景电二期工程防洪堤型式设计及工程布置探讨

（甘肃省景泰川电力电力提灌管理局，甘肃 景泰 730400）

景电二期伸延向民勤调水工程，水源来自黄河，通过电力提灌工程，由黄河干流取水。该工程途径马家磨沟、大靖河，在古浪县红柳湾附近横穿甘(塘)-武(威)铁路后，沿腾格里沙漠南缘向西北方向伸延，至武威市五墩附近注入红水河，经民勤县蔡旗、野马泉、新地、上案最终汇入红崖山水库。工程区地势南高北低、东高西低。工程区附近设有景泰、古浪、武威、民勤多处地面气象站，各气象站均有较长的观测资料，且观测规范，精度高。由于民勤调水工程自景电二期南北干分水闸起至红水河渠水出口，输水线路总长101.44km，以大土沟为界分为上、下两段，上段长58.52km，下段长42.92km，上段在古浪县境内，下段在武威境内。本工程的实施提高了灌区人民群众生产、生活水平，为灌区经济、社会的可持续发展创造了有利条件，虽然在施工中“三废”的影响是不可避免的，对陆地生态环境也会有一定的影响，但只要在施工过程中给予高度重视，采取有力措施，工程的建设是可行的。

一、防洪堤型式设计

（一）堤型选择

由于贴坡式护岸直接在开挖稳定边坡上进行护砌，边坡稳定性好。护砌厚度较薄，节省投资，优先选用贴坡式护岸。根据现场勘查情况，除干流东崖沟以下段外，其余河段均可采用贴坡式护岸。

由于沟道很深，且两岸台地多为耕地及民房，无法进行大开挖，则俯斜式挡墙布置时应尽量向河道内布置。根据初步布置情况，俯斜式挡墙基础宽度较大，布置后占用河道宽度很多；而仰斜式挡墙开挖量小，可充分结合墙后天然边坡，布置后占用河道宽度较少，沟道行洪能力基本不变。

根据俯斜式挡墙和仰斜式挡墙比选情况，仰斜式挡墙比较符合干流东崖沟以下段的岸坡防护要求。推荐采用仰斜式挡墙作为该段的护岸型式。

（二）护面厚度计算

混凝土护面的防护厚度采用下面公式计算：

式中：t—混凝土护面厚度（m）；

η—系数，对开缝混凝土板可取0.075，（现浇混凝土板每5m设一道横向缝）；

H—计算波浪高（m），取H5%，查表得H5%=0.245m；

rb—混凝土板的重度（kN/m3），rb=24kN/m3；

r—水的重度，取10kN/m3；

L—波长（m），L=3.33m；

B—沿斜坡方向的护面板长度（m）；

m—斜坡坡率，m=1.5。

经计算，t=0.17m。

考虑混凝土板施工因素及已建护岸工程经验，取现浇混凝土护面的厚度为：顶部为0.15m，底部为0.30m，部分河段由于堤防高度较高，护面底部厚度增大至0.35m。

（三）冲刷计算

本次计算，采用《堤防工程设计规范》中堤岸冲刷深度计算公式，对工程区河段均按P=5%设计洪水，进行冲刷深度计算。

水流平行于岸坡产生的冲刷按下式计算：

式中：hB—局部冲刷深度（m），从水面线算起；

hp—冲刷处的水深（m）；

vcp—平均流速（m/s）；

v允—河床面上允许不冲流速（m/s）；

n—与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n=1/4。水流斜冲防护岸坡产生的冲刷按下式计算：

式中：△hp—从河底算起的局部冲深（m）；

a—水流流向与岸坡交角（度）；

m—河堤迎水面边坡系数，m=0.75；

d—坡脚处土壤的计算粒径（cm），对非黏性土，取大于15%（按重量计）的筛孔直径；

Vj—水流的局部冲刷流速，对无滩地河床，按下式计算。

其中：Q—设计流量（m3/s）；

W—原河道过水断面面积（m2）；

Wp—河道缩窄部分的断面面积（m2）。

二、结构设计

根据河道行洪断面、地形地质条件，参考类似工程的经验，护岸形式主要采用贴坡式护岸和仰斜式挡墙护岸两种形式。其中干流李家窝铺上游段岸坡防护部分为贴坡式护岸，部分岸坡较低的地段采用土堤与坡式护岸相结合的形式。北干2号渡槽以下段采用仰斜式挡墙护岸，支流部分采用贴坡式护岸。

贴坡式护岸衬砌材料采用C15混凝土，护岸总高度为3.76m～7.14m，其中深弘线以上2.26m～5.14m，深弘线以下1.5m～2.0m；对于需要对天然边坡进行填筑加高的部位，填筑的土堤堤顶最小宽度不小于3m，背水面边坡1∶1.5。

仰斜式挡墙护岸挡墙基础深入深弘线以下1m，挡墙总高度4.94m～6.26m，其中深弘线以上3.94m～5.26m。挡墙基础迎水面设置C15混凝土防冲齿墙，齿墙厚度0.5m，齿墙深度2.5m。

三、谷坊

为施工方便，谷坊断面采用矩形断面。干流工程谷坊厚度0.5m，深度与同段岸堤基础同为2m～2.5m；支流工程谷坊厚度0.5m，深度与同段岸堤基础同为1m～1.5m。谷坊长度与河床宽度或堤距相同，具体根据现场地质地形情况决定。

根据局部加固需要，谷坊布置主要在各段堤防末端和有穿河建筑物的地方。

四、过水路面

工程区由于灌区管理维护需要和乡村道路通行需要，必须保障穿河道路畅通。由于桥梁费用很高，在穿越沟道时，采用过水路面方案，是比较经济可行的。

五、工程布置

（一）布置原则

一是建筑物布置方案应满足治理要求和治导线布置原则。二是建筑物布置方案采用岸坡防护与河床防冲固床措施相结合，联合实施，达到治理目的。三是所选建筑物形式应坚固耐久，抗冲刷、抗耐磨性能强；便于施工，易于维护和修复；就地取材，经济实用。四是布置位置应根据灌区防洪需要，优先布置在险工段和重要工程段。五是防护和疏通引导相结合，将下游泄水通道中断的支沟沟道洪水通过导流汇入马家磨河排洪系统中，保障洪水出路。

（二）工程布置

河道以硬化加固河岸、稳定河道为主，对不满足过洪断面要求的河段布置堤防或清淤疏浚，使河道满足防洪要求。本工程包括干流工程和支流工程两大部分，每部分工程又分为河道清障和工程防护两部分。

工程防护建筑物包括护岸建筑物，固床建筑物和其他附属建筑物，建筑物总体布置情况是：自南向北，从蔚家滩（又名岳家滩）导流坝起，沿马家磨河干流，各主要支流。根据需要，布置导流坝、排洪渠、河道裁弯取直、堤防、跌水、谷坊、过水路面等措施。其中新建堤防12.533km，裁弯取直河道约0.8km，新建跌水1座，新建谷坊40道，新建过水路面18座，新建导流坝2座，加固导流坝1座，新建排洪渠道2.5km。