巴江河道治理工程堤防設(shè)計(jì)

陳 域

(中國電建集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051)

1 工程概況

巴江屬珠江水系南盤江左岸一級支流，位于石林縣境內(nèi)的西部，流域位于東經(jīng)103°05′27″～103°31′22″、北緯24°23′10″～24°56′36″之間。巴江發(fā)源于石林鎮(zhèn)北大村山頭上對角山山神廟峰。自北向南流經(jīng)石林鎮(zhèn)、鹿阜鎮(zhèn)、板橋鎮(zhèn)，在天生橋有西壩龍?zhí)秴R入，至鹿阜鎮(zhèn)與黑龍?zhí)逗酉鄥R，從大疊水流出縣境至宜良縣祿豐村匯入南盤江；巴江全長72.6 km，流域面積844 km2。

本次治理河段屬巴江中游河段，河道兩岸為寬緩的谷地，是全縣農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)的高產(chǎn)水田集中分布地帶。治理河段起點(diǎn)位于縣城南的巴江橋下游約105 m處，終點(diǎn)位于永定堰，治理河道總長度5 219.35 m。

2 基本條件

2.1 氣象條件

石林縣地處云南省東部巖溶高原，屬低緯度高原山地季風(fēng)氣候，夏季受來自孟加拉灣的西南暖濕氣流和北部灣東南暖濕氣流的影響，水汽充沛，降水充足；冬季受來自印巴大陸干暖氣流和西北利亞寒流的影響，空氣干燥，降水較少。根據(jù)石林縣氣象站51年觀測資料分析，多年平均氣溫16.1 ℃，極端最高氣溫32.7 ℃，極端最低氣溫-8.9 ℃，多年平均相對濕度73%，多年平均日照小時(shí)數(shù)2 211.5 h，多年平均風(fēng)速2.4 m/s，主導(dǎo)風(fēng)向：SSW，最大風(fēng)速16 m/s；多年平均蒸發(fā)量1 919.3 mm(E20)，多年平均降雨量938.1 mm，最大降水量1 362.2 mm(1994年)，最小年降水量555.2 mm(2011年)；每年5月～10月為雨季，降水量占全年降水總量的84.8%，11月～次年4月為旱季，降水量占全年降水量的15.2%。

2.2 設(shè)計(jì)洪峰流量

根據(jù)本次巴江河道治理段所處位置，其上游已建有黑龍?zhí)吨行退畮欤?guī)劃擬建魚龍水庫，故治理河段洪水應(yīng)由巴江上游水庫調(diào)節(jié)后的下泄洪水過程與區(qū)間洪水地區(qū)組合而成。成果見表1。

表1 各控制斷面組合設(shè)計(jì)洪水成果

2.3 地形地質(zhì)條件

本次巴江河道擬治理河段為巴江橋—永定堰段，起點(diǎn)位于縣城南的巴江橋下游約105 m處，終點(diǎn)位于永定堰處，治理河段屬巴江中游河段，河道兩岸為寬緩的谷地。

巴江河段所在的地區(qū)為石林縣河流沖積盆地的主要河流，總體呈“U”字形河谷。兩側(cè)山體高程在1 700 m～1 710 m，河床高程在1 665 m～1 655 m，相對高差30 m～60 m，為中切割低中山地形。巴江河河谷整體為近南北向分布，河流整體基本順直，在局部有折彎。治理河段起點(diǎn)河床高程1 665 m，終點(diǎn)處河床高程1 661 m，相對高差約4 m，河道坡降為0.77‰。河底較為平緩，河床比降相對較小。巴江河治理河段河道寬窄不一，一般寬約12 m～30 m，最寬處約56 m。

巴江河堤經(jīng)過地段地勢平坦，主要地貌類型有2種：河漫灘、河曲。河堤沿線及附近地表分布第四系全新統(tǒng)沖洪積層，下覆基巖為下第三系地層。區(qū)內(nèi)主要為第四系及第三系地層，構(gòu)造不發(fā)育。河堤修建于河流沖積層表層，地層基本為第四系全新統(tǒng)沖積層，為小型淺基礎(chǔ)工程，工程區(qū)外圍地質(zhì)構(gòu)造對工程影響不大。

沿巴江河岸，地形平坦，河岸較低，河岸為土質(zhì)岸坡，巖性為第四系松散堆積層，結(jié)構(gòu)松散、穩(wěn)定性差，工程區(qū)不良物理地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為河岸受河水沖刷，致使岸坡失穩(wěn)，局部形成小的坍塌、滑坡現(xiàn)象，規(guī)模小，影響范圍小。

堤基主要為沖洪積層含碎石粘土層，局部為沖積之砂、粉質(zhì)粘土層，故河堤堤基為單層結(jié)構(gòu)(Ⅰ)，局部為雙層結(jié)構(gòu)(Ⅱ)及多層結(jié)構(gòu)(Ⅲ)。

3 工程布置及堤防設(shè)計(jì)

3.1 工程布置

1)布置原則。堤線布置時(shí)，根據(jù)防洪規(guī)劃、地形、地質(zhì)條件、河流變遷及水流特性，并結(jié)合現(xiàn)有和擬建建筑物的位置、施工條件等，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后綜合分析確定。

治導(dǎo)線應(yīng)大致與洪水流向平行，并照顧中水河勢，盡量平順，滿足泄洪要求，以確保堤防和護(hù)岸工程安全運(yùn)行，達(dá)到防洪保安全的目的；

治導(dǎo)線位置不應(yīng)距中水河槽岸線太近，以免引起岸坡的滑動(dòng)和坍塌；并應(yīng)考慮地形地質(zhì)條件，治導(dǎo)線通過地帶，地勢要高，以減少堤身高度和節(jié)省土方量；

治導(dǎo)線布置應(yīng)盡量充分利用已建的堤防、護(hù)岸和擋土墻等工程，以節(jié)省工程量；

治導(dǎo)線布置應(yīng)以現(xiàn)狀河道為基礎(chǔ)，充分留足行洪斷面，不人為束窄河道，侵占過水?dāng)嗝妫?/p>

治導(dǎo)線的布置應(yīng)盡量不影響沿河建筑物或設(shè)施的正常運(yùn)行，并與城鎮(zhèn)布局、交通設(shè)施等相協(xié)調(diào)，盡可能為少占耕地。

2)堤線、堤距布置。本次治理河段起點(diǎn)位于縣城南的巴江橋下游約105 m處，終點(diǎn)位于永定堰下游，治理河道總長度5 219.35 m。治理河段河道為蜿蜒型，多為主河槽復(fù)式斷面，河道寬窄不一；堤線布置不改變河道蜿蜒的天然屬性，順河勢沿現(xiàn)狀河岸布置；堤距根據(jù)現(xiàn)狀河道寬度并結(jié)合石林縣水系規(guī)劃“打造巴江水景觀河道”要求，擬定為治理起點(diǎn)—西河匯口堰堤距為35 m左右；西河匯口堰—永定堰堤距為44 m左右。

3.2 堤防設(shè)計(jì)

3.2.1堤防設(shè)計(jì)原則

堤防工程設(shè)計(jì)的主要部分就是護(hù)岸、護(hù)坡的設(shè)計(jì)，合理的護(hù)坡、護(hù)岸工程措施不僅是工程安全的保證，而且能降低工程投資，減少對生態(tài)環(huán)境的影響。堤防工程護(hù)坡、護(hù)岸的設(shè)計(jì)有如下基本原則：

1)尊重自然規(guī)律，在保障行洪安全的前提下，兼顧水資源綜合利用和生態(tài)需要，盡量保持河道的自然特性，促進(jìn)人水和諧。2)對現(xiàn)狀已滿足行洪要求且河岸穩(wěn)定的天然河段，原則上不采取護(hù)岸措施；對于迎流頂沖、沖刷嚴(yán)重或不滿足行洪要求的河段應(yīng)采取必要的防護(hù)治理措施。3)堤防防護(hù)措施應(yīng)與天然河道周圍的自然景觀相協(xié)調(diào)，在滿足河道抗沖、穩(wěn)定要求的前提下，優(yōu)先選用生態(tài)環(huán)保的護(hù)坡材料和對環(huán)境影響小的護(hù)坡方案。4)堤型選擇應(yīng)根據(jù)河道平面形態(tài)、堤線布置，因地制宜、分段設(shè)計(jì)，避免堤型單一化，堤型變換段應(yīng)做好連接處理。5)受水流頂沖的凹岸、險(xiǎn)工險(xiǎn)段，要根據(jù)沖刷計(jì)算成果，采取合理的防沖加固措施。

3.2.2本工程堤防設(shè)計(jì)

根據(jù)治理河段兩岸地形、地質(zhì)條件，結(jié)合河堤兩岸高度以及水面線計(jì)算成果，本階段河道設(shè)計(jì)主斷面初擬為格賓擋墻基礎(chǔ)+干砌石護(hù)坡+混凝土網(wǎng)格梁護(hù)坡植草+土堤復(fù)合斷面，見圖1。

1)堤壩斷面設(shè)計(jì)。根據(jù)本階段地形測繪及地質(zhì)勘察成果，綜合考慮石林縣水系規(guī)劃、占地、綠化景觀、建筑材料等因素，本次巴江治理河段防洪堤采用土堤。土堤平均高度2 m，最大填筑高度3.5 m，采用均質(zhì)壩型式，壩體外側(cè)鋪設(shè)無紡布200 g/m2，對土堤進(jìn)行反濾保護(hù)。堤壩迎水坡坡比1∶2，背水坡坡比1∶1.5，背水面坡腳沿堤壩設(shè)置排水溝。堤頂寬度3.0 m，兩側(cè)各設(shè)0.15 m寬C15混凝土路肩石，中部為2.7 m寬泥結(jié)石路面，堤頂作為防洪通道每隔300 m～500 m設(shè)一錯(cuò)車道，寬度6 m。

2)護(hù)坡、護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。河岸2年一遇洪水位以下均選用格賓擋墻基礎(chǔ)+30 cm厚干砌石護(hù)坡，2年一遇洪水位以上采用15 cm厚C15混凝土網(wǎng)格梁護(hù)坡植草，對現(xiàn)有岸坡上樹種盡量予以保留；土堤背水坡植草護(hù)坡，堤腳設(shè)排水溝；上游迎水面格賓擋墻基礎(chǔ)、干砌石護(hù)坡、混凝土網(wǎng)格梁護(hù)坡和土堤之間鋪設(shè)無紡布200 g/m2，對土堤進(jìn)行反濾保護(hù)。

3)生態(tài)措施。為突出體現(xiàn)生態(tài)治理理念及河道景觀、周邊居民的生活環(huán)境的要求，本次治理工程迎水坡采用格賓基礎(chǔ)+干砌石+網(wǎng)格梁植草護(hù)坡型式，背水坡采用植草護(hù)坡；由于結(jié)構(gòu)內(nèi)存在較多的填石孔隙，能實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的迅速恢復(fù)與重建，工程完工后不久即可生長自然植被；一者可以實(shí)現(xiàn)河水和結(jié)構(gòu)后土體的自由水交換，增強(qiáng)水體的自我凈化能力，改善水質(zhì)；二者為各類水生動(dòng)植物提供生存空間，維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡，建設(shè)生態(tài)水利工程。

4 結(jié)語

巴江洪水災(zāi)害頻繁，現(xiàn)狀河道防洪能力不足，洪水災(zāi)害嚴(yán)重，洪水給當(dāng)?shù)貜V大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重?fù)p失，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的和諧發(fā)展。當(dāng)前解決巴江防洪問題是當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姾驼嗄甑钠惹性竿煌瑫r(shí)通過治理實(shí)現(xiàn)巴江“安全、生態(tài)、自然、和諧”的綜合治理目標(biāo)，打造環(huán)境優(yōu)美、宜居宜游的近自然生態(tài)河流，發(fā)展巴江流域生態(tài)鄉(xiāng)村旅游具有重要意義；因此為提高巴江防洪能力、打造生態(tài)河流，發(fā)展巴江生態(tài)鄉(xiāng)村旅游，盡快開展巴江河道綜合治理工程是非常必要的。

本文根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范，結(jié)合工程自身特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，工程設(shè)計(jì)范圍和治理措施選擇符合實(shí)際情況，采用生態(tài)格賓、干砌石等材料進(jìn)行防護(hù)，即可解決防洪堤問題，又可維護(hù)河流生態(tài)平衡問題，符合當(dāng)前工程建設(shè)的新要求。

[1] GB 50707—2011，河道整治設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50286—2013，堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].