三工灘防洪堤工程整體設計思路及經濟評價

馬 超

（新疆昌吉方匯水電設計有限公司，新疆 昌吉 831100）

0 引言

隨著社會經濟的不斷發展，人們對于基礎水利設施的建設更加關注，其建設的數量也在不斷增加。作為防治河流泛濫而建設的堤壩，防洪堤對于現代城市的安全化建設至關重要，其能有效的避免河堤決口，保證人們的生命財產安全，從而推動區域內的生態化、可持續發展。三工灘是我國新疆昌吉市的重要防洪河道地位，其安全化、規范化的建設對于城市的防洪應急具有深刻影響；三工灘流域內的堤防設施建設時間較早，經過長時間的侵蝕，已不能滿足當下的防洪需要，亟需對其進行技術性的設計施工，本文由此展開分析。

1 三工灘防洪堤工程設計概況

三工灘位于新疆省昌吉市的濱湖河上游，其與市區相距15 km，河流水位變化對于城市的生產生活具有深刻影響（如圖1 所示）。為確保地山丘陵區坡面匯集的洪水及時導向三屯河主河道，人們計劃在頭屯河流域山前沖積扇至沖洪積平原一帶設置了防洪工程，具體的工程由八鋼濱河苑小區西側三工支渠的南端開始，然后向西修建單側防洪堤。山前進而實現山前雨水的順利匯集，保護周圍村莊和廠房不受洪水威脅。在此次施工前，原有的防洪堤（渠）開挖并參與防洪泄洪已有兩年，使得部分彎道區域存在一定的跨堤現象，給工程建設帶來較大困難；加之長時間浸泡和土質自然固結，堤壩土的土質為中密狀態，密實程度為0.5～0.6，工程建設的土質狀況一般。

圖1 三工灘防洪堤工程區域分布

2 三工灘防洪現狀及存在的問題

昌吉市三工灘位于天山北麓，作為我國自然洪災比較嚴重的城市之一，該區域的洪災受到天山自然降水的深刻影響，具體表現如下：

與其他地區相比，暴雨強度大、山洪形成速度快、水勢兇猛是三工灘區域洪水爆發的主要特征。從洪水爆發的規律來看，該區域的洪災主要集中在春季和夏季，前者以3 月20 日前后的雪水凌汛為主；而后者洪水主要是受夏季暴雨影響而形成的。在區域分布上，三工灘前山是大部分洪水的主要來源，同時在春光一隊交界處，梁家槽子二、九隊交界處都有集中，并且歷次洪水均直接進入城區，危及城市安全。

資金、物質短缺是該區域防洪處理的主要影響因素。在區域內部的防洪處理上，受諸多因素影響，防洪壩、涵洞、渡槽、排水工程、工作橋等防洪設施多年無力維修，造成了洪災頻發，度流域內的生活生產造成重大影響。因此，進行三工灘區域內防洪堤工程的設計與建設勢在必行。

3 三工灘防洪堤工程整體設計思路

科學合理的設計指導是防洪堤工程規范設計的重要保證。為實現三工灘防洪堤工程設計的合理化，在設計過程中，工程技術人員進行了必要的設計保證，確保了設計結果的科學有效。

3.1 防洪堤工程的設計保證

為實現防洪堤工程設計的高效率、高質量，我國對防洪堤設計的過程進行基本規范，并要求其設計過程必須遵循如下原則：首先，實事求是是防洪堤工程設計的基本原則。城市防洪堤總體設計必須在城市總規劃和流域規劃的基礎上，系統分析洪水的特征及影響，并根據與區域的地理、氣候、經濟等因素進行系統化設計，這是整個防洪堤設計的重點所在。三工灘防洪堤設計中，設計人員系統考慮的該區域的洪水的特征和季節分布，并結合經濟狀況進行體系建設設計。其次，防洪堤設計應當注重防洪措施與非防洪手段的集合，確保防洪體系的完整；然后，在防洪堤設計應用過程中，進行洪水量的實時監控，確保防洪工程的動態監控的快捷化和高質量化；最后，在總體效果上，防洪堤工程的建設必須注重經濟與生態的統一，確保自然生態的可持續發展。

3.2 三工灘防洪堤工程的整體設計思路

防洪堤工程的整體設計是一個專業化程度較高，系統性較強的復雜過程。要實現其整體設計的系統性，就必須對防洪堤建設的各個要素進行科學規劃。三工灘三工灘防洪堤工程的整體設計包含了工程總布置設計、工程管理設計、施工組織設計和生態設計四方面的具體內容。

3.2.1 工程總布置設計

工程總布置設計是防洪堤工程設計的主體，其包含了工程占地和工程布置兩個方面的具體內容；并且，工程占地設計是工程布置設計的基礎和前提[1]。在三工灘防洪堤工程整體設計過程中，施工人員對這兩方面的內容進行了系統規劃，具體規劃內容如下：

工程占地設計中，工程設計人員首先對三工灘區域內的防洪堤進行施工范圍確認；然后在確定工程全長5.658 km 的基礎上，對防洪堤建設區域內所需的占地面積進行圈定；并對永久占地和臨時占地進行精確計算，實現了永久占地1918.57 畝、臨時占地74.03 畝的準確把握；最后根據國家補償標準，對永久占地區域內的林地、房屋、耕地、稅費等內容的補償處理進行系統規劃設計，確保了工程建設的經濟合理和人文和諧。

進行工程布置時，實現防洪堤區域內防洪設施、非防洪設施、交通設施、工程選址、抗震功能、監測設施的合理分布是整個設計過程的重要內容。具體而言，防洪標準和建筑物級別是三工灘防洪堤工程整體設計的基本依據。為確保設計的合理化，工程嚴格按站《堤防工程設計規范》的要求，在昌吉市洪災基本狀況的基礎上，確定了最大洪峰流量46.2 m3/s，堤防級別2級的建設標準。同時對堤壩的各項指標進行了系統計算：譬如就堤防頂高程而言，其通過Y=R+e+A（Y：堤頂超高；R：設計波浪高度；e：設計風壅增水高度；A：安全加高）的公式對洪水位加堤頂超高進行確定，實現了堤壩高程的合理化。在波浪要素計算時，其系統考慮了風速、風區長度等因素，并就其不停角度的對比情況進行計算分析（如圖2）。

圖2 風區長度45°與22.5°影響區域對比示意圖

在實測地形的基礎上，本次設計以堤腳線作為控制指導線，以過路橋涵及已修建堤防底高程為控制高程節點，以保證水流通暢控制堤防縱坡。并且通過計算，工程團隊實現了防洪堤工程抗震等級、工程建設選址位置、堤防設計、交通橋設計、過水路面設計、分洪閘設計的合理化，實現了三工灘防洪堤工程整體設計質量保證。

3.2.2 工程管理設計

作為區域內經濟發展的重要保障，防洪堤工程的質量直接影響著項目區域的經濟發展，因此只有進行科學合理的工程管理設計，才能保證工程總體設計及施工的科學有效。在三工灘設計施工過程中，防洪區域的工程戰線長、范圍廣是其防洪堤整體設計的主要內難點，針對這種現象，工程設計人員進行了管理體制、管理機構、管理任務、管理設施、調度規程、管理經費、管理范圍、保護范圍的明確設計，確保了整個管理系統設計的科學規范。譬如，就工程主要任務管理方面，其規定了領導組織層及技術施工層應及時的查看沿途水情，對橋涵、路基的破裂情況；圍堰、下泄河道的水流情況進行系統把握，能夠針對不同頻率的洪水災害而預先制定防御方案和措施，確保工程管理的合理化和防洪減災的規范化。

3.2.3 施工組織設計

規范合理的施工組織設計能夠保證防洪堤工程設計施工的有效開展[2]。在施工過程組織管理中，施工條件分析、施工導流、防洪堤工程設計、砼工程的施工、土石方平衡、施工進度控制都是施工組織設計的重要內容。三公灘防洪堤工程設計過程中，線路長、面積廣、任務量大、施工段獨立是其護坡襯砌工程施工的主要特點。為實現施工過程組織管理的合理化，工程基礎襯砌材料、施工用水就地取材，有效的保證了施工過程的高效便捷。在施工導流方面，工程在非汛期設計施工，避免了施工導流的復雜性。同時，設計人員對防洪堤基礎現澆砼板、防洪堤護坡現澆砼板、防洪堤堤身填筑等內容進行系統規范，譬如就砼入倉而言，設計中規范其必須均勻布料，每層料厚度為25 cm～30 cm，并進行及時振搗，有效的保證了工程的建設質量。工程總工期設定為2.5 個月，并根據放線測量、土方開挖、基坑回填、坡身養護、防護欄安裝、竣工驗收等內容進行了具體的節點控制設計，確保了工程如期完成。

3.2.4 生態設計

可持續發展戰略的提出使得建筑工程設計必須注重設計結果的生態化。三工灘防洪堤工程的整體設計包含了環境設計和水土保持設計兩個方面。在環境保護方面，其對環境保護的依據及措施進行明確規范，確保了環境保護的科學有效。而對于水土保持設計，其更加偏重于水土流失的預測、防治目標、防治監測和管理等方面；譬如就水土流失防治目標而言，工程人員涉及了詳細的治理目標，具體如表1 所示。這些生態化的環境防護設計有效的保證了工程建設的綠色化，實現了工程施工結果的可持續發展。

表1 三工灘防洪堤工程水土流失防治目標值表

4 三工灘防洪堤工程整體設計的經濟性評價

經濟性施工現代工程建設的重要指標之一，確保建設過程的的經濟合理，不經能夠實現工程建設質量的有效保證，更能對施工企業的經濟效益和社會效益實現產生深刻影響。在三公灘防洪堤工程設計過程中，其設計整體的經濟性評價主要是依托工程的設計概算進行的。在設計施工過程中，工程人員對三公灘防洪堤的投資指標、編制原則和依據、定額標準、取費標準、基礎單價、工程單價資金籌措等內容進行了明缺劃分，為工程的經濟評價做好了準備。從評價過程來看，本次三公灘防洪堤的設計施工具有明顯的經濟效益、生態效益和社會效益。

經濟效益：其一，對建筑企業而言，其實現了建筑工程施工收益的獲得。其二，對三工灘流域而言，該防洪工程的實施可使防洪標準提高到防御20 年一遇洪水的防洪標準，防洪效益顯著。對帶動流域范圍內及周邊區域經濟社會高速發展有著不可估量的間接效益，按直接效益的20%計算為78 萬元。

生態效益：三工灘防洪堤工程的建設明顯抑制了區域內的水土流失，實現了局部氣候改善和水源涵養，對于河道下游的地表植被保護和生態效益具有非常顯著的效果。

社會效益：三工灘防洪堤工程位于新疆昌吉市，該地區是昌吉回族自治州的政治、經濟、文化中心。通過防洪工程的設計建設，其有效的改變了城區防洪現狀，在確保人們安居樂業的基礎上，實現了區域經濟、社會、環境的協調發展和可持續發展，具有良好的社會效益。

5 結論

作為新疆昌吉防洪減災的重要保障措施，三公灘防洪工程的設計建設對于區域內的經濟、生態和社會發展具有至關重要的作用。工程建設人員只有做好工程總布置設計、工程管理設計、施工組織設計、生態設計等方面的具體把控，才能實現本區域水利環境的有效改善，從而推動工程建設區域的良性、可持續發展。