新建防洪堤设计及运行管理措施浅析

丛 野 邓君承

（江西省赣西土木工程勘测设计院 江西 宜春 336000）

1 金瑞河新田段概况

金瑞河段属山溪性河流，河道弯曲、洪水暴涨暴落，两岸地势低洼、现状基本无堤，河岸抗冲能力低，现有防洪标准仅约5年一遇；再加上受两岸乱填、乱弃以及部分房屋、桥梁、陂坝等阻水涌水的影响，现状河道宽窄无序，河岸杂草丛生，局部河岸冲刷崩塌、河道淤塞，致使汛期排洪不畅，两岸村镇及农田经常遭遇洪水侵袭，损失惨重；而无雨旱季，河道干涸、污臭水横流。新田镇防洪工程河道宽约30m～50m，需整治河段长6.7km，现状河道均为天然河道。

工程保护区内保护面积5km2，保护耕地0.5万亩，保护新田集镇，脚寮等村庄人口0.3万余人，保护区内近年年均国民生产总值0.2亿元，农业总产值0.16亿元，财政总收入1800万元，农民人均纯收入达4230元。为提高沿河区域的抗灾能力，拟对河段的集镇段采用新建防洪墙方案，对地形开阔河段采用新建防洪堤方案。

按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)及《堤防工程设计规范》（GB50286-98），确定新建堤防为Ⅴ等工程，5级堤防，堤防设计防洪标准为防御十年一遇洪水。

2 防洪堤设计

2.1 防洪堤布置原则

新建防洪堤的堤线布置应根据防洪规划、地形、地质条件，结合现有及拟建建筑物的位置、施工条件及征地拆迁、文物保护、行政区规划因素，经技术经济综合比选确定。新田镇防洪工程堤线布置原则为：

（1）堤线应与河势流向相适应，并与大洪水的主流线大致并行。

（2）堤线应力求平顺，各堤段平缓连接，避免采用折线或急弯。

（3）堤线应尽可能布置在压占耕地少、拆迁房屋及建筑物少的地带，以利于防汛抢险和工程管理。

（4）堤防工程应尽可能利用现有堤防和有利地形，修筑在土质较好，比较稳定的滩岸上，留有适当宽度的滩地，尽可能避开软弱地基、古河道、强透水地基。

（5）各堤段根据具体条件，分别采用不同堤型，在堤型变换处设置渐变段，并处理好不同堤型堤段的结合部位的工程连接。

2.2 防洪高程确定

根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98)堤顶高程应按设计洪水位加堤顶超高确定，堤顶超高应按下式计算确定：

式中，Y——堤顶超高，m；

R——设计波浪爬高，m，可按规范附录C计算确定；

e——计算风壅增水高度（m），可按规范附录C计算确定；

A——安全加高，m，按规范表2.2.1确定。查表得A=0.5m。

2.2.1 平均波高及平均波长计算

波浪的平均波高、平均波周期、平均波长按下列公式计算：

V——计算风速，m/s，设计波浪的计算风速采用历年汛期最大风速平均值的1.5倍；

F——风区长度，m；

表1 堤顶高程计算结果表

D——水域平均水深，m；

G——重力加速度，9.81m/s2；

L——平均波长，m；

2.2.2 风壅水面高度计算

风壅水面高度可按《堤防工程设计规范》中公式(C.2.1)计算。

式中，e——计算点的风壅水面高度，m；

K——综合摩阻系数，K=3.6×10-6；

V——设计风速，按计算波浪的风速确定；

F——由计算点逆风向量到对岸的距离，m；

D——水域的平均水深，m。

β——风向与垂直于堤轴线的法线的夹角（度），β=0°；

2.2.3 波浪爬高计算

当m＝1.5～5.0时，波浪爬高可按《堤防工程设计规范》中公式(C.3.1-1)计算。

式中，RP——累积频率为P的波浪爬高，m；

K△——斜坡的糙率渗透性系数，根据表C.3.1-1查得 K△=0.9；

KV——经验系数，按表C.3.1-2查得Kv=1.12；

KP——爬高累积频率换算系数，可按表C.3.1-3确定，对不允许越浪的堤防，爬高累积频率宜取2%，即KP=2.07；

M——斜坡的坡度系数；

L——堤前波浪的波长，m。

当m＜1.25时，波浪爬高可按《堤防工程设计规范》中公式(C.3.1-2)计算。

式中，RP——累积频率为P的波浪爬高，m；

K△——斜坡的糙率渗透性系数，根据表C.3.1-1查得 K△=0.8；

KV——经验系数，按表C.3.1-2查得Kv=1.12；

KP——爬高累积频率换算系数，可按表C.3.1-3确定，对不允许越浪的堤防，爬高累积频率宜取2%，即KP=2.07；

R0——系数，按表C.3.1-4查得R0=1.3；

M——斜坡的坡度系数；

L——堤前波浪的波长，m。

堤顶超高计算结果见表1。

根据堤防工程设计规范，本工程防洪堤（墙）超高取0.8m。

2.3 防洪堤布置

新建防洪堤布置在新左0+841.000～1+122.480、新右 0+510.000～0+908.25、新右1+303.000～2+390.310、新右 2+649.000～2+800.000，总长 1.92km。

新建防洪堤为均质土堤结构，设计堤顶宽度4.0m，临水坡为1∶2.5，背水坡为1∶2.0，设计堤顶高程为所在堤段的设计洪水位加0.8m。

3 土料及堤身土方填筑要求

据料场勘探结果，汉塘里及都溪下山坡处土料场粘土料约50×104m3，平均运距5km，两个料场的土料质量能满足土堤填筑要求，储量满足整个堤线作均质粘土堤用量要求。

新老土结合必须疏松表土层，并清除杂草等物，并须控制在最优含水量附近逐层夯压密实，要求填土压实度不小于0.90，设计渗透系数：K≤1.0×10-4cm/s。每层土料摊铺前，应将已压实的底部填土刨毛；填筑面应平整，无凹盆，并略向外侧倾斜，以利于雨水排出；雨天施工按规范和有关规定进行，雨前即先将表层土用光碾碾一遍，防止雨水渗进松土层，雨后将浸湿土层处理后方可继续填筑。

根据实测断面资料，按土堤设计断面与现状断面的差值，平均每100m一个断面，分堤段计算堤身土方填筑量和清基土方量。新建土堤长1.92km。主要工程量为：清基土方1.69×104m3，堤身粘土填筑 7.83×104m3。

4 运行管理设施

4.1 工程观测设施

根据《堤防工程管理设计规范》（SL171—96）的有关规定，结合堤防出险情况、地质勘探成果、水文气象条件、地形地貌及管理运用条件，本段新建防洪工程的观测项目包括：

（1）水位观测

水位是最基本、最直接相关的监测项目，结合其它观测断面同时考虑水位变化、穿越堤工程部位，本着合理布局、方便管理的原则进行，设计罗城堤水位观测点3个，水位观测点具体位置可根据实际情况确定。

（2）其它观测项目

汛期对堤岸防护工程区的近岸及其上下游的水流流态变化进行观测，了解水流变化趋势，监测工程防护效果。

河势变化、崩岸及波浪观测。

鼠洞、白蚁窝等隐患探测。

4.2 安全维护设施

（1）生物工程

新田镇防洪工程兴建后，需要增加防浪林、护堤林带及草皮护坡等项目。

（2）维护设施

为加强新田镇防洪工程的维护、维修，需增加一些小型机械，如隐患探测仪、小型翻斗车、除草机、灭虫机等。

（3）其它

其它管理设施包括里程牌、标志牌、护栏、警示牌、界碑和界标、护堤屋（兼作防汛哨所）、交通管理标志牌及拦车卡等。

沿堤防工程全程，从起点到终点，依次设千米里程碑及百米断面桩。沿堤建造的堤岸防护工程和工程观测设施的观测站或观测剖面，设立统一的标志牌和护栏，并进行统一编号。有血吸虫等地方病疫区，设立警示牌。同时按行政区划设置界碑和界标。护堤屋建造在堤防背水侧适当位置的平地上。同时在堤防工程沿线与交通道路交叉的道口，设置交通管理标志牌和拦车卡。

5 结语

防洪堤防工程关乎沿河人民生命财产安全，是关系民生的大事，是一项综合性的社会服务工程。金瑞河新田段防洪堤工程将使新田镇段形成一个较为可靠的防洪体系，确实提高新田镇的整体防洪能力。另外，为了加强防洪工程设施的管理，使管理适应城市防洪的需要，还建议后期设置专职的工程管理机构，建立健全各项规章制度和岗位责任制。陕西水利