīng)及時(shí)進(jìn)行植皮、綠化，并因地制宜，做好撫育間伐工作。

4)禁止封禁期在林地破壞區(qū)或者修復(fù)區(qū)等極易受到破壞的區(qū)域進(jìn)行砍伐、樵牧等，防治二次破壞造成的林場(chǎng)地?zé)o法修復(fù)的現(xiàn)象，禁止進(jìn)行任何生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)[7]。

5)封禁區(qū)應(yīng)嚴(yán)禁煙火，并做好森林病蟲害防治工作，做好農(nóng)藥噴灑以及林場(chǎng)地冬季保護(hù)等措施。

4 結(jié) 語

山區(qū)小河道流速快、比降和彎度大，水土流失的加劇導(dǎo)致其河道泥沙含量加劇，洪澇災(zāi)害頻發(fā)。本文依托建平縣朱碌科鎮(zhèn)二道河子河七臺(tái)營(yíng)子段坊岸工程區(qū)小河道治理為工程背景，對(duì)小河道治理進(jìn)行了深入的研究，根據(jù)河道治理規(guī)范，制定了設(shè)計(jì)原則和防洪標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)防護(hù)堤設(shè)計(jì)影響因素：平均比降、河長(zhǎng)、積雨面積、匯流歷時(shí)、設(shè)計(jì)面雨量以及不同頻率洪峰流量等進(jìn)行了計(jì)算，設(shè)計(jì)并且確定了防護(hù)堤的高度為1.2m，基礎(chǔ)深度為1.3m；對(duì)工程布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了穩(wěn)定性驗(yàn)算，均滿足設(shè)計(jì)要求；根據(jù)工程區(qū)小河道林地破壞情況，提出了封禁方法和封禁措施，能夠?yàn)樯絽^(qū)小河道水土流失及其治理提供借鑒，同時(shí)為山區(qū)小河道堤壩工程設(shè)計(jì)提供參考。

[1]高之棟，柏繼利，王運(yùn)昌.平原沙土區(qū)水土流失及其防治措施探討——從江蘇省河道清淤及其效益分析[J].亞熱帶水土保持，2012(03): 39-42.

[2]黃梅.新疆頭屯河河道治理項(xiàng)目水土流失防治措施研究[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2016(02): 51-53.

[3]冀會(huì)珍.河道采砂水土流失危害與防治措施[J].山西水利，2014(08): 3，5.

[4]楊桂榮.淺談彭陽縣紅河河道整治工程建設(shè)區(qū)水土流失[J].甘肅農(nóng)業(yè)，2014(24): 66-67.

[5]張茂章.懷洪新河人工河道水土流失綜合防治及效益[J].江淮水利科技，2012(06): 31-33.

[6]趙胤.頭屯河河道治理工程水土流失預(yù)測(cè)分析[J].甘肅農(nóng)業(yè)，2013(08): 43-44.

[7]朱曉瑩，宋爽，陳竽舟.河道整治工程水土保持方案中棄土處置及水土流失預(yù)測(cè)[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012(03): 303-307，316.

1007-7596(2017)03-0031-02

2017-02-26

李智奇(1979-)，男，遼寧建平人，工程師，研究方向?yàn)檗r(nóng)田水利、水工建筑等工作。

TV85

B