趙家壩堤防及河道整治設計探討

許朝友

（思南縣水務局，貴州銅仁 565100）

1 概述

燈油壩片區位于思南縣東南部，距縣城8km，包括孫家壩鎮和邵家橋鎮的燈油壩、孫家壩及趙家壩3 個小區域，規劃面積15.7km2。地理坐標為東經 108°15′00″~108°15′30″，北緯 27°54′02″~27°51′30″之間。其中，燈油壩區域包括牌坊村、石門坎村、雙紅村、毛坡頭村、街上村和葛臘寨村等部分村民組，趙家壩區域包括大面山村、全江村、堆上村、石家寨村和官坡村等部分村民組。該片區已建有廣宇水泥廠、漢信混凝土攪拌站、南塑包裝廠和220kV 思南變電站等項目，規劃占地500 畝的思南石材城已開工建設。

2 河道、堤防狀況及存在的主要問題

清渡河發源于梵凈山南麓，流經纏溪、凱旺，在天橋鄉東北約2km 處入境，過天橋電站、冉泗塘、黃蠟洞、花灘子至趙家壩匯入烏江，河道總長54km，流域面積492km2，總落差103m。本次工程段位于清渡河匯入烏江的匯合處。

3 堤防及河道整治設計

3.1 河道、堤防線路布置及堤距選擇

3.1.1 堤線布置方案

清渡河常水位高程為365.00m，據此在365.50m 高程上設置親水平臺，平臺最小寬度按3m 控制。左岸由石家寨起向清渡河與烏江匯合口延伸，堤長共1075m；右岸分兩段，由石家寨起向清渡河與烏江匯合口延伸，在0+696 漁溪溝匯入處分開。上游段長696m，下游段長335m。右岸設置4 處堤頂到親水平臺的梯步，左岸5 處，每處梯步寬4m。堤頂寬3m，堤背為規劃建設用地紅線。

3.1.2 堤距確定

清渡河段：由于受河兩岸規劃道路的用地紅線控制，故不進行比較，沿道路紅線布置堤防，堤距在110~210m 之間。

漁溪溝：主要是疏浚工程，以滿足過流能力來控制河道寬度，其底寬為7.0m。

3.2 河道與堤防縱、橫斷面

本次治理清渡河河床縱坡采用原河道天然比降7.42‰，漁溪溝采用比降為2.1‰。

清渡河石家寨防洪堤工程保護圈為燈油壩片區，現狀河谷下切較深，根據以上原則，堤型主要確定為土堤護坡結合重力式、土堤護坡、仰斜式三種型式。

3.3 河道清障規劃

本次設計疏浚工程主要集中在清渡河支流漁溪溝，疏浚長度為3.4km，疏浚工程量為10.68 萬m3。

3.4 治理河段設計水面線

3.4.1 沙沱電站回水影響

距離項目區下游100km 處的烏江上有一座已建的沙沱電站，根據烏江沙沱電站水庫淹沒處理范圍成果表可知，沙沱電站P=5%頻率下洪水的尖滅點在老鷹巖，而老鷹巖位于本工程下游21km，所以在P=5%頻率洪水下本工程項目區不受沙沱電站回水的影響。

3.4.2 洪水水面線

根據測量人員提供的實測斷面及水工布置后的斷面，用伯努利方程，分析計算出本次治理河段整治前后的水面曲線，其成果見式（1）。

伯努利方程式中：V1-下、上斷面水位，m；V2-下、上斷面流速，m/s；Q-斷面流量，m3/s；A-兩斷面過水面積均值，m2；R-兩斷面水力半徑均值；ΔL-兩斷面間距，m；ξ-水頭損失系數（0-1）。

（1）清渡河段。

本工程區位于清渡河匯入烏江的匯口處，故受到烏江設計洪水回水的影響，本次設計采用烏江S1 斷面作為計算水面線的起算斷面。

根據調查的河床糙率及查《天然河道糙率表》得出整治前清渡河段的糙率系數為0.044～0.048；根據水工人員設計的河道治理方案，整治后，河道的糙率系數為0.044～0.047。

治理后新修一座清渡河中橋，計算成果表明，本次治理河段工程實施后，較天然河道洪水水面線P=5%洪水位上升了0.09～0.1m 不等，治理前后過水斷面變化不大，加之治理段處理烏江回水范圍內，受烏江洪水影響大，故治理前后水位波動是合理的。

（2）漁溪溝段。

根據調查的河床糙率及查《天然河道糙率表》得出整治前河道的糙率系數為0.048～0.05；根據水工人員設計的河道治理方案，整治后，斷面采用草皮護坡，河道的糙率系數為0.046～0.048。

計算成果表明，本次治理河段工程實施后，較天然河道洪水水面線P=20%洪水位下降了1.48～3.82m 不等，根據水工布置的斷面，整治后該段河床向下降了0.84～4.89m，過水斷面面積增加，糙率減小，故水位下降是合理的。

3.5 堤頂高程

根據《堤防工程設計規范》（GB 50286—98）第6.3.1 條規定：堤頂高程按設計洪水位加堤頂超高確定。堤頂超高值按式（2）計算：

式中：Y-堤頂超高，m；R-設計波浪爬高，m；e-設計風壅水面高度，m；A-安全加高，m，按規范表 2.2.1 規定，5 級堤防 A=0.3m。

3.5.1 風浪要素及堤頂超高

精密度：取同一稻谷，進行葉黃素提取，連續測定6次，計算出葉黃素提取量的RSD為0.25%，表明精密度良好。

風浪要素計算：

式中：F-風區長度，m；d-水域的平均水深，m。

式中：e-計算點的風壅水面高度，m；K-綜合摩阻系數，取k=3.6×10-6；V-設計風速，按計算波浪的風速確定；F-由計算點逆風向量至對岸的距離，m；d-水域的平均水深，m；β-風與垂直于堤軸線的法線夾角；波浪爬高計算（當 m=1.5～5.0 時）見式（5）：

式中：RP-累積頻率為P 的波浪爬高，m；R0-無風情況下，光滑不透水護面時的爬高值，m；KΔ-斜坡的糙率及滲透性系數，查表 C3.1-1，取 KΔ=0.78；Kv-經驗系數；Kp-爬高累積頻率換算系數；m-斜坡率—堤前波浪的平均波高，m；L-堤前波浪的波長，m。

3.5.2 安全加高A

根據《堤防工程設計規范》，清渡河防洪標準為20 年一遇，4級堤防，不允許越浪的堤防工程，安全加高A=0.6m；漁溪溝按5年一遇設計，5 級堤防，屬于允許越浪的堤防工程，安全加高A=0.3m.

3.5.3 堤頂超高

表1 清渡河堤頂超高計算

3.5.4 設計洪水位和設計堤頂高程

清渡河設計洪水標準采用20 年一遇，根據上表計算出的堤頂超高，考慮到和思南縣的總體規劃相結合，堤頂高程定為381.8m。漁溪溝為疏浚工程以原地面滿足超高為準。

4 堤防及河道整治建筑物方案比較

堤防基礎設計：

沖刷深度計算（以0+1000 斷面為例）：

根據《堤防工程設計規范》（GB 50286—98），水流平行于岸坡產生的沖刷按式（7）計算：

式中：hB-局部沖刷深度，從水面起算；hp-沖刷處的水深，以近似設計水位最大深度代替；Vcp-平均流速，m/s；V允-河床面上允許不沖流速（m/s），經現場勘察，V允=1.0m/s；n-與防護岸坡在平面上的形狀有關，一般取

經計算（1#堤樁0+100 斷面）局部沖刷深度為hB=0.32m，結合堤防規范（GB 50286—98）及相關規范規定，河堤基礎埋深不應小于0.8m。

5 結論

（1）思南縣清渡河趙家壩石材城段堤防工程，是一項公益性很強的工程：①提高了抵御洪災的能力，改善了群眾的生存條件；②工程建設必牽動著當地的經濟發展，促進社會穩定，更好地構建和諧社會，推進思南縣工業園區的建設。

（2）該工程總投資2528.1 萬元，工程效益明顯，經濟合理，工程建設難度不大，技術要求不高，可操作性強，建設條件有利，工程建設十分可靠。所以，該項目的建設是非常必要，且勢在必行的，建議工程早日動工。