三工滩防洪堤工程整体设计思路及经济评价

马 超

（新疆昌吉方汇水电设计有限公司，新疆 昌吉 831100）

0 引言

随着社会经济的不断发展，人们对于基础水利设施的建设更加关注，其建设的数量也在不断增加。作为防治河流泛滥而建设的堤坝，防洪堤对于现代城市的安全化建设至关重要，其能有效的避免河堤决口，保证人们的生命财产安全，从而推动区域内的生态化、可持续发展。三工滩是我国新疆昌吉市的重要防洪河道地位，其安全化、规范化的建设对于城市的防洪应急具有深刻影响；三工滩流域内的堤防设施建设时间较早，经过长时间的侵蚀，已不能满足当下的防洪需要，亟需对其进行技术性的设计施工，本文由此展开分析。

1 三工滩防洪堤工程设计概况

三工滩位于新疆省昌吉市的滨湖河上游，其与市区相距15 km，河流水位变化对于城市的生产生活具有深刻影响（如图1 所示）。为确保地山丘陵区坡面汇集的洪水及时导向三屯河主河道，人们计划在头屯河流域山前冲积扇至冲洪积平原一带设置了防洪工程，具体的工程由八钢滨河苑小区西侧三工支渠的南端开始，然后向西修建单侧防洪堤。山前进而实现山前雨水的顺利汇集，保护周围村庄和厂房不受洪水威胁。在此次施工前，原有的防洪堤（渠）开挖并参与防洪泄洪已有两年，使得部分弯道区域存在一定的跨堤现象，给工程建设带来较大困难；加之长时间浸泡和土质自然固结，堤坝土的土质为中密状态，密实程度为0.5～0.6，工程建设的土质状况一般。

图1 三工滩防洪堤工程区域分布

2 三工滩防洪现状及存在的问题

昌吉市三工滩位于天山北麓，作为我国自然洪灾比较严重的城市之一，该区域的洪灾受到天山自然降水的深刻影响，具体表现如下：

与其他地区相比，暴雨强度大、山洪形成速度快、水势凶猛是三工滩区域洪水爆发的主要特征。从洪水爆发的规律来看，该区域的洪灾主要集中在春季和夏季，前者以3 月20 日前后的雪水凌汛为主；而后者洪水主要是受夏季暴雨影响而形成的。在区域分布上，三工滩前山是大部分洪水的主要来源，同时在春光一队交界处，梁家槽子二、九队交界处都有集中，并且历次洪水均直接进入城区，危及城市安全。

资金、物质短缺是该区域防洪处理的主要影响因素。在区域内部的防洪处理上，受诸多因素影响，防洪坝、涵洞、渡槽、排水工程、工作桥等防洪设施多年无力维修，造成了洪灾频发，度流域内的生活生产造成重大影响。因此，进行三工滩区域内防洪堤工程的设计与建设势在必行。

3 三工滩防洪堤工程整体设计思路

科学合理的设计指导是防洪堤工程规范设计的重要保证。为实现三工滩防洪堤工程设计的合理化，在设计过程中，工程技术人员进行了必要的设计保证，确保了设计结果的科学有效。

3.1 防洪堤工程的设计保证

为实现防洪堤工程设计的高效率、高质量，我国对防洪堤设计的过程进行基本规范，并要求其设计过程必须遵循如下原则：首先，实事求是是防洪堤工程设计的基本原则。城市防洪堤总体设计必须在城市总规划和流域规划的基础上，系统分析洪水的特征及影响，并根据与区域的地理、气候、经济等因素进行系统化设计，这是整个防洪堤设计的重点所在。三工滩防洪堤设计中，设计人员系统考虑的该区域的洪水的特征和季节分布，并结合经济状况进行体系建设设计。其次，防洪堤设计应当注重防洪措施与非防洪手段的集合，确保防洪体系的完整；然后，在防洪堤设计应用过程中，进行洪水量的实时监控，确保防洪工程的动态监控的快捷化和高质量化；最后，在总体效果上，防洪堤工程的建设必须注重经济与生态的统一，确保自然生态的可持续发展。

3.2 三工滩防洪堤工程的整体设计思路

防洪堤工程的整体设计是一个专业化程度较高，系统性较强的复杂过程。要实现其整体设计的系统性，就必须对防洪堤建设的各个要素进行科学规划。三工滩三工滩防洪堤工程的整体设计包含了工程总布置设计、工程管理设计、施工组织设计和生态设计四方面的具体内容。

3.2.1 工程总布置设计

工程总布置设计是防洪堤工程设计的主体，其包含了工程占地和工程布置两个方面的具体内容；并且，工程占地设计是工程布置设计的基础和前提[1]。在三工滩防洪堤工程整体设计过程中，施工人员对这两方面的内容进行了系统规划，具体规划内容如下：

工程占地设计中，工程设计人员首先对三工滩区域内的防洪堤进行施工范围确认；然后在确定工程全长5.658 km 的基础上，对防洪堤建设区域内所需的占地面积进行圈定；并对永久占地和临时占地进行精确计算，实现了永久占地1918.57 亩、临时占地74.03 亩的准确把握；最后根据国家补偿标准，对永久占地区域内的林地、房屋、耕地、税费等内容的补偿处理进行系统规划设计，确保了工程建设的经济合理和人文和谐。

进行工程布置时，实现防洪堤区域内防洪设施、非防洪设施、交通设施、工程选址、抗震功能、监测设施的合理分布是整个设计过程的重要内容。具体而言，防洪标准和建筑物级别是三工滩防洪堤工程整体设计的基本依据。为确保设计的合理化，工程严格按站《堤防工程设计规范》的要求，在昌吉市洪灾基本状况的基础上，确定了最大洪峰流量46.2 m3/s，堤防级别2级的建设标准。同时对堤坝的各项指标进行了系统计算：譬如就堤防顶高程而言，其通过Y=R+e+A（Y：堤顶超高；R：设计波浪高度；e：设计风壅增水高度；A：安全加高）的公式对洪水位加堤顶超高进行确定，实现了堤坝高程的合理化。在波浪要素计算时，其系统考虑了风速、风区长度等因素，并就其不停角度的对比情况进行计算分析（如图2）。

图2 风区长度45°与22.5°影响区域对比示意图

在实测地形的基础上，本次设计以堤脚线作为控制指导线，以过路桥涵及已修建堤防底高程为控制高程节点，以保证水流通畅控制堤防纵坡。并且通过计算，工程团队实现了防洪堤工程抗震等级、工程建设选址位置、堤防设计、交通桥设计、过水路面设计、分洪闸设计的合理化，实现了三工滩防洪堤工程整体设计质量保证。

3.2.2 工程管理设计

作为区域内经济发展的重要保障，防洪堤工程的质量直接影响着项目区域的经济发展，因此只有进行科学合理的工程管理设计，才能保证工程总体设计及施工的科学有效。在三工滩设计施工过程中，防洪区域的工程战线长、范围广是其防洪堤整体设计的主要内难点，针对这种现象，工程设计人员进行了管理体制、管理机构、管理任务、管理设施、调度规程、管理经费、管理范围、保护范围的明确设计，确保了整个管理系统设计的科学规范。譬如，就工程主要任务管理方面，其规定了领导组织层及技术施工层应及时的查看沿途水情，对桥涵、路基的破裂情况；围堰、下泄河道的水流情况进行系统把握，能够针对不同频率的洪水灾害而预先制定防御方案和措施，确保工程管理的合理化和防洪减灾的规范化。

3.2.3 施工组织设计

规范合理的施工组织设计能够保证防洪堤工程设计施工的有效开展[2]。在施工过程组织管理中，施工条件分析、施工导流、防洪堤工程设计、砼工程的施工、土石方平衡、施工进度控制都是施工组织设计的重要内容。三公滩防洪堤工程设计过程中，线路长、面积广、任务量大、施工段独立是其护坡衬砌工程施工的主要特点。为实现施工过程组织管理的合理化，工程基础衬砌材料、施工用水就地取材，有效的保证了施工过程的高效便捷。在施工导流方面，工程在非汛期设计施工，避免了施工导流的复杂性。同时，设计人员对防洪堤基础现浇砼板、防洪堤护坡现浇砼板、防洪堤堤身填筑等内容进行系统规范，譬如就砼入仓而言，设计中规范其必须均匀布料，每层料厚度为25 cm～30 cm，并进行及时振捣，有效的保证了工程的建设质量。工程总工期设定为2.5 个月，并根据放线测量、土方开挖、基坑回填、坡身养护、防护栏安装、竣工验收等内容进行了具体的节点控制设计，确保了工程如期完成。

3.2.4 生态设计

可持续发展战略的提出使得建筑工程设计必须注重设计结果的生态化。三工滩防洪堤工程的整体设计包含了环境设计和水土保持设计两个方面。在环境保护方面，其对环境保护的依据及措施进行明确规范，确保了环境保护的科学有效。而对于水土保持设计，其更加偏重于水土流失的预测、防治目标、防治监测和管理等方面；譬如就水土流失防治目标而言，工程人员涉及了详细的治理目标，具体如表1 所示。这些生态化的环境防护设计有效的保证了工程建设的绿色化，实现了工程施工结果的可持续发展。

表1 三工滩防洪堤工程水土流失防治目标值表

4 三工滩防洪堤工程整体设计的经济性评价

经济性施工现代工程建设的重要指标之一，确保建设过程的的经济合理，不经能够实现工程建设质量的有效保证，更能对施工企业的经济效益和社会效益实现产生深刻影响。在三公滩防洪堤工程设计过程中，其设计整体的经济性评价主要是依托工程的设计概算进行的。在设计施工过程中，工程人员对三公滩防洪堤的投资指标、编制原则和依据、定额标准、取费标准、基础单价、工程单价资金筹措等内容进行了明缺划分，为工程的经济评价做好了准备。从评价过程来看，本次三公滩防洪堤的设计施工具有明显的经济效益、生态效益和社会效益。

经济效益：其一，对建筑企业而言，其实现了建筑工程施工收益的获得。其二，对三工滩流域而言，该防洪工程的实施可使防洪标准提高到防御20 年一遇洪水的防洪标准，防洪效益显著。对带动流域范围内及周边区域经济社会高速发展有着不可估量的间接效益，按直接效益的20%计算为78 万元。

生态效益：三工滩防洪堤工程的建设明显抑制了区域内的水土流失，实现了局部气候改善和水源涵养，对于河道下游的地表植被保护和生态效益具有非常显著的效果。

社会效益：三工滩防洪堤工程位于新疆昌吉市，该地区是昌吉回族自治州的政治、经济、文化中心。通过防洪工程的设计建设，其有效的改变了城区防洪现状，在确保人们安居乐业的基础上，实现了区域经济、社会、环境的协调发展和可持续发展，具有良好的社会效益。

5 结论

作为新疆昌吉防洪减灾的重要保障措施，三公滩防洪工程的设计建设对于区域内的经济、生态和社会发展具有至关重要的作用。工程建设人员只有做好工程总布置设计、工程管理设计、施工组织设计、生态设计等方面的具体把控，才能实现本区域水利环境的有效改善，从而推动工程建设区域的良性、可持续发展。