赤水河复兴集镇河段治理工程生态防洪堤设计探讨

(遵义水利水电勘测设计研究院，贵州 遵义 563000)

1 工程概况

赤水河系长江上游南岸的一级支流，发源于云南省镇雄县鱼洞乡大洞口，经三岔河林口镇、赤水河镇、茅台镇和四川合江县后，纳右岸支流习水河后注入长江。全流域面积20440km2，其中遵义境内流域面积8653.80km2，干流全长436.50km，平均比降3‰，多年平均流量309m3/s。治理河段位于赤水市复兴集镇河段，全长1.40km。治理河段末端以上流域面积15437km2，主河道河长368km，区域内无大支沟汇入。由于复兴集镇河段河岸均为土质边坡，未修建任何防洪工程措施，每年暴雨洪涝灾害，对集镇城区的基础设施及居民财产安全造成严重威胁，同时随着集镇建设和社会经济的发展，同等量级洪水造成的灾害损失越来越大。

根据赤水河复兴镇段较为特殊的水文、地形地势和赤水河水系分布状况，为促进集镇古镇保护与旅游开发协调统一，治理工程设计洪水标准采用20年一遇,对桩号F0+000(姚家溪)～F1+400(大石桥)河段河堤进行治理，整治河道全长1.40km。通过对岸坡进行生态防护堤加固防护防止洪水对岸坡冲刷[1]，并协调三十里河滨大道与赤水河谷公路项目，兼顾古镇保护与城市整体美观，使防洪排涝与城市开发相结合、景观建设与城市旅游元素相融合，改善河段环境，达到人水和谐的生态目标。

2 河段防洪现状及治理措施

由于复兴集镇依河右岸而建，沿河地带并未修建任何防洪工程措施，只有一条排洪涵，5年一遇以上洪水就会淹没成灾，洪水较大时河水通过排洪涵倒灌，涌入腹地造成严重洪水灾害。河岸均为土质边坡，稳定性极差，防洪体系尚未建立，一遇洪灾，土质边坡极易垮塌进而淤塞河道，造成行洪不畅，不仅给河段周边居民的生命财产带来威胁，同时还将增加下游河段防洪压力。治理河段河道现状行洪能力分析成果见表1。

表1 赤水河复兴集镇河段河道行洪能力分析

赤水河复兴集镇以上集水面积15437km2，P=5%洪峰流量达7300m3/s，现状条件下治理河段所有河道断面均不能满足安全行洪需求。按20年一遇的防洪标准，结合复兴集镇生态旅游及美丽乡村建设规划，对上起姚家溪(F0+000)下至大石桥(F1+400)总长度1.40km全河段进行生态堤防洪护岸综合治理，在防洪排涝和保障城市安全的同时，还可科学修复生态环境、改善人居环境和提升城市品位[2-3]。

3 治理河段防洪堤设计

3.1 堤型比选

治理河段内出露地层岩性为侏罗系中统遂宁组及上统蓬莱镇组泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、长石石英细砂岩等，沿线不良物理地质现象发育弱，仅在下游人工回填区多靠近河床，表层土体结构松散，受河水冲刷及地表水影响易产生小范围滑塌，堆积于河床内，不利于河道行洪。河段沿线覆盖层总体较厚，修建堤型应以柔性斜坡式防洪堤为主。根据经济适用、就地取材和施工技术成熟等原则，结合赤水河山区流域水系特点、复兴集镇河段地形地质条件、防洪堤现状及安全行洪需求，充分考虑到古镇保护、城市旅游和集镇生态美观等需求，与赤水河谷公路相协调，新建防洪堤型优选生态型防洪堤和衡重式挡墙两种堤型进行比选。

3.1.1 生态型防洪堤

生态型防洪堤堤型为“下部格宾挡墙+上部雷诺护垫+加筋麦克垫”[4]。根据洪水计算成果，结合右岸地形地质条件，人行休闲步道比2年一遇水位高0.3m，宽3m，步道以下采用格宾挡墙，步道以上按1∶2斜坡放至10年一遇洪水设计路面高程，在自行车道及河滨大道内侧再按1∶2斜坡放至20年一遇洪水设计堤顶高程。斜坡采用雷诺护垫+加筋麦克垫护坡，格宾挡墙后和雷诺护垫底部铺设聚酯长纤无纺布进行反滤，基础直接开挖至基岩或采用赛克格宾回填。生态型防洪堤断面结构如图1所示。

图1 生态型防洪堤断面 (尺寸单位：mm)

3.1.2 衡重式挡墙

衡重式挡墙方案，顶宽取1.0m，迎水面坡比1∶0.3，在墙背设宽1m平台，平台以下坡比1∶0.3，平台以上坡比1∶0.2，墙底坡比1∶10，墙身采用C15埋石混凝土浇筑。衡重式挡墙断面结构如图2所示。

图2 衡重式挡墙断面 (尺寸单位：mm)

3.1.3 比选结果

经地形地质条件适应性、工程占地、工程布置、施工难易度等技术经济方面比较，从建筑投资分析，生态堤比衡重式挡墙要节省投资469万元；从治理角度分析，生态堤比衡重式挡墙更接近自然，生态堤在尽量不侵占天然河道的情况下，避免了河道治理渠化，生态效果显著[5-8]；从技术角度分析，生态堤对地基承载力的要求比衡重式挡墙低，且生态堤属于柔性堤防，适应变形能力更强。

综上所述，生态型防洪堤占有较明显优势，因此，复兴集镇段河段治理工程防洪堤主要采用“下部格宾挡墙+上部雷诺护垫+加筋麦克垫护坡”的生态堤型方案，对局部衔接段采用衡重式挡墙方案。

3.2 堤身断面型式

根据地勘情况，生态防洪堤要求建基面开挖至基岩(砂质泥岩)上或采用赛克格宾回填至设计基础高程，基础承载力可达180kPa，满足生态堤基础要求；对基础不满足要求的，可采用块石换填等处理措施[9]。大桥下游段(F0+450～F1+400)在2年一遇水位处设置人行休闲步道，宽3m；步道以下设格宾挡墙，墙高5～6m，墙后设聚酯无纺长纤布进行反滤，并用土石渣夯实回填；人行步道以上边坡削坡或填土石渣至设计坡比1∶2，在5年一遇水位以下采用17cm厚雷诺护垫护坡并设聚酯无纺长纤布进行反滤，5年一遇水位以上至堤顶采用加筋麦克垫护坡。护堤每隔200m设置一道人行梯步，踏步0.3m×0.15m(宽×高)，踏步采用C15混凝土浇筑。

4 堤坡稳定性分析

生态型防洪堤主要由堤基开挖料夯实回填，堤身回填料主要为砂质黏土、砂质泥岩及粉砂岩等的混合料。该混合料经碾压夯实后，结构较密实、孔隙较小，稳定计算参数见表2。

表2 稳定计算参数

复兴集镇河段生态型防洪堤考虑30kPa均布荷载，采用格宾挡墙设计软件MacStars按简化毕肖普法，选择设计洪水位下的有水工况和枯水位下的无水工况两种组合工况进行分析，结构应力及安全系数计算成果见表3和表4。

表3 防洪堤格宾结构应力结算成果

表4 防洪堤格宾结构稳定安全系数计算值

由表3和表4可知，生态型防洪堤整体结构在无水工况下最小安全系数为1.382，有水工况下为1.281，均大于规范要求的[1.15]和[1.25]限值指标。基底无水工况下最大压应力为70kPa, 无水工况下最大压应力为52kPa。复兴集镇治理河段优选的生态型防洪堤，其最小安全系数和基底最大压应力均满足规程规范要求，防洪堤格宾结构整体稳定性较好且有一定富裕[10]。

5 结 语

赤水河复兴集镇河道纵向坡较缓，两岸均质土堤在洪水冲刷下易坍塌淤塞河道，影响安全行洪。沿河地带未修建任何防洪工程措施，只有一条排洪涵，未能形成封闭防洪体系，每遇5年一遇以上洪水，大量洪水通过排洪涵倒灌涌入腹地，形成较为严重的内涝灾害。为与赤水河和复兴集镇封闭防洪体系及城市旅游景观建设相匹配，提高河段综合防洪能力和赤水城市品位，设计采取新建格宾结构生态防洪堤对两岸进行加固防护治理。

通过沿河岸布置格宾结构生态型防洪堤，确保复兴集镇治理河段堤防整体性和稳定性均较好，形成相对完善的城镇封闭防洪体系，使河段经治理后既满足设计洪水标准的行洪要求，又能增强集镇水景观和美化城市环境的效果。