河道堤頂兼做公路建設(shè)項目防洪評價研究

董 瑜，褚 洋

（1.棗莊市政建設(shè)集團(tuán)股份公司，山東 棗莊 277000；2.棗莊市水利勘測設(shè)計院，山東 棗莊 277000）

1 工程概況

京杭運河棗莊段二級航道整治工程（馬蘭大橋以上）應(yīng)急通道（變更）工程位于山東省棗莊市臺兒莊區(qū)、韓莊運河右堤，為2022 年山東省重大項目——京杭運河棗莊段（馬蘭大橋以上）二級航道整治工程的一部分，是該段航道的應(yīng)急救援道路。為改善堤頂?shù)缆方煌l件，緩解區(qū)域交通壓力，提升運河航道應(yīng)急救援和防汛搶險效率，需在運河堤頂建設(shè)應(yīng)急通道。馬蘭大橋以上應(yīng)急通道長24.01km，位于韓莊運河右堤堤頂，道路起點為濟(jì)寧和棗莊市界，向東沿運河右堤堤頂經(jīng)京臺高速、京滬高鐵、G206 國道、萬年閘后，在馬蘭大橋到達(dá)道路終點。應(yīng)急通道按雙向兩車道二級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，道路總寬13m、路面凈寬12.0m，對7 處不滿足路基寬度的堤防向背水側(cè)進(jìn)行拓寬，對3 座穿堤涵洞背水側(cè)接長洞身，對2 座穿堤涵洞拆除重建。堤防拓寬按照韓莊運河規(guī)劃100 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)、1 級堤防標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行建設(shè)，接長及重建涵洞設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為100 年一遇，排澇標(biāo)準(zhǔn)為5 年一遇。

2 河道基本情況

韓莊運河現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇，堤防級別為2 級，設(shè)計堤頂高程為50 年一遇設(shè)計洪水位加2.0m超高，現(xiàn)狀堤頂?shù)缆窢顩r不良，部分路段雨天泥濘無法通行。根據(jù)《沂沐泗河洪水東調(diào)南下提標(biāo)工程規(guī)劃》，擬將韓莊運河防洪標(biāo)準(zhǔn)提升為100 年一遇，采用開挖、加固堤防的方式使韓莊運河設(shè)計行洪流量達(dá)到4600～6000m3/s，韓莊節(jié)制閘下～蘇魯省界設(shè)計水位為36.01～29.20m，堤防級別為1 級，堤頂寬度8m，迎、背水側(cè)坡比1∶3，設(shè)計堤頂高程為100 年一遇洪水位加2.5m 超高。韓莊運河規(guī)劃100 年一遇洪水位不高于50 年一遇洪水位，基本與其持平。

3 防洪分析計算

3.1 下穿輔道壅水計算

本工程無臨河側(cè)堤防加寬，僅在京臺高速橋下灘地設(shè)下穿輔道占用一定的行洪斷面，對運河行洪產(chǎn)生了一定影響，需計算輔道在運河現(xiàn)狀50 年一遇和規(guī)劃100 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)下的阻水比、壅水高度等參數(shù)。下穿輔道總長1km，寬7m，沿輔道選取6 個河道斷面，采用《鐵路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》中6.4.14 公式進(jìn)行計算的各斷面阻水比為0.05%～1.53%，最大壅水高度0.02～0.63cm。

3.2 穿堤涵洞基底應(yīng)力和過流能力復(fù)核

本工程將堤頂路由防汛道路提升為二級公路，相應(yīng)汽車荷載為公路-Ⅰ級。采用緯地涵洞軟件計算復(fù)核后沿線13 座穿堤涵洞地基應(yīng)力均小于修正后的地基承載力特征值，地基承載力滿足應(yīng)急通道汽車荷載要求。

對5 座涵洞接長或拆除重建，需復(fù)核采取措施后涵洞過流能力是否滿足農(nóng)田排澇要求。根據(jù)各涵洞排澇面積，利用排澇模數(shù)法計算5 年一遇排澇流量；結(jié)合涵洞結(jié)構(gòu)尺寸和上下游水位，依據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》附錄M 判別涵洞流態(tài)并計算過流能力。經(jīng)計算，采取措施的5 座穿堤涵洞過流能力均大于5 年一遇農(nóng)田排澇流量，滿足排澇要求。

4 防洪綜合評價

4.1 與有關(guān)規(guī)劃符合性評價

本工程對韓莊運河右堤堤頂?shù)缆诽嵘脑欤瑢Φ谭辣乘畟?cè)按照1∶3 坡比拓寬，不在臨水側(cè)加寬堤防占用行洪斷面，設(shè)計路面高程高于現(xiàn)狀堤頂高程和規(guī)劃100 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)下的堤頂高程，設(shè)計道路寬度13m 大于規(guī)劃堤頂寬度8m，路基和穿堤涵洞回填土壓實度不小于0.95，滿足規(guī)劃1 級堤防壓實度要求。工程建設(shè)不占用運河行洪斷面，不影響河道行洪能力和輸水流量，符合《淮河流域綜合規(guī)劃（2012—2030）》和《沂沭泗河洪水東調(diào)南下提標(biāo)工程規(guī)劃》的要求，不影響南水北調(diào)東線二期工程的實施。

4.2 防洪標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)技術(shù)要求符合性評價

應(yīng)急通道采用二級公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，設(shè)計路面不低于韓莊運河50 年一遇和規(guī)劃100 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)下的設(shè)計堤頂高程。因此，應(yīng)急通道滿足《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-2014）中二級公路防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇的要求。

4.3 對河道行洪安全影響評價

應(yīng)急通道對韓莊運河右堤堤頂?shù)缆诽嵘脑臁⒌谭劳貙捑诒乘畟?cè)進(jìn)行，沒有在臨水側(cè)加寬堤防占用運河行洪空間，不影響運河的行洪能力。

本工程在京臺高速橋下灘地設(shè)下穿輔道，占用了一定的行洪斷面。根據(jù)壅水計算，在韓莊運河現(xiàn)狀50 年一遇和規(guī)劃100 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)下，下穿輔道各計算斷面最大阻水比1.53%，最大壅水高度0.63cm，阻水比和壅水高度均較小，故對河道行洪能力影響較小。為進(jìn)一步減少壅水影響，建議采取斷面補償措施。

4.4 對河勢穩(wěn)定影響評價

本工程對堤防拓寬均在背水側(cè)進(jìn)行，沒有改變堤防走向，堤防臨、背水側(cè)作為路基邊坡采用植草護(hù)坡和漿砌石拱形骨架防護(hù)，拆除重建的2 座穿堤涵洞洞身段按不小于1 級堤防、不小于0.95 的壓實度進(jìn)行壓實并恢復(fù)堤防原有走向，不影響運河河勢穩(wěn)定。

4.5 對堤防安全和其他水利工程影響評價

本工程對現(xiàn)狀堤頂?shù)缆诽嵘脑?，對不滿足路基寬度要求的堤段背水側(cè)按1 ∶3 邊坡進(jìn)行拓寬，堤防拓寬增大了堤身斷面，對堤坡采用植草護(hù)坡和漿砌石拱形骨架防護(hù)，有利于堤防運行安全。拆除重建的2 座穿堤涵洞需局部開挖堤防，穿堤段洞身按照1 級堤防、不小于0.95 的壓實度進(jìn)行壓實；3座背水側(cè)接長洞身的穿堤涵洞無需開挖堤防，不影響堤防運行安全。因此，工程建設(shè)不影響運河右堤運行安全。

根據(jù)涵洞基底應(yīng)力和過流能力復(fù)核，13 座穿堤涵洞地基承載力滿足應(yīng)急通道二級公路汽車荷載要求，采取措施的5 座涵洞過流能力大于5 年一遇農(nóng)田排澇流量，不影響涵洞排澇能力的發(fā)揮。因此，本工程建設(shè)對穿堤涵洞影響較小。

4.6 對水利工程運行管理和防汛搶險影響評價

本工程將堤頂?shù)缆诽嵘脑鞛闉r青路面二級公路，路面寬度由3～6m 拓寬至12m，對背水側(cè)上下堤坡道進(jìn)行混凝土硬化，優(yōu)化了堤頂交通條件，有利于車輛通行安全，提高了堤防日常巡查和防汛搶險效率，有利于堤防運行管理和防汛搶險。

本工程建設(shè)單位與河道管理單位簽訂了《應(yīng)急通道工程建設(shè)管理框架協(xié)議》。工程建設(shè)完成后堤防仍由韓莊運河水利管理局管理，負(fù)責(zé)堤防日常管理、防汛搶險，建設(shè)單位負(fù)責(zé)堤頂?shù)缆返娜粘ｐB(yǎng)護(hù)、維修和交通管制，保證道路完好。本工程建設(shè)管理方案合理，對堤防運行管理有利。

應(yīng)急通道主路穿京臺高速通道涵洞、京滬高鐵橋和G206 國道橋處道路凈空分別為4.65m、7.81m和5.55m，大于防汛搶險道路凈空4.5m 的要求，不影響防汛搶險車輛通行。

5 消除和減輕影響的補救措施

為減少下穿京臺高速橋的灘地輔道帶來的水位壅高、局部流速增大等影響，按等效替代原則在右岸灘地采取切灘補償措施，并對切灘邊坡進(jìn)行護(hù)砌。切灘范圍為輔道下堤起點至下游上堤終點，灘地長度820m，切灘寬度3m，邊坡1∶3，切灘斷面與現(xiàn)狀河槽采用10m 漸變段銜接，對河槽切灘邊坡采用30cm 厚金屬絲網(wǎng)護(hù)墊加預(yù)制C25 連拱護(hù)坡防護(hù)。

6 結(jié)語

本文根據(jù)應(yīng)急通道設(shè)計資料和河道流域情況，依據(jù)相關(guān)規(guī)范、規(guī)程，對因項目建設(shè)造成的防洪影響進(jìn)行了分析計算，綜合評價了項目在規(guī)劃符合性、河道行洪安全、河勢穩(wěn)定等方面的影響，并提出減少防洪不利影響的措施，為工程建設(shè)和許可提供依據(jù)。本工程作為堤頂兼做公路工程的典型項目，建設(shè)方案已經(jīng)水利部淮河水利委員會準(zhǔn)予行政許可，項目正在建設(shè)實施。當(dāng)前，各地堤頂兼做公路類型的涉河建設(shè)項目越來越多，為保證河道防洪安全，建設(shè)單位應(yīng)重視防洪評價工作，使項目科學(xué)、順利實施