小流域防洪治理工程研究—以德安县林泉乡防洪工程为例

王建明，王芳佳

（1.河海大学设计研究院有限公司江西分公司，江西 南昌 330000；2.江西省安澜工程咨询有限公司，江西 南昌 330000）

1 前言

暴雨频发易引发各类灾害。为防止强降雨引起水位上涨产生洪水，对当地居民生产生活造成威胁，需提前建设好防洪治理工程。关于小流域防洪工程，有许多学者进行了相应研究。甘小荣[1]认为小流域防洪出现问题的主要原因是防洪设计要求标准较低，难以满足泄洪要求，同时当地居民防灾减灾预警意识不强。因此，一旦发生洪水将产生难以估量的损失。张大茹[2]基于Mike21FM的技术方法对洪水发生后可能淹没的地区区域进行预测，为堤防工程的设置提供参考依据。陈文龙等[3]基于平面水动力模型计算了可能产生漫堤、溃堤的洪水模型演化推进过程，可为实际工程提供参考。侯志军等[4]以小浪底水库为对象研究了黄河中下游防洪能力，认为当水量较小时，可利用小浪底水库排泄水能力，对下游河道沉积的泥沙进行冲刷，保证河道安全。王云飞、刘文达等[5-6]分别以小甸子防洪区和余庆河普兴河段为例，研究该流域防洪堤岸的设计及其防洪设计工程，可为相似工程提供参考借鉴。黄伟涛、张继斌等[7-8]以实际工程为例，研究渭河全线防灾减灾工程效应和黄甫镇防洪工程洪水位的设计计算方法。

本文以德安县林泉乡防洪工程为例研究小流域防洪治理工程的设计及其工程效益分析。

2 工程概况

该防洪工程治理河段主要分布在清塘河和支流太平河，治理总长度为9.34 km。工程区域水利设施建设标准低，基础设施不配套，制约了圩区经济的快速发展。随着生产的快速发展，城乡建设不断推进，洪涝灾害造成的经济损失也逐年增加，大桥东堤加固建设迫在眉睫。

3 气象水文条件及水量设计

据附近的德安气象站观测资料统计，多年平均降水量为1338.6 mm，降水量年际变化较大，最大年降水量为2110.0 mm，而最小年降水量仅865.6 mm，统计年限内，最大降雨量为最小降雨量的2倍，年内降雨极不均匀，夏季为降雨集中期，占年降水量的46.0%。在伏秋季节，气温高、蒸发量大。据统计，多年平均蒸发量为1141.7 mm；设计洪水、枯水流量可根据梓坊水文站监测资料来确定。

为了确定设计洪峰流量相应水位，需要对下游起推水位点绘制水位～流量关系曲线。本流域附近无实测水文观测资料，工程最下游在比较顺直的河道上，且河宽较窄，控制性良好，可作为控制断面，其水位～流量关系采用水力学公式Q=1/n×A×R2/3×J1/2推算。横断面资料采用本公司实测成果；比降J根据本阶段河道纵断面、同时水面线及调查洪水水面线综合确定，J取3.3‰；综合糙率n根据河槽地形地貌、河床组成及床面特性，参照“我国天然河流河道糙率参考表”选定，糙率系数n值取0.03。根据以上公式由防洪控制断面处水力要素即可求得下游控制断面的水位～流量关系曲线，成果见表1，关系曲线见图1。

图1 控制断面水位～流量关系曲线图

表1 控制断面水位～流量关系表

4 治理措施研究

为保证当地居民生产生活，保证经济快速平稳发展，防洪治理实施项目主要有：堤防加固工程、河道疏浚工程、河道护岸工程、穿堤涉河建筑物改造工程等。本防洪工程治理清塘村黄家畈大桥上游300 m至坳背朱村下游200 m段清塘河段、清塘村洪家咀西南侧至清塘河交汇口段太平河支流段，共计9.34 km；治理涉河建筑物16座（处）（涵管9处、改造溢流堰4处、拆除重建阻水人行桥2座、改造渡槽1座）。

4.1 河道疏浚工程

根据现状河势及测量资料，本次设计拟对主河床范围内沙洲及束窄河流段河滩进行清淤整治，以平顺河道纵坡，减小糙率。疏浚开挖料可以利用于堤后填塘压浸，其它弃料运至指定弃渣场堆放，不得随意堆放在河道内。

疏浚河道总长4.5km（清塘河段长4.5km，太平河支流0.0 km，疏浚工程总量8.97万m3），河道清障、拓宽、清淤疏浚范围：桩号 QT0+000～QT1+200、QT2+700～QT2+900、QT3+100～QT3+700、QT4+100～QT6+200。

4.2 河道护岸工程

根据调查该项目防洪工程堤防总长共计7.017 km，需要进行改造的工程段长度为5.576 km，不需要进行改造段为1.447 km。其中：预制块护堤0.7 km，砼预制块+网格草皮护堤3.036 km，网格草皮护堤1.64 km，砼护堤0.2 km，泥结石路面5.576 km。

根据调查工程区域岸坡总长为11.123 km，需进行工程措施加固处理的长度共6.047 km，可维持原状态的长度为5.076 km治理措施分为干砌石护岸和砼挡墙护岸，其中：干砌石护岸5.847 km，砼挡墙护岸0.2 km。

4.3 穿堤涉河建筑物工程

林泉乡防洪工程穿堤和涉河建筑物主要有：涵管9处，共计194 m，改造灌溉堰4座（黄家畈堰坝、曹家畈堰坝、下中口拦河堰、洪家咀堰坝）以利于河道内淤塞及时排畅、拆除重建阻水人行桥2座（洪家嘴人行桥、晏家铺人行桥）、改建渡槽1座。

4.4 防洪堤岸设计

（1）型式一：预制块护坡堤防

设计堤顶超高0.8 m，堤顶宽3.0 m（泥结石路面宽2.5 m）；迎水坡1∶2.0，采用15 cm厚砼预制块皮护坡，堤脚设80 cm×80 cm砼固脚；背水坡1：2，背水坡为草皮护坡,该断面用于清塘河右岸QT5+700～QT6+400共0.7 km的加固（护坡范围见表2）。

表2 预制块+网格草皮护坡堤防范围统计表

（2）型式二：3.0 m宽预制块+网格草皮护坡

设计堤顶超高0.8 m，堤顶宽3.0 m（泥结石路面宽2.5 m）；迎水坡设80 cm×80 cm的C20砼固脚+10 cm厚砼预制块（下铺10 cm厚碎石垫层）+C20砼压顶+网格草皮护坡，迎水面采用粘土回填。背水坡设草皮护坡，坡比1：2，疏浚料回填。防护型式见图4。该断面用于加固堤段范围见表3。

表3 预制块+网格草皮护坡堤防范围统计表

(3)型式三：3.0 m宽网格护坡堤防

本防护型式主要用于堤防迎水面有二级坡且一级坡边坡较缓且稳定，二级坡较陡有冲刷迹象堤段。设计堤顶超高0.8 m，堤顶宽3.0 m（泥结石路面宽2.5 m）；迎水坡设80 cm×80 cm的C20砼固脚+网格草皮护坡至C20砼路肩或者C20砼压顶，迎水面采用粘土回填。背水坡设草皮护坡，坡比1：2，疏浚料回填。防护型式见图5。该断面用于加固堤段范围见表4。

表4 清塘河网格草皮护坡堤防范围统计表

5 工程效益分析

通过河道疏浚工程处理，清理了河床底部长期以来淤积的各种沉积物，扩大了河道过水断面有利于河道在洪水到来时进行泄洪。河道护岸工程的建设，保证了河道两侧岸坡的稳定性，在河道正常过水时，两侧岸坡不形成塌岸堵塞河流。对原有水利设施的改造设计使得原本设计标准较低的设施能满足现阶段的泄洪排水要求，以较少的经济投资换来较大的安全收益。

工程建设完成后保障了研究区2500人的安全，农田0.25 km2，保护区域总面积4.24 km2。

6 结语

（1）以实际工程为例，介绍了当地防洪工程治理措施，主要有堤防加固工程、河道疏浚工程、河道护岸工程、穿堤涉河建筑物改造工程。

（2）根据气象监测资料获取枯水、洪水水位，分析控制断面水位～流量关系曲线图，为后序工程设计提供设计依据。

（3）介绍了该地区治理工程中的三种护坡堤岸工程，工程完成后惠及当地居民生活，可为以后相似工程提供参考借鉴。