某河道防洪治理工程設計要點

徐佩劍

（中及御龍建設有限公司，河南 南陽 473000）

1 工程概況

潦河發源于伏牛山南側余脈的九里嶺，自北向南流經臥龍區安皋鎮、潦河鎮、陸營鎮、英莊鎮、新野縣歪子鎮，至樊集鄉匯入白河，全長約102 km，新野縣段全長10.50 km。

河道治理工程樁號為0+130～1+125，長995 m。該段河道整體比較順直，局部呈“S”型，河谷坡度緩，較平坦，呈“U”型谷。一般河槽寬約40～60 m，深3～6 m。河床兩岸地勢較平坦，左岸岸頂高程103.00～106.30 m，右岸103.30～106.20 m，河底高程94.30～96.80 m。河床平整度差。屬北亞熱帶地區，年平均降水量755.10 mm。

潦河防洪標準10年一遇。防洪工程V等，主、次要和臨時建筑物5級。護岸工程的合理使用年限為30年。

2 防洪水位確定

2.1 河道水面線計算原理及方法

①河道水位基本方程。恒定非均勻漸變流能量方程為：

②水位推算方法。運用水面線基本方程式，并將河道劃分為適宜計算河段后，水面線推算即可逐段由下游向上游推算。

2.2 建筑物壅水

2.2.1 水位低于橋板下緣按堰流計算

式（3）～（5）中：μ——流量系數，μ=μ1·μ2；μ1——與橋進出口有關的流量系數；μ2——與橋墩形狀有關的流量系數；ω——過水斷面面積；Q、ΔZ——橋下過流流量及上游水位壅高值。

2.2.2 水位高于橋面分為孔流和堰流兩種情況

首先判斷流態為孔流或堰流，橋下凈空為e，上游水深H，若e/H<0.65，則橋下為孔流，橋上部分按寬頂堰流，若e/H>0.65，則橋下的過流仍為堰流，過水面積扣除橋板梁所占的面積，按式（2）計算。

橋下孔流時采用公式：

式（3）～（5）中：m孔——孔流量系數，m孔=0.6－0.18e/H；σS——淹沒系數，由ΔZ/H、e/H查圖求得；B——橋孔總長度；b——橋引橋長度，HX橋上堰流水深，hs橋下堰上水深。σc——由hs/Hx查淹沒系數表。

試算Ho求得與Q 相應的ΔZ，即為橋的壅高值。工程范圍內潦河涉水建筑物為G55高速橋、鄭萬高鐵橋。

2.3 河道水面線起始水位確定與水面線推算成果

①起始水位確定。此次起始斷面選用治理段下游400 m處，樁號1+800，起始水位采用已批復實施的南陽市臥龍區潦河英莊鎮北高營至前英莊段河道治理工程中該處10年一遇水位103.67 m。②水面線推算成果。運用水面線基本方程，并將河道劃分為適宜計算河段后，由下游向上游逐段推算。水面線推算采用百圖軟件程序計算。現狀河道主槽糙率可取0.032，灘地糙率取0.04；設計河道主槽糙率可取0.03，灘地糙率取0.038。計算結果此略。

3 清障工程設計

按照《水利部辦公廳關于開展全國河湖“清四亂”專項行動的通知》相關標準和有關要求，積極開展“清四亂”整治活動，對清除的廢棄物及垃圾進行妥善處置，逐步退還河湖水域生態空間，恢復河流水系自然面貌。

潦河清障工程主要為河道廢棄橋梁，位于樁號1+020，其通行功能已由樁號1+055 丘莊橋替代。廢棄橋梁基礎為灌注樁，橋板為鋼筋混凝土簡支板，橋長50 m，寬2.20 m，單跨8.30 m，共6跨，拆除鋼筋混凝土量為211.60 m3。

4 疏浚工程設計

4.1 設計原則

①安全性：遵循河道演變規律，做到因勢利導，滿足河道行洪安全的要求。②穩定性：疏挖區根據綜合治理工程總體布局合理確定，疏挖后使河槽和岸線保持穩定。③一致性：疏挖斷面設計應充分考慮上下游銜接的一致，不盲目擴大或縮窄河道。④協調性：根據實測的河道縱橫斷面資料，保證已建橋梁橋墩不懸空，保證滿足常水位對河道景觀的要求并結合現狀河段比降而定。

4.2 疏浚內容

此次潦河馮莊段治理工程對樁號0+300～1+125段河道進行疏浚，疏浚河道長825 m，平均疏浚深度1 m，疏浚土方5.31萬m3。

為保證現狀涉河建筑物的安全，對于涉河建筑物上下游50 m范圍內不進行疏浚。

4.3 砂石處置

河道疏浚產生的砂石資源，按照有關法律法規和水利部《河道采砂管理指導意見》處置。工程施工時，項目建設業主與中標施工單位簽訂砂石接管協議；招標文件中明確：砂石資源交由交縣政府及相關部門進行公開依法處置，確保國有資產交易“公開、公正、規范”。

5 護岸工程設計

5.1 設計原則

①岸線盡量利用現有滿足要求的護岸。②左右岸兼顧，盡量保證河道自然形態。③岸線布置盡量平順連接。④修建護岸工程制止洪水淘蝕灘地，解決水土流失、植被破壞問題。

5.2 現狀及險情

潦河彎多岸陡，多處存在凹岸頂沖現象；潦河洪水期水流具有陡漲陡落的特點。水位上漲時，水勢兇猛，對河岸破壞性較大；此時若雨水較多，在雨水浸泡和河水沖刷雙重作用下極易形成塌岸，特別是土質較差的迎流頂沖段，崩岸更為嚴重。枯水期，在地下水形成的動水壓力及彎道水流作用下，岸坡坍塌也較為嚴重。查勘潦河馮莊村段，選取樁號0+130～1+125段河道右岸新建護岸長995 m進行工程防護。

5.3 護岸設計的方案比選

①現澆混凝土護岸。現澆C20 混凝土護坡厚12 cm，其下粗砂墊層厚10 cm。混凝土護坡板縱橫向每隔2 m 設分縫，縫填聚乙烯閉孔泡沫板。每塊板中部設1 孔Φ110 mmPVC 排水管，管后設50 cm×50 cm土工布（400 g/m2）包扎，并設碎石反濾包。岸頂設50 cm×60 cm 漿砌石壓頂，坡腳設Mu60M7.5 漿砌石護腳，頂寬40 cm，底寬90 cm，埋深1.50 m，護腳外側設3 m寬40 cm 厚雷諾護墊水平防沖鋪蓋。②漿砌石護岸。漿砌石厚30 cm，下部粗砂墊層厚10 cm，底部鋪設400 g/m2土工布一層。岸頂設50 cm×60 cm 現澆C20 混凝土壓頂，坡腳設Mu60M7.5漿砌石護腳，頂寬40 cm，底寬90 cm，埋深1.50 m，護腳外側設3 m寬40 cm厚雷諾護墊水平防沖鋪蓋。③雷諾護墊護岸。30 cm 厚雷諾護墊，下設碎石墊層及400 g/m2土工布。岸頂設50 cm×60 cm現澆C20 混凝土壓頂，坡腳設Mu60M7.5 漿砌石護腳，頂寬60 cm，底寬110 cm，埋深1.50 m，護腳外側設3 m 寬40 cm 厚雷諾護墊水平防沖鋪蓋。④膜袋混凝土護岸。采用15 cm厚矩形膜袋混凝土護坡，下設400 g/m2土工布。岸頂設50 cm×60 cm現澆C20混凝土壓頂，坡腳設6 m寬25 cm厚鉸鏈型膜袋護腳。以上4類護岸型式的優缺點對比表此略。

綜合比較，現澆混凝土護岸造價最低，但砂層內滲水不易及時排出，易使板塊隆起，排水失效時岸坡易破壞；漿砌石護岸雖造價較低，但易損壞；膜袋混凝土施工方便，整體性好，但造價較高，生態效果差；雷諾護墊護岸造價最高，但其整體性好、排水迅速；考慮工程的長期安全運行、河道生態需求、現場地理地形條件，此次工程采用雷諾護墊護岸。

5.4 護岸設計

5.4.1 雷諾護墊護坡+格賓擋墻護坡（共120 m）

護坡型式適用于樁號0+130～0+250段河道右岸。該段護岸上部采用雷諾護墊護坡，厚30 cm，坡比1∶2，下鋪10 cm厚碎石墊層及400 g/m2土工布，岸頂設C20混凝土壓頂（尺寸50 cm×60 cm），下部為格賓網箱擋墻，高5 m，頂寬1 m，底寬5 m，下設0.60 m 厚，6 m 寬C25 混凝土底板，基礎迎水面設齒墻，埋深1.50 m。同時在護腳前增設雷諾護墊水平防沖鋪蓋（長3 m，厚0.40 m），鋪蓋下設1.10 m厚拋石。

5.4.2 雷諾護墊護坡（共875 m）

護坡型式適用于樁號0+250-1+125 段河道右岸。雷諾護墊護坡厚30 cm，坡比1∶2，下鋪10 cm厚碎石墊層及400 g/m2土工布，岸頂設C20 混凝土壓頂（尺寸50 cm×60 cm），坡腳處設Mu60M7.5漿砌石護腳埋深1.50 m，頂寬0.60 m，底寬1.10 m，迎水坡坡比1∶0.50，墻趾高0.50 m，護腳前增設雷諾護墊水平防沖鋪蓋（長3.00 m，厚0.40 m），鋪蓋下設1.10 m厚拋石。

5.4.3 安全警示牌

安全警示牌共4 個，高3.10 m，由混凝土基礎、鋼管立柱、標示板3部分組成。

6 結語

綜上所述，工程概況，推求河道洪水水面線確定防洪水位，河道防洪清障、疏浚及護岸工程設計等方面綜合設計。