川南山區河流水利工程應急防洪設計思路

周明

摘要：在四川南部地區由于山區河道或者山谷居多，暴雨強度大、暴雨集中，在降雨后由于瞬時的水流增加，水流中夾雜有樹木、沙石等雜物，致使河流點承受過大的排水荷載，將會對堤岸產生較大的沖刷作用，導致邊坡掏蝕出現垮塌，影響河道過水能力。因此，針對山區河流山高谷深、河道狹窄特點，在水利工程設計中，以擴寬河道、加快河流流速防止淤塞、石籠加強堤岸防護。根據計算，在合適位置設置滿足蓄洪要求的蓄洪區，縮短洪流的排水路徑，可以降低甚至是消除山區洪水災害損失，滿足山區水利工程應急防洪設計。

關鍵詞：水利工程;防洪設計;蓄洪區;擴寬河道;堤岸防護

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0引言

近年來由于氣候變化，導致在四川部分山區引發山洪等地質災害頻發，嚴重制約了當地經濟發展和社會和諧。為解決山區水利工程發揮應有的防洪效益，在水利工程設計中可以參考都江堰水利工程設計，將水利工程結合應急防洪進行設計[1、2]。在水利工程應急防洪設計中，應結合工程地質特性進行設計[3]，保證水利工程設計在滿足最基本功能的基礎上，進一步延伸其功能，尤其是發揮應急防洪方面的功能和效益。

1.工程地質特性對水利工程的影響

工程地質作為土木工程構筑物的基礎，工程地質條件的好壞將會直接影響水利工程主體構筑物的穩定性和強度。而水利工程是作為河流、湖泊等地表水進行疏導、排泄的基本工程結構。工程地質對水利工程的制約和關系程度更為密切，堤壩的工程地質不能滿足河岸穩定性要求時，將導致堤壩潰堤，引起洪澇災害或者堰塞湖，影響防護區和周圍居民的生命財產安全。

而山區的水利工程受工程地質的影響更為密切。山區由于水流通道主要是山谷，而山谷大多是地質構造形成或者是河流下切作用產生的，這這些位置處，通常河岸兩側山勢陡峭，山谷深切，河流行洪通道和水利工程自身寬度較窄，工程布置范圍有限。同時，在降雨之后，由于山體表面的雨水匯集到山谷，導致山谷瞬間的流量增大，并且在水流中可能夾雜有樹木、石頭等物質。險峻的山區地勢，高差較大也會導致河流流速大，對河岸的沖刷作用明顯。

2.山區水利工程設計思路

對于山區水利工程在設計中，必須考慮上述山區工程地質和水文地質特點，河流寬度小、流速大、水流中夾有樹木、石頭，對河岸的沖擊和撞擊作用明顯，并且在降雨后河流的瞬時流速和流量增加明顯。

因此，對于山區水利工程設計中，重點應該加強水利工程的抵抗撞擊和沖刷設計，同時針對山區水利工程在降雨后的瞬時增加的流量和流速作用下的穩定性。在設計中，應該在水利工程兩岸的河流岸邊采用拋石或者石籠防護，降低河流水體中的物質對河岸防護的撞擊和沖刷作用。結合降雨后流速快、流量大，但是正常無降雨條件下，水位較低或者處于無水狀態，而拋石防護的穩定性較差，建議在山區水利工程邊坡防護中采用石籠防護，以鋼絲籠作為約束，將石塊放入鋼筋籠，碼砌在水利工程邊坡上，防護水流沖刷。

除了對河岸加強防護，對河流的排水能力還需要進行設計和驗算，保證在降雨后，河流洪水期水流能夠順利進入蓄洪區域，避免水流在山谷內，由于水體內的夾雜物堵塞河道，引起堰塞湖。在水流繼續增加，堰塞湖障礙物荷載承受能力達到極限，出現瞬間垮塌，形成瞬間洪流，影響河道下游的水利工程及周圍的居民。在堰塞湖垮塌后，水流中加油大量的沙石，動力沖擊明顯，對堤壩等水利工程防護危害極大。因此在山區水利工程設計中必須加強對河道阻塞物質的疏通設計，采取加寬河道的方法，將阻塞物質沉積在寬闊的河床上，對于部分位置無法對河道進行擴寬的，采取加快水流的方法，以水流的動能帶走阻塞物質，避免堵塞物質在河道中淤積。

3.山區水利工程應急防洪設計思路

山區水利工程設計中，在滿足上述防止沖刷和河流雜物淤塞之外，還應該滿足應急防洪需要。

如上文所述，在山區由于降雨形成的水流無其他排放通道，僅能沿著山谷流向下游。而山區經常缺乏空曠區域便于洪水蓄積。因此，在山區水利工程設計中考慮應急防洪要求時，還需要根據洪水總量設計合適的蓄洪區。在山谷洪水流排放的交點處或者具有天然低洼的空曠地理優勢的位置設置滿足附近匯水要求的洪水蓄積區域。并將附近的山谷、河道等水流引入到蓄洪區。

山谷或者河道從起點到進入蓄洪區的途中，加強河岸沖刷防護和防止阻礙泄洪的設計工作。保證水流對河岸沖刷不會引起河岸的垮塌，夾有雜物的水流在流向蓄洪區的過程中不會在河道內阻塞形成堰塞湖，對河流上、下游均產生安全隱患。當在河流中產生堰塞湖后，即使下游設計有蓄洪區，也可能由于堰塞湖阻礙物質垮塌瞬間產生的水流，匯入到蓄洪區引起水利動力沖擊河岸，影響蓄洪區的穩定。因此在設計中，必須根據蓄洪區設計計算要求，在盡量縮短洪水通往蓄洪區的路徑長度基礎上，選擇合適的位置設置蓄洪區。同時結合實際情況擴寬河道和防止水流中的雜物產生阻塞，確保河流和山谷能夠順利將水流排泄至蓄洪區。

4.結論

山區河道或者山谷，在遇強降雨后，會在短時間內形成山洪，由于河道泄洪能力有限，且洪水中夾雜的樹木、石頭等將會對河道岸坡和堤岸產生較大的沖刷作用，導致邊坡掏蝕出現垮塌，影響河道正常泄洪。因此，針對地勢險峻、山高谷深、河道狹窄的部分山區，對水利工程設計中，以擴寬河道、加強堤岸防護，根據洪水特點設計合適的、滿足蓄洪要求的蓄洪區，可以降低甚至是消除山區洪水災害，滿足山區水利工程應急防洪要求。

參考文獻

[1]郭升軍.烏魯瓦提水利樞紐尾水渠及下游河道應急防洪工程設計思路[J].水利科技與經濟，2016，22（03）：66-68.

[2]艾比布拉·麥麥提.墨玉鎮城市應急防洪工程防洪堤施工組織設計與變更[J].水利科技與經濟，2014，20（10）：149-150.

[3]王鵬程.淺談布爾津縣城市防洪第一期應急工程的特點[J].中國水運（下半月），2013，13（06）：200+214..