略阳县杨家岭村防洪工程设计探析

赵金龙

(略阳县水利工程管理服务中心， 陕西 汉中 724300)

1 项目区概况

郭镇杨家岭扶贫示范村河道治理工程位于略阳县城西54 km处的杨家岭村。属亚热带湿润、半湿润气候区，多年平均降水860 mm，主要集中在5—10月份,降水量是全年降水的82.8%，且多以暴雨和阴雨的形式出现。乐素河杨家岭段岸坡均为土石陡坎，属无设防段，抗洪能力差，加之该河道宽30～40 m,比降较小，水流条件较平缓，汛期洪水涨落，洪水冲刷河床及岸坡，严重威胁两岸住户和周围农田的安全，因此对该段河道进行治理，修建防护设施显得尤为重要。

2 河道特性及洪水分析

2.1 河道特性分析

乐素河发源于甘肃省康县王坝大王山，为嘉陵江一级支流，沟道较窄，属山溪性河道。河道全长65.8 km(其中略阳县境内38.9 km)，流域面积386.3 km2(其中略阳县境内267.36 km2)，平均比降19.3‰。工程项目区以上流域面积176.0 km2，河道长度24.9 km，年平均流量5.94 m3/s。

堡子沟属乐素河一级支流，全流域面积4.62 km2，河道长度3.36 km，安置点位于沟口段，需要进行治理，实测河床平均比降4.1%。项目区河道均呈带状分布，河道部分段淤积，局部地势较窄，沟道比降较小，水流条件平缓，因多年来暴雨洪水涨落，导致山洪淤积、冲刷河床、岸坡，所以每逢汛期严重威胁河道、沟道两岸住户和农田的安全。

2.2 洪水分析

根据《国家防洪标准》[1]规定，该工程为农村防洪工程，防护区耕地面积小于2万hm2，防洪标准为20～10 a的防洪重现期。结合当地实际，确定乐素河段防洪标准为10 a一遇洪水；堡子沟段因沟口修建扶贫村安置点，根据保护对象为移民安置点的住户，防洪标准按20 a一遇洪水设计。因该地无洪水水文资料，采用《陕西省汉中地区实用水文手册》经验公式和特小流域洪水经验公式法，分别计算乐素河、堡子沟洪水。经过计算，乐素河杨家岭段10 a一遇洪水流量为432.68 m3/s，堡子沟20 a一遇洪水流量为8.7 m3/s。

3 防洪工程方案

3.1 堤防方案

经现场勘察、调查，乐素河杨家岭段全长2.7 km，左岸为陡坎、高边坡土石、通村水泥公路，右岸局部为耕地、杂灌林、农户居住区，部分段为山坡坡体，右岸部分河段为采砂、采金后堆放的弃渣。依据河道左右岸现状地形，兼顾水流走势，确定乐素河段行洪宽度不小于30 m，规划右岸改河段采用浆砌石基础，混凝土框格宾格笼护岸方式，长度200 m；右岸其余段均为生物沙堤2111 m；左岸刘家坝组广场段采用浆砌石基础，长度274 m，混凝土框格宾格笼护岸方式，长度293 m；村委会广场右岸采用浆砌石基础，长度200 m；村委会广场左岸采用浆砌石河堤护岸144 m。

堡子沟为乐素河支流，根据沟口两岸规划安置点和沟道现状，并考虑到规划的安置点控制高程、上下游已建公路桥建筑物高程，本着因势利导，兼顾上下游、左右岸的原则，确定工程区域段河道行洪宽度L0+000～L0+040段为3 m，L0+040～L0+075段为3～5 m渐变段，L0+075～L0+205段为5 m。规划上游起于通村公路便桥处，下游至堡子沟沟口，建浆砌石河堤409 m，为了调整沟道比降，同时考虑到美化周围环境，沟道内建挡水墙12座，以形成水面景观。

3.2 堤高确定

根据《堤防工程设计规范》[2]，5级堤防不允许越浪的安全加高值为0.5 m。该工程等级为Ⅴ级，不允许越浪安全加高值为0.5 m。按《堤防工程设计规范》中风浪要素计算公式计算得堤前波浪平均爬高0.7 m，则堤顶超高为Y=0.7+0.5=1.2 m。实测该项目区乐素河刘家坝组文化广场、改河段、村委会段、堡子沟沟口、坪沟沟口5处河道横断面及堡子沟沟道情况。选取河床综合糙率n=0.03，由式(1)计算洪水深度。计算参数及结果见表1。

Q=(1/n)·A·R2/3·J1/2

(1)

式中：Q为流量，432.68 m3/s;A为面积，m2;R为水力半径，m;n为糙率；J为河道比降，%。

堤顶高程等于水面高程加上堤顶超高，经计算，项目区各处堤顶高程计算成果见表2。

表1 项目区各段洪水深度计算参数及成果表

表2 项目区各段堤顶高程计算成果表 m

堡子沟段防护堤堤身高为1.2～1.4 m。为了与上下游已建桥梁、两岸规划安置点衔接，根据现场勘测，河堤起点堤顶与堡子沟上游便桥持平，高程701.92 m，相应堤身高度2.19 m。河堤左岸0+175、右岸0+172与堡子沟郭青公路桥桥面持平，高程695.75 m，相应堤身高度3.09 m。

3.3 冲刷深度

根据规划防护堤堤线及水流线形，按水流斜冲防护岸坡产生的冲刷进行计算。根据项目区段实际现状，分别对刘家坝组文化广场段、改河段、村委会段、杨家岭堡子沟段洪水冲刷由《堤防工程设计规范》中冲刷深度公式进行水力计算，计算结果见表3。

表3 洪水冲刷计算成果表

3.4 河堤稳定分析

根据《堤防工程设计规范》，5级堤防工程抗滑稳定安全系数正常运用,kc≮1.20,非常运用kc≮1.05；抗倾稳定安全系数正常运用k0≮1.45，非常运用条件k0≮1.35。设计乐素河枯水期河堤的基本荷载组合有：堤防自重、填土重、静水压力、浮托力、土压力。作用在堤防上的特殊荷载有：迎水坡设计水位骤降1.0 m，墙背、墙前水压力、土压力、浮托力、渗透力、淤砂压力等荷载。选取堤后回填砂卵石的容重为18 kN/m3，内摩擦角35°，水下土的饱和容重9 kN/m3，浆砌石的容重22 kN/m3，根据库仑土压力计算土压力系数，基底摩擦系数砂卵石0.4，地基承载力圆砾R=250 kPa，岩石R=500 kPa，浮托系数0.7。

堤后填土与堤顶平行，按堤前有水无淤泥的条件进行荷载组合计算，作用在墙身上的荷载主要有：侧土压力、墙自重、水压力、基底浮托力等。杨家岭村委会段左岸河堤，杨家岭堡子沟河堤选取代表断面进行计算分析其结构稳定性。计算成果见表4。

表4 河堤稳定性计算表

经分析计算，各段河堤断面均满足稳定要求。

3.5 河堤结构设计

(1)杨家岭村委会段左岸河堤采用M7.5浆砌石砌筑，堤顶及墙身表面均采用M10水泥砂浆处理，迎水面墙身坡比为1∶0.25，墙身背坡坡比1∶0.15，基础迎水、背坡坡比1∶0.25。河堤总高度4.0～6.5 m，堤身高2.5～4.5 m，基础深1.5～2.0 m，堤顶宽0.7 m，基础宽0.92～1.85 m。

(2)杨家岭堡子沟河堤基础采用C20毛石混凝土浇筑，埋石率15%。河堤堤身采用M7.5浆砌石砌筑，迎水面用M10水泥砂浆勾缝，堤身迎水面坡比1∶0.25。河堤总高度3.19～4.09 m，堤身高1.39～2.29 m，基础深1.8 m，堤顶宽0.6 m，基础宽0.95～1.17 m。

河堤工程设计每隔15 m或断面变化出设沉降缝一条，深度不小于25 cm，缝内采用沥青木板填充塞缝。河堤堤身迎水面梅花形布置渗水孔竖向间距为1.2～2.0 m，水平间距2.5 m，比降5%，堤后用卵石、园砾、粗砂分设反滤层。最低层渗水孔高出枯水面50 cm。

3.6 挡水墙结构形式

杨家岭堡子沟根据实际现状，需调整沟道比降，同时通过建挡水墙使该段沟道形成水面，美化、亮化环境。设计挡水墙结构为C20混凝土浇筑,高0.80 m,顶宽0.80 m,底宽0.95 m。下游溢流面采用片石镶嵌混凝土内，装饰美化。每处挡水墙底部铺设PVCφ100 mm排污管,排污管进口设拦污栅，末端设检修闸阀设施。

3.7 生物沙堤结构形式

采用机械清理疏通河道，对规划堤段岸坡进行整修，削坡、机械分层碾压，整修，根据岸坡实际现状，充分利用已有砂石坡坎，设计沙堤顶宽3 m，迎水面坡比1∶2.5,背坡面为1∶2.5或与田地持平。设计在坡脚1 m以上坡面分别栽植柳树、刺槐，竖向间距2.5 m，纵向间距3.0 m,柳树和刺槐分片布置，其间距50.0 m，树下坡面撒播苜蓿、三叶草等草籽，进行生物护面。生物沙堤顶部宽度为3.0 m。

规划在刘家坝组文化广场段左岸和杨家岭村委会段左岸分别布置下台踏步1座，刘家坝段踏步宽度6 m, 杨家岭村委会段踏步宽度2 m,采用M7.5浆砌石砌筑，踏步侧墙采用自然缝,踏步采用大块石砌筑。

3.8 混凝土框格宾格笼护岸结构形式

设计在刘家坝组左岸文化广场段采用C20混凝土框格生物护岸方式，长度293 m。护基用M7.5浆砌石砌筑，深度2.0 m，护基基顶高于枯水面1.0 m，顶宽0.8 m，基础顶部与坡脚部分采用C20混凝土浇筑，宽1.2 m。护岸采用C20混凝土框格，植树种草护岸。施工时先对现状岸坡进行机械削坡、修整，分层碾压，再对护面作砂砾垫层，浇筑C20钢筋混凝土框格，框格宽0.2 m，厚0.3 m，水平净间距3.1 m、竖向净间距2.0 m。框格内覆土，厚0.3 m，其框格内栽植柳树、刺槐，竖向间距2.2 m，纵向间距3.2 m,柳树和刺槐分片布置，其间距50.0 m，树下坡面撒播苜蓿、三叶草等草籽，进行生物护面。

对刘家坝组右岸改河段同样采用C20混凝土框格宾格笼护岸方式，长度200 m。其结构形式为 0+579～0+629桩段基础深度为2.4 m，0+629～0+779桩段基础深度为2.0 m。护基基顶高于枯水面1.0 m。顶宽0.8 m，基础顶部与坡脚部分采用C20混凝土浇筑，宽1.2 m。护岸采用C20混凝土框格宾格笼片石护岸。施工时对护面作0.15 cm厚的砂砾垫层。浇筑C20钢筋混凝土框格，框格宽0.2 m，厚0.3 m，水平净间距3.1 m、竖向净间距2.0 m。框格内放置宾格笼片石，宾格笼厚0.5 m，长1.0 m,宽1.0 m。

4 结 语

在分析河道防洪存在问题、洪水量级的基础上，按照生态治理与工程治理相结合的方式，提出乐素河及其支流综合治理方案。通过工程治理，以保障河道畅通、防洪安全，同时为周围河沟两岸绿化、美化提供必要设施，并改善了村民的生活环境，协调市政设施建设，为示范村提供良好的基础条件。