景電二期工程防洪堤型式設(shè)計(jì)及工程布置探討

（甘肅省景泰川電力電力提灌管理局，甘肅 景泰 730400）

景電二期伸延向民勤調(diào)水工程，水源來自黃河，通過電力提灌工程，由黃河干流取水。該工程途徑馬家磨溝、大靖河，在古浪縣紅柳灣附近橫穿甘(塘)-武(威)鐵路后，沿騰格里沙漠南緣向西北方向伸延，至武威市五墩附近注入紅水河，經(jīng)民勤縣蔡旗、野馬泉、新地、上案最終匯入紅崖山水庫。工程區(qū)地勢南高北低、東高西低。工程區(qū)附近設(shè)有景泰、古浪、武威、民勤多處地面氣象站，各氣象站均有較長的觀測資料，且觀測規(guī)范，精度高。由于民勤調(diào)水工程自景電二期南北干分水閘起至紅水河渠水出口，輸水線路總長101.44km，以大土溝為界分為上、下兩段，上段長58.52km，下段長42.92km，上段在古浪縣境內(nèi)，下段在武威境內(nèi)。本工程的實(shí)施提高了灌區(qū)人民群眾生產(chǎn)、生活水平，為灌區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，雖然在施工中“三廢”的影響是不可避免的，對陸地生態(tài)環(huán)境也會(huì)有一定的影響，但只要在施工過程中給予高度重視，采取有力措施，工程的建設(shè)是可行的。

一、防洪堤型式設(shè)計(jì)

（一）堤型選擇

由于貼坡式護(hù)岸直接在開挖穩(wěn)定邊坡上進(jìn)行護(hù)砌，邊坡穩(wěn)定性好。護(hù)砌厚度較薄，節(jié)省投資，優(yōu)先選用貼坡式護(hù)岸。根據(jù)現(xiàn)場勘查情況，除干流東崖溝以下段外，其余河段均可采用貼坡式護(hù)岸。

由于溝道很深，且兩岸臺(tái)地多為耕地及民房，無法進(jìn)行大開挖，則俯斜式擋墻布置時(shí)應(yīng)盡量向河道內(nèi)布置。根據(jù)初步布置情況，俯斜式擋墻基礎(chǔ)寬度較大，布置后占用河道寬度很多；而仰斜式擋墻開挖量小，可充分結(jié)合墻后天然邊坡，布置后占用河道寬度較少，溝道行洪能力基本不變。

根據(jù)俯斜式擋墻和仰斜式擋墻比選情況，仰斜式擋墻比較符合干流東崖溝以下段的岸坡防護(hù)要求。推薦采用仰斜式擋墻作為該段的護(hù)岸型式。

（二）護(hù)面厚度計(jì)算

混凝土護(hù)面的防護(hù)厚度采用下面公式計(jì)算：

式中：t—混凝土護(hù)面厚度（m）；

η—系數(shù)，對開縫混凝土板可取0.075，（現(xiàn)澆混凝土板每5m設(shè)一道橫向縫）；

H—計(jì)算波浪高（m），取H5%，查表得H5%=0.245m；

rb—混凝土板的重度（kN/m3），rb=24kN/m3；

r—水的重度，取10kN/m3；

L—波長（m），L=3.33m；

B—沿斜坡方向的護(hù)面板長度（m）；

m—斜坡坡率，m=1.5。

經(jīng)計(jì)算，t=0.17m。

考慮混凝土板施工因素及已建護(hù)岸工程經(jīng)驗(yàn)，取現(xiàn)澆混凝土護(hù)面的厚度為：頂部為0.15m，底部為0.30m，部分河段由于堤防高度較高，護(hù)面底部厚度增大至0.35m。

（三）沖刷計(jì)算

本次計(jì)算，采用《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中堤岸沖刷深度計(jì)算公式，對工程區(qū)河段均按P=5%設(shè)計(jì)洪水，進(jìn)行沖刷深度計(jì)算。

水流平行于岸坡產(chǎn)生的沖刷按下式計(jì)算：

式中：hB—局部沖刷深度（m），從水面線算起；

hp—沖刷處的水深（m）；

vcp—平均流速（m/s）；

v允—河床面上允許不沖流速（m/s）；

n—與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，一般取n=1/4。水流斜沖防護(hù)岸坡產(chǎn)生的沖刷按下式計(jì)算：

式中：△hp—從河底算起的局部沖深（m）；

a—水流流向與岸坡交角（度）；

m—河堤迎水面邊坡系數(shù)，m=0.75；

d—坡腳處土壤的計(jì)算粒徑（cm），對非黏性土，取大于15%（按重量計(jì)）的篩孔直徑；

Vj—水流的局部沖刷流速，對無灘地河床，按下式計(jì)算。

其中：Q—設(shè)計(jì)流量（m3/s）；

W—原河道過水?dāng)嗝婷娣e（m2）；

Wp—河道縮窄部分的斷面面積（m2）。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)河道行洪斷面、地形地質(zhì)條件，參考類似工程的經(jīng)驗(yàn)，護(hù)岸形式主要采用貼坡式護(hù)岸和仰斜式擋墻護(hù)岸兩種形式。其中干流李家窩鋪上游段岸坡防護(hù)部分為貼坡式護(hù)岸，部分岸坡較低的地段采用土堤與坡式護(hù)岸相結(jié)合的形式。北干2號(hào)渡槽以下段采用仰斜式擋墻護(hù)岸，支流部分采用貼坡式護(hù)岸。

貼坡式護(hù)岸襯砌材料采用C15混凝土，護(hù)岸總高度為3.76m～7.14m，其中深弘線以上2.26m～5.14m，深弘線以下1.5m～2.0m；對于需要對天然邊坡進(jìn)行填筑加高的部位，填筑的土堤堤頂最小寬度不小于3m，背水面邊坡1∶1.5。

仰斜式擋墻護(hù)岸擋墻基礎(chǔ)深入深弘線以下1m，擋墻總高度4.94m～6.26m，其中深弘線以上3.94m～5.26m。擋墻基礎(chǔ)迎水面設(shè)置C15混凝土防沖齒墻，齒墻厚度0.5m，齒墻深度2.5m。

三、谷坊

為施工方便，谷坊斷面采用矩形斷面。干流工程谷坊厚度0.5m，深度與同段岸堤基礎(chǔ)同為2m～2.5m；支流工程谷坊厚度0.5m，深度與同段岸堤基礎(chǔ)同為1m～1.5m。谷坊長度與河床寬度或堤距相同，具體根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)地形情況決定。

根據(jù)局部加固需要，谷坊布置主要在各段堤防末端和有穿河建筑物的地方。

四、過水路面

工程區(qū)由于灌區(qū)管理維護(hù)需要和鄉(xiāng)村道路通行需要，必須保障穿河道路暢通。由于橋梁費(fèi)用很高，在穿越溝道時(shí)，采用過水路面方案，是比較經(jīng)濟(jì)可行的。

五、工程布置

（一）布置原則

一是建筑物布置方案應(yīng)滿足治理要求和治導(dǎo)線布置原則。二是建筑物布置方案采用岸坡防護(hù)與河床防沖固床措施相結(jié)合，聯(lián)合實(shí)施，達(dá)到治理目的。三是所選建筑物形式應(yīng)堅(jiān)固耐久，抗沖刷、抗耐磨性能強(qiáng)；便于施工，易于維護(hù)和修復(fù)；就地取材，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。四是布置位置應(yīng)根據(jù)灌區(qū)防洪需要，優(yōu)先布置在險(xiǎn)工段和重要工程段。五是防護(hù)和疏通引導(dǎo)相結(jié)合，將下游泄水通道中斷的支溝溝道洪水通過導(dǎo)流匯入馬家磨河排洪系統(tǒng)中，保障洪水出路。

（二）工程布置

河道以硬化加固河岸、穩(wěn)定河道為主，對不滿足過洪斷面要求的河段布置堤防或清淤疏浚，使河道滿足防洪要求。本工程包括干流工程和支流工程兩大部分，每部分工程又分為河道清障和工程防護(hù)兩部分。

工程防護(hù)建筑物包括護(hù)岸建筑物，固床建筑物和其他附屬建筑物，建筑物總體布置情況是：自南向北，從蔚家灘（又名岳家灘）導(dǎo)流壩起，沿馬家磨河干流，各主要支流。根據(jù)需要，布置導(dǎo)流壩、排洪渠、河道裁彎取直、堤防、跌水、谷坊、過水路面等措施。其中新建堤防12.533km，裁彎取直河道約0.8km，新建跌水1座，新建谷坊40道，新建過水路面18座，新建導(dǎo)流壩2座，加固導(dǎo)流壩1座，新建排洪渠道2.5km。