惠陽區(qū)烏邊陂拆除影響與方案設(shè)計分析

何愛政

(韶關(guān)市水利水電勘測設(shè)計咨詢有限公司惠州分公司，廣東 惠州 516008)

1 烏邊陂現(xiàn)狀

1.1 項目背景

淡水河是西枝江一級支流，東江二級支流，發(fā)源于海拔944 m的深圳最高峰梧桐山，全長95.0 km，淡水河惠陽段長55.8 km，占淡水河總長度的一半以上，穿越了惠陽大半個區(qū)域，流域面積達782.9 km2，占惠陽總面積的75%，集雨面積廣闊，水量充足。

淡水河干流原有4 座攔河陂頭，從上游往下游分別為水圍陂、烏邊陂(又名西湖陂)、淡水陂和永湖陂，其中淡水陂已經(jīng)在惠陽城防工程中完成了拆除，水圍陂現(xiàn)狀已經(jīng)被洪水沖毀，現(xiàn)狀淡水河干流還有2座攔河陂，分別為烏邊陂(秋長街道轄區(qū))和永湖陂(永湖鎮(zhèn)轄區(qū))。本文以烏邊陂為例進行闡述分析[1-4]。

1.2 烏邊陂現(xiàn)狀

烏邊陂位于惠陽區(qū)秋長街道西湖村，現(xiàn)狀陂身基本完好，下游有消力池及塊石海曼，下游河道中有一小塊淤灘。烏邊陂左岸上游為農(nóng)田，左岸下游為空地；右岸為果園及草地，岸坡植被茂盛。如圖1、圖2所示為烏邊陂上、下游俯視圖。

圖1 烏邊陂上游俯視圖

圖2 烏邊陂下游俯視圖

由于烏邊陂周邊農(nóng)田大面積消失，水陂的原有功能基本喪失，但其已嚴(yán)重阻礙行洪，尤其洪水期，對上游水位有顯著的壅高，對行洪極為不利，易淹沒上游兩岸農(nóng)田及村莊；阻斷上下游連接，對魚類洄游、生物多樣性及船只通航等造成阻礙。為在近期內(nèi)能加大淡水河行洪能力，減輕強降雨對淡水河流域居民的生活影響，對烏邊陂進行拆除是十分必要和迫切的。

2 陂頭拆除影響分析

本次淡水河上陂頭拆除，設(shè)計洪水直接引用已經(jīng)批復(fù)的《東江支流淡水河流域(惠陽段)防洪排澇工程可行性研究報告》(惠州市華禹水利水電工程勘測設(shè)計有限公司，2009年)中成果。50 a一遇洪水，烏邊陂處設(shè)計洪水1100 m3/s，陂頭下游洪水位24.85 m、陂頭上游洪水位25.09 m。5 a一遇洪水，烏邊陂處設(shè)計洪水686 m3/s，陂頭下游洪水位22.48 m、陂頭上游洪水位22.78 m。施工期(10—次年3月)5 a一遇洪水，烏邊陂處設(shè)計洪水158 m3/s，陂頭下游洪水位17.97 m。本次測量時間為2019年6月上旬，根據(jù)本次測量成果，烏邊陂左右地勢較低，左岸地面高程為22.0 m，右岸地面高程21.6 m，烏邊陂上游側(cè)水位為19.4 m，下游側(cè)水位為17.7 m，上下游水位差1.7 m。

(1)陂頭拆除對水面線的影響。烏邊陂的陂頭垂直河段方向的寬度70 m(陂頂高程19.30 m)，與上下游河道主槽的平均寬度接近，現(xiàn)狀陂頭存在情況下50 a一遇、5 a一遇洪水壅水高度為0.24 m、0.30 m，現(xiàn)狀陂頭拆除可明顯降低上游河道水位。

(2)陂頭拆除對上游岸坡穩(wěn)定的影響。烏邊陂陂身現(xiàn)狀完好，其上下游水位高差依然存在，因此上游兩岸岸坡土體含水量處于飽和狀態(tài)，拆除烏邊陂后會使上游水位降低，若是水位突降，會導(dǎo)致崩岸、滑坡等不良情況發(fā)生。建議在拆除時首先應(yīng)緩慢降低上游水位，待水位基本穩(wěn)定后再拆除。

3 烏邊陂拆除方案設(shè)計

3.1 烏邊陂拆除方案比選

針對烏邊陂現(xiàn)狀地形及存在的問題，本文擬定了三種方案，分述如下：

方案一：分段拆除，一期利用在右岸破開的缺口導(dǎo)流，拆除左岸部分；二期再利用左岸已拆除部分導(dǎo)流，拆除右岸部分。每次拆除均填筑上下游圍堰，束窄河床導(dǎo)流，抽水，干地施工，拆除水陂，運走渣石，最后拆除圍堰，清場。

方案二：采用浮船作業(yè)，先將水陂拆除，降低陂前水位，再拆除護坦塊石，采用打撈船進行渣石清理。

方案三：采用鉆孔爆破拆除。在陂身鉆孔并安裝炸藥，采用爆破法施工拆除水陂。拆除完再采用打撈船進行渣石清理。

上述三個方案比較情況見表1，兩個方案典型斷面見圖3～圖5。

表1 方案比較情況

圖3 方案一典型斷面

圖4 方案二典型斷面

圖5 方案三典型斷面

通過分析，方案一，施工難度小，方便施工，施工質(zhì)量有保證，但圍堰回填及挖除工程量最大。方案二，利用浮船拆除水陂，降低水位，打撈船清理渣石，工程量最少，但在船體上破除及打撈存在不確定性，有擱淺及危及船體安全等風(fēng)險，另外水下打撈渣石，可能會清理不到位，施工質(zhì)量難以保證，同時還需增加租賃船只的費用。方案三，爆破拆除法具有不填筑圍堰直接施工，臨時工程量較小等特點，曾在三峽工程三期上游碾壓混凝土圍堰拆除中應(yīng)用過，但考慮到項目周邊環(huán)境復(fù)雜，爆破安全要求高，水下鉆孔難度大且鉆孔精度難控制等因素，本次不推薦采用該方法。綜上考慮，烏邊陂拆除選擇方案一作為本次推薦方案。

3.2 烏邊陂圍堰計算分析

(1)斷面型式。斷面型式選擇梯形斷面，頂寬暫定4 m，上下游邊坡1∶2.5，迎水面采用彩條布防滲，土包壓腳壓頂，采用土方填筑。

(2)圍堰頂高程設(shè)計。根據(jù)《水利水電工程圍堰設(shè)計規(guī)范》(SL 645—2013)，圍堰頂高程應(yīng)不低于設(shè)計洪水的靜水位與波浪高度及堰頂安全加高值之和，本工程圍堰等級為5級，安全加高取0.5 m。

本次施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用枯水期5 a一遇洪水。烏邊陂拆除，分兩期導(dǎo)流：第一期，在左岸側(cè)拆除15.0 m寬缺口加缺口右側(cè)邊上11.0 m寬的陂身導(dǎo)流，其余右岸側(cè)陂身填筑圍堰拆除陂身，則枯水期5 a一遇洪水，下游水位17.97 m、上游水位19.77 m；第二期，以右岸側(cè)一期拆除的堰體部分導(dǎo)流，導(dǎo)流寬度20.0 m，則枯水期5 a一遇洪水，下游水位17.97 m、上游水位19.33 m。

惠陽地區(qū)多年平均年最大風(fēng)速為12 m/s，圍堰前水深3.5 m，風(fēng)區(qū)長度540 m。根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB 50286—2013)，根據(jù)風(fēng)浪計算公式得波浪爬高為0.494 m。由此可得圍堰堰頂高程如下：①烏邊陂一期上游圍堰堰頂高程為20.764 m，取20.8 m。②烏邊陂一期下游圍堰堰頂高程為18.964 m，取19.0 m。③烏邊陂二期上游圍堰堰頂高程為20.324 m，取20.5 m。④烏邊陂二期下游圍堰堰頂高程為18.964 m，取19.0 m。

(3)圍堰高度。根據(jù)實測地形，烏邊陂上游現(xiàn)狀平均河底高程為16.7 m，下游現(xiàn)狀平均河底高程為17.5 m，則烏邊陂一期上游圍堰平均堰高為4.1 m，二期上游圍堰平均堰高為3.8 m，下游圍堰平均堰高1.5 m。

(4)圍堰穩(wěn)定計算。根據(jù)規(guī)范SL 645—2013規(guī)定，抗滑穩(wěn)定采用簡化畢肖普法時，利用理正巖土6.0軟件輔助計算土石圍堰的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)大于規(guī)范規(guī)定的最小安全系數(shù)。因此，圍堰斷面滿足穩(wěn)定要求。

4 結(jié) 語

隨著水利工程的不斷發(fā)展，不少早期水利設(shè)施因維護不當(dāng)出現(xiàn)各種破損情況，不僅無法起到利用水資源、保障流域水安全等作用，甚至對實際行洪安全產(chǎn)生負(fù)面影響。針對此情況，必須根據(jù)實際情況合理選擇維修重建或是拆除措施，惠陽區(qū)烏邊陂功能基本喪失，到目前已經(jīng)廢棄，但其存在又對淡水河的行洪造成了較大的影響，是淡水河干流上較大的阻水建筑物，烏邊陂拆除是十分必要和迫切的。通過合理比選烏邊陂拆除方案，加強圍堰計算分析，可保證拆除作業(yè)的有序落地，全面增強淡水河行洪能力，減輕強降雨對淡水河流域居民的生活影響。