策勒縣防洪工程設計淺析

趙衛東

(新疆兵團勘測設計院(集團)有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830002)

河道防洪工程建設對于城市發展、生態環境構建具有十分重要的意義，可有效改善城市防洪標準低下的現狀，同時，結合生態景觀打造工程可為當地居民提供良好的生活休憩環境。隨著國內水利工程建設水平的日益提升，使得水利工程領域的施工安全以及工程功能變得日趨完善，并在一定程度上能夠體現美感[1]。防洪整治工程不僅能改善河道本身的排洪抗澇能力，而且可以使河堤變得更加美觀，以供國內游客進行游玩觀賞[2]。科學系統的防洪排澇工程在一定程度上能夠對河道的原有位置進行固定，還能夠在提升河道水質方面起著積極的作用，完全響應了我國《中華人民共和國防洪法》的相關規定[3]。考慮到新疆地區的降水分布不平衡，致使當地的水災以及旱災的發生頻率不斷升高，給當地的相關部門帶來了嚴峻的挑戰[4]。本文對策勒縣策勒河策勒大橋至策勒縣段進行防洪整治設計分析。

1 工程概況

策勒河發源于中昆侖山北坡，消失于塔克拉瑪干大沙漠南緣，流域面積2032 km2，水文站以上河長109 km。為解決水災旱災頻繁問題，對策勒縣策勒河策勒大橋至策勒縣段進行防洪整治，恰哈橋至東方紅渠首段0+000～0+672、東方紅渠首至東干渠閘口段右岸0+000～1+170、東方紅渠首至東干渠閘口段左岸0+000～1+170、沿線修建防洪堤，提升河岸的整體穩固性，保護河流兩岸居民和耕地。

2 水文條件

以策勒河水文站資料為基礎，對項目覆蓋區域的洪峰流量進行科學計算。其中，覆蓋區域內的年最大洪峰流量Cv值高達0.58。除此以外，將河流流域內的面積進行考慮，該水文站能夠集中高達694 km2的水量，而干流治理起點的斷面流域能夠集中347 km2的水量，其治理末端的流域能夠集中548 km2的水量。綜合考慮以往的集水面積以及洪峰流量之間關系可以得出，治理河段所涉及的洪峰流量需要大于水文站。具體來說，治理起點最好取值為0.62，而治理終點則應當取值為0.60，Cs為4倍的Cv，以此來對壩址進行洪水成果推算，推算結果見表1。

表1 策勒河河干流治理段設計洪峰成果表 單位：m3/s

3 工程設計

3.1 河道整治水面線推求

分析國內相關部門頒布的天然河道糙率參考表可以得知，河段內部的水面線糙率通常為0.045左右，而水面線計算中所涉及的另一參數應當借鑒2014年公布的水面比降。

考慮到河道需要進行相關整治，且防洪堤必須得到相關部門的重點建設，這在很大程度上會給河道的原有狀態產生影響，特別是能夠改善河流本身的水力條件。通過對每個斷面近10年來遇到天然水面線高程時發生的變化分析，能夠得出如下結論：如果遇到天然水面線高程時，河道在經過相關整治以后所受影響的濕周會相應減少85%左右，所以干流水面線的糙率需要控制在0.043左右。相較于天然河道來說，其數值會有不同程度的變化，必須要根據其水面線來進行科學計算。借助伯努利方程來進行計算與求解，相關計算結果見表2。

表2 整治河段設計水面線成果表

3.2 堤型設計

(1)控制河寬以及確定堤距

通過從業人員的反復實地進行調查發現，結合工程防洪標準為及其相應洪峰流量，確定河床穩定寬度為22 m。對河道存在一些地段并不符合其實際要求，在河寬低于22 m時必須要進行相應的拓寬施工。

(2)布置堤線

本工程的設計是在河寬低于22 m時對其進行拓寬，當面對河寬大于22 m時按照天然河道進行科學布置。值得一提的是，從業人員需要明確河道的最大規劃寬度為32 m，所以在布置堤距時需要將其范圍劃定在22 m～32 m之間。

(3)防洪工程主要建筑物設計

1)堤型選擇

按照“因地制宜、經濟實用、就地取材、便于施工”的原則，堤型選擇主要根據工程河段所處地理位置、堤基地質、筑堤材料、施工條件及工程造價等因素確定。將工程所在的實際地形條件考慮在內，結合當地居民比較密集的實際情況，如果需要借助貼坡式斷面技術時，則其需要面對坡度較緩的水面邊坡，通常控制在1∶1.5～1∶1.8之間。與此同時，由于堤防工程的施工占地面積較大，且涉及的房屋拆遷較多，因此在居民房屋較密集段采用仰斜式堤型，分布在河道兩岸的居民相對較少，在河寬較寬時應用貼坡式碾壓砂卵石堤型。

2)堤頂寬度確定

綜合考慮《堤防工程設計規范》等文件的規定，并充分結合本工程的實際需求，將堤頂的寬度設置為3 m，堤頂為瀝青混凝土路面，可供行人通行，方便沿岸居民的業余文化生活。

3)堤身結構

通常來講，防洪堤的堤型通常為仰斜式C20砼擋墻，其基準深度為2 m，且堤防基礎通常會被設置在砂卵石層上。為了有效改善砼擋墻的穩定性，必須要在其底部設置一個1∶0.2的倒坡。需要注意的是，擋墻的底部寬度需要設置為2.2 m，墻身的水平寬度需要設置為2 m，擋墻采用C20砼澆筑。為有效降低墻背所受的壓力，需要在墻身設置排水孔，而排水孔通常需要排列成梅花型，每兩個孔之間相距大約為3 m。堤頂以上的部分需要使用C20砼護坡，其中厚度可以設置為20 cm。防洪堤迎水坡基腳寬0.9 m，高0.6 m，為C20砼。在選取堤身的填筑材料時，盡可能優先選用當地的沙礫，并借助機械設備進行碾壓以及夯實，降低工程建設難度，在一定程度上節約工程投資并有利于河道防洪安全，其典型的堤型斷面見圖1。

(a)左岸

4 結論與建議

4.1 結論

考慮到新疆地區的降水分布不平衡，致使當地的水災以及旱災的發生頻率不斷升高，給當地的相關部門帶來了嚴峻的挑戰，為解決水災旱災頻繁問題，對策勒縣策勒河策勒大橋至策勒縣段進行防洪整治，沿線修建防洪堤。本河道治理工程實施后，不僅能夠提高河道的整體防洪能力，而且能夠改善河道原有的行洪能力，可以有效保護沿河兩岸人民生命財產安全，使河堤變得更加美觀。總而言之，堤防工程可以提升河岸的整體穩固性，并對河道兩岸的農田進行有效防護。更重要的是，對于河道兩岸的生態環境是有好處的，因此，該工程的社會效益是非常理想的。

4.2 建議

在防洪整治工程建設運行過程中，應注意以下幾點：1)防洪工程設計范圍內不得修建與防洪治理無關的永久性建筑物；2)加強河道管理和上游流域水土保持監管，減少下游河道淤積，保障河岸安全；3)工程批復后按照相關建設程序組織實施，使工程早日投入運行發揮工程效益，有效保障沿岸農田生產安全和村民生命財產安全。4)治理后，應強化管理，落實河長制，嚴格按照“一河一策”進行長效管護，同時建立第三方監管機制，通過聘請第三方監測，對河流的污染源管控、水質監測、兩岸環境整治等工作進行評估，發現問題、上報情況、監督整改落實。5)另外應建立監督舉報機制，接受公眾監督。使河道問題徹底根治，使河流變成一條“河清岸綠，魚翔淺底”的生態之河。