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淺談吉安縣油田鎮(zhèn)防洪綜合整治工程設(shè)計

2019-12-19 07:41:48李騰飛
陜西水利 2019年11期
關(guān)鍵詞:干砌石吉安縣卡口

李騰飛

(江西省吉安縣水利局,江西 吉安 343100)

0 引言

小流域的氣候環(huán)境、水文特點(diǎn)決定了治理的特殊性,流域防洪任務(wù)仍然是小流域治理的根本與核心。傳統(tǒng)治理措施十分單一,導(dǎo)致治理效果不明顯,并且破壞了原有的生態(tài)岸線和地形地貌,同時片面的采取硬化措施往往會造成綠化面積減少,土壤截蓄雨水的能力下降,使徑流系數(shù)提高,增加了河道的洪澇風(fēng)險。為達(dá)到人防與技防相結(jié)合的目的,防洪治理通常采用護(hù)岸防洪、堰壩防洪、水庫調(diào)蓄、防洪監(jiān)測和防洪預(yù)警等工程與非工程措施。

根據(jù)《江西省重點(diǎn)中小河流治理實(shí)施方案》,吉安縣油田鎮(zhèn)確定了綜合防洪治理項(xiàng)目,河道治理方案以河道疏浚、卡口清障,維護(hù)、穩(wěn)定現(xiàn)有河型、河勢為主,對全河段進(jìn)行清淤清障、岸坡規(guī)整、加固岸坡。項(xiàng)目始終以生態(tài)保護(hù)為主線,保護(hù)油田圩鎮(zhèn),統(tǒng)籌采取相關(guān)措施,提升工程經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

1 基本現(xiàn)狀

1.1 工程現(xiàn)狀

油田鎮(zhèn)防洪工程位于吉安縣同江上游,流域地形以丘陵盆地為主,森林植被較好。流域內(nèi)水系發(fā)達(dá),河道蜿蜒曲折,河底寬20 m~25 m。流域內(nèi)多年平均降水量1540 mm,多年平均蒸發(fā)量為1050 mm。整治河段末端控制斷面集水面積328 km2,工程區(qū)段河床縱坡降約為1/1170。工程河段內(nèi)屬高丘區(qū)河流,其河道平面形態(tài)為彎曲型,曲折多變,沿程寬窄相間,急彎卡口多,岸線和床面極不規(guī)則;河床縱剖面較陡,床面起伏大,存在多個折點(diǎn)。岸坡土質(zhì)大都為砂壤土,表層有耕作土和人工填筑土,抗沖能力較差,兩岸農(nóng)田耕地和房屋經(jīng)常遭到淹沒和沖毀,部分河段已逼近居民住房,威脅當(dāng)?shù)厝罕姷纳敭a(chǎn)安全。

1.2 工程建設(shè)的必要性

油田鎮(zhèn)為沿同江河右岸建設(shè)的集鎮(zhèn),集鎮(zhèn)地勢低洼,大部分河岸不滿10年一遇防洪要求,每年汛期洪澇成災(zāi),圩鎮(zhèn)被淹,居民生活受洪水困擾頻繁,內(nèi)外交通受阻;河床床面起伏大,彎灘相間,沖刷與淤積交替;河道急彎卡口多,河勢不穩(wěn),阻水、卡水現(xiàn)象普遍,河岸迎流頂沖,急流傍岸,岸線受沖嚴(yán)重,岸坡陡峻,崩岸現(xiàn)象屢屢發(fā)生。為保障人民群眾生命財產(chǎn)的安全,提高城鎮(zhèn)防洪減災(zāi)能力,保障區(qū)域防洪安全和糧食安全,促進(jìn)鄉(xiāng)村振興建設(shè),支撐區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展,建設(shè)吉安縣油田鎮(zhèn)防洪工程是非常必要的。

2 工程總體設(shè)計

為達(dá)到河道治理效果,以河道疏浚、卡口清障,維護(hù)、穩(wěn)定現(xiàn)有河型、河勢為目的,油田鎮(zhèn)防洪工程整體設(shè)計思路為疏浚、清除河道卡口的障礙;對迎流頂沖及急流傍岸河段開展護(hù)岸及建設(shè)水坡的附屬工程。結(jié)合油田鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃需求,工程建設(shè)以河道疏浚、河道護(hù)岸、水陂加固為主,保護(hù)油田鎮(zhèn)圩鎮(zhèn)防洪安全。

吉安縣油田鎮(zhèn)防洪工程防護(hù)區(qū)為圩鎮(zhèn),主要保護(hù)1個鄉(xiāng)鎮(zhèn),保護(hù)人口0.7萬人,保護(hù)面積0.5萬畝。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201-2014)、《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB 50286-2013),河道及堤防工程設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇(P=10%)。工程為Ⅴ等,主要建筑物為5級,臨時建筑物級別為5級。設(shè)計枯水位采用12月至次年2月多年平均枯水位。

工程河岸治導(dǎo)線基本沿河岸布置,與河勢相適應(yīng),不侵占河道行洪斷面,寬度基本保持現(xiàn)狀河槽寬,治導(dǎo)線岸坡不陡于1∶2。

2.1 河道疏浚工程設(shè)計

河道曲折多變,沿程寬窄相間,急彎卡口多,岸線和床面極不規(guī)則,沖刷崩岸與淤積共存,影響河道行洪。本次設(shè)計結(jié)合整治河道范圍內(nèi)河床實(shí)際淤積,分段進(jìn)行疏浚,疏浚以機(jī)械為主,人工為輔,疏??傞L度為6042 m。重點(diǎn)對以下河段進(jìn)行整治:①修整沙洲,消除卡口;②對河床淤積較嚴(yán)重且縱坡不平順河段進(jìn)行重點(diǎn)清淤,調(diào)整底坡;③重點(diǎn)對河道彎曲段凸岸側(cè)淤積嚴(yán)重的河段進(jìn)行清淤;適當(dāng)對不平順河道沼澤化河灘進(jìn)行規(guī)整,增大過水?dāng)嗝婷娣e;④散點(diǎn)清淤。其余河段有較多散落的堆積物等,進(jìn)行散點(diǎn)清淤。部分河段河槽大于或基本滿足設(shè)計河道橫斷面要求,或一側(cè)河岸岸坡不陡于1∶2,雖然河床不太規(guī)整,河床已淤的較小面積與洪水期大的行洪面積相比,可以忽略不計。天然河床已沖淤平衡,不對其進(jìn)行人工疏浚整治。

2.2 河道護(hù)岸設(shè)計

油田鎮(zhèn)大部分河岸未進(jìn)行人工整治,在水流長期沖刷作用下,逐步形成緊靠堤腳的深水河槽,河水直沖堤腳,汛期風(fēng)猛浪高,風(fēng)浪直接破壞河岸坡腳,致使沿江岸坡塌岸嚴(yán)重,形成直立陡岸。對河道用干砌石進(jìn)行護(hù)岸。

2.2.1 干砌石護(hù)坡厚度計算

說是機(jī)遇,是因?yàn)檎麄€行業(yè)高端化轉(zhuǎn)型的提速,推動了市場準(zhǔn)入門檻的大幅提升,一些低端產(chǎn)品、山寨品牌被快速淘汰,而它們空出來的市場份額,則成為了有實(shí)力的龍頭企業(yè)新的市場增長空間。同時,急速變革的市場,也刺激消費(fèi)需求的多元化、理性化,賦予了市場更大的增長潛力和想象空間,廚電企業(yè)擁有了更廣闊的發(fā)展平臺。長遠(yuǎn)來看,步入調(diào)整期的廚電市場,為行業(yè)巨頭的誕生提供了更多的契機(jī)。

干砌石護(hù)坡厚度按《碾壓式土石壩的設(shè)計規(guī)范》(SL 274-2001)計算,見下式:

式中:D為塊石的換算球形直徑,m;Kt為隨波率變化的系數(shù),查表取值 1.4;ρk為塊石密度,t/m3;ρw為塊石密度,t/m3;m為坡率;hp為累積頻率為5%的波高,m;t為護(hù)坡厚度,m。

因Lm/hp>15,取t=1.82D/Kt。

經(jīng)計算,干砌石護(hù)坡厚度t=0.28 m。參照其它工程經(jīng)驗(yàn)及滿足施工要求,取0.3 m。

2.2.2 護(hù)岸工程砂卵石反濾層厚度的確定

參照已建工程經(jīng)驗(yàn),干砌石下反濾層厚度為0.15 m。

2.2.3 護(hù)岸工程上、下限的確定

式中:Δhp為從河底算起的局部沖深;α為水流流向與岸坡交角,α=50°;m為防護(hù)建筑物迎水面邊坡系數(shù),m=2;d為坡腳處土壤計算粒徑,d=1 cm;VJ為水流的局部沖刷流速,m/s;Q為設(shè)計流量,m3/s;W為原河道過水?dāng)嗝婷娣e,m2;Wp為河道縮窄部分的斷面面積,m2。

本河段設(shè)計洪水時,水流平均速度為1 m/s~1.8 m/s,取1.8 m/s,經(jīng)計算得:Δhp<0。根據(jù)全省經(jīng)驗(yàn),本工程護(hù)岸固腳下限置于河床最大沖刷線0.5 m以下。交通橋下游擋墻下限置于河床最大沖刷線1 m以下。

2.2.4 干砌石護(hù)岸的標(biāo)準(zhǔn)斷面

干砌石護(hù)岸的標(biāo)準(zhǔn)斷面為:先將陡于1∶2的岸坡削成1∶2邊坡,局部坑洼回填混合砂卵石。干砌石厚0.3 m,其下設(shè)砂卵墊層厚0.15 m。封頂為干砌石,寬1 m,厚0.3 m。

2.3 附屬工程水陂設(shè)計

2.3.1 陂堰過流能力

陂堰過流能力按堰流計算,見下式:

式中:b為溢流堰每孔凈寬,按溢流堰總寬61.6+2=63.6 m;H0為堰上總水頭,m;m為自由溢流流量系數(shù),本設(shè)計按Ⅲ型折線堰的流量系數(shù)取值,m=0.378;σs為淹沒系數(shù),按克-奧型低堰取值,均有hs/H0<0.5,σs=1;σc為側(cè)收縮系數(shù),σc=1;n為孔數(shù),n=1;Q為流量,m3/s。

2.3.2 消能防沖計算

收縮斷面水深hc按下式計算:

式中:E0為上游總水頭,m;φ為流速系數(shù),取0.8;q為單寬流量,m3/(s·m);g為重力加速度,m/s2。

2.3.3 穩(wěn)定計算

閘壩抗滑穩(wěn)定按抗剪公式進(jìn)行計算,見下式:

式中:K為抗剪計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù),要求基本組合時K≥1.05;f為根據(jù)工程地質(zhì)提供的設(shè)計參數(shù),壩基砼與建基面的抗剪摩擦系數(shù)取0.40;∑W為作用于計算截面以上壩體的全部荷載(包括揚(yáng)壓力)對滑動平面的法向分值,104N;∑P為作用于計算截面以上壩體全部荷載對滑動面功向分值,104N。

水陂由多種閘堰組成,平面上似異形堰,經(jīng)設(shè)計計算,溢流堰堰體為圓角折線型堰體(Ⅲ型),為20%埋石C20砼,堰寬64 m,堰頂高程40.70 m,頂寬1 m,上游圓角半徑為0.25 m,下游圓角半徑0.8 m,堰與消力池連接圓弧半徑1.25 m,頂圓弧與底圓弧間為直線連接,底面深入巖層,底高程為36.00 m,底寬4.5 m,底部上游外伸1.0 m,上游面高程38.00 m為折坡點(diǎn),以上為1∶0,以下為1∶1;控制段邊墻為20%埋石C20砼,頂高程42.92 m,底高程為36.00 m。

3 結(jié)論

(1)小流域防洪具有特殊性,洪水期間會有短時間的暴漲暴落,若不能很好運(yùn)用其特點(diǎn),可能導(dǎo)致小流域范圍內(nèi)民眾財產(chǎn)受到損毀,生命受到威脅[1]。因此,生態(tài)小流域治理應(yīng)將工程措施與非工程措施結(jié)合,形成小流域防洪的安全網(wǎng)。

(2)吉安縣油田鎮(zhèn)防洪綜合整治工程,針對河道流域特點(diǎn),采取疏浚、河岸護(hù)理和水坡重建等措施,發(fā)揮聯(lián)動綜合效益,使各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均滿足工程經(jīng)濟(jì)評價合理性的要求,具有較好的防洪效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益。

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