赵家坝堤防及河道整治设计探讨

许朝友

（思南县水务局，贵州铜仁 565100）

1 概述

灯油坝片区位于思南县东南部，距县城8km，包括孙家坝镇和邵家桥镇的灯油坝、孙家坝及赵家坝3 个小区域，规划面积15.7km2。地理坐标为东经 108°15′00″~108°15′30″，北纬 27°54′02″~27°51′30″之间。其中，灯油坝区域包括牌坊村、石门坎村、双红村、毛坡头村、街上村和葛腊寨村等部分村民组，赵家坝区域包括大面山村、全江村、堆上村、石家寨村和官坡村等部分村民组。该片区已建有广宇水泥厂、汉信混凝土搅拌站、南塑包装厂和220kV 思南变电站等项目，规划占地500 亩的思南石材城已开工建设。

2 河道、堤防状况及存在的主要问题

清渡河发源于梵净山南麓，流经缠溪、凯旺，在天桥乡东北约2km 处入境，过天桥电站、冉泗塘、黄蜡洞、花滩子至赵家坝汇入乌江，河道总长54km，流域面积492km2，总落差103m。本次工程段位于清渡河汇入乌江的汇合处。

3 堤防及河道整治设计

3.1 河道、堤防线路布置及堤距选择

3.1.1 堤线布置方案

清渡河常水位高程为365.00m，据此在365.50m 高程上设置亲水平台，平台最小宽度按3m 控制。左岸由石家寨起向清渡河与乌江汇合口延伸，堤长共1075m；右岸分两段，由石家寨起向清渡河与乌江汇合口延伸，在0+696 渔溪沟汇入处分开。上游段长696m，下游段长335m。右岸设置4 处堤顶到亲水平台的梯步，左岸5 处，每处梯步宽4m。堤顶宽3m，堤背为规划建设用地红线。

3.1.2 堤距确定

清渡河段：由于受河两岸规划道路的用地红线控制，故不进行比较，沿道路红线布置堤防，堤距在110~210m 之间。

渔溪沟：主要是疏浚工程，以满足过流能力来控制河道宽度，其底宽为7.0m。

3.2 河道与堤防纵、横断面

本次治理清渡河河床纵坡采用原河道天然比降7.42‰，渔溪沟采用比降为2.1‰。

清渡河石家寨防洪堤工程保护圈为灯油坝片区，现状河谷下切较深，根据以上原则，堤型主要确定为土堤护坡结合重力式、土堤护坡、仰斜式三种型式。

3.3 河道清障规划

本次设计疏浚工程主要集中在清渡河支流渔溪沟，疏浚长度为3.4km，疏浚工程量为10.68 万m3。

3.4 治理河段设计水面线

3.4.1 沙沱电站回水影响

距离项目区下游100km 处的乌江上有一座已建的沙沱电站，根据乌江沙沱电站水库淹没处理范围成果表可知，沙沱电站P=5%频率下洪水的尖灭点在老鹰岩，而老鹰岩位于本工程下游21km，所以在P=5%频率洪水下本工程项目区不受沙沱电站回水的影响。

3.4.2 洪水水面线

根据测量人员提供的实测断面及水工布置后的断面，用伯努利方程，分析计算出本次治理河段整治前后的水面曲线，其成果见式（1）。

伯努利方程式中：V1-下、上断面水位，m；V2-下、上断面流速，m/s；Q-断面流量，m3/s；A-两断面过水面积均值，m2；R-两断面水力半径均值；ΔL-两断面间距，m；ξ-水头损失系数（0-1）。

（1）清渡河段。

本工程区位于清渡河汇入乌江的汇口处，故受到乌江设计洪水回水的影响，本次设计采用乌江S1 断面作为计算水面线的起算断面。

根据调查的河床糙率及查《天然河道糙率表》得出整治前清渡河段的糙率系数为0.044～0.048；根据水工人员设计的河道治理方案，整治后，河道的糙率系数为0.044～0.047。

治理后新修一座清渡河中桥，计算成果表明，本次治理河段工程实施后，较天然河道洪水水面线P=5%洪水位上升了0.09～0.1m 不等，治理前后过水断面变化不大，加之治理段处理乌江回水范围内，受乌江洪水影响大，故治理前后水位波动是合理的。

（2）渔溪沟段。

根据调查的河床糙率及查《天然河道糙率表》得出整治前河道的糙率系数为0.048～0.05；根据水工人员设计的河道治理方案，整治后，断面采用草皮护坡，河道的糙率系数为0.046～0.048。

计算成果表明，本次治理河段工程实施后，较天然河道洪水水面线P=20%洪水位下降了1.48～3.82m 不等，根据水工布置的断面，整治后该段河床向下降了0.84～4.89m，过水断面面积增加，糙率减小，故水位下降是合理的。

3.5 堤顶高程

根据《堤防工程设计规范》（GB 50286—98）第6.3.1 条规定：堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定。堤顶超高值按式（2）计算：

式中：Y-堤顶超高，m；R-设计波浪爬高，m；e-设计风壅水面高度，m；A-安全加高，m，按规范表 2.2.1 规定，5 级堤防 A=0.3m。

3.5.1 风浪要素及堤顶超高

精密度：取同一稻谷，进行叶黄素提取，连续测定6次，计算出叶黄素提取量的RSD为0.25%，表明精密度良好。

风浪要素计算：

式中：F-风区长度，m；d-水域的平均水深，m。

式中：e-计算点的风壅水面高度，m；K-综合摩阻系数，取k=3.6×10-6；V-设计风速，按计算波浪的风速确定；F-由计算点逆风向量至对岸的距离，m；d-水域的平均水深，m；β-风与垂直于堤轴线的法线夹角；波浪爬高计算（当 m=1.5～5.0 时）见式（5）：

式中：RP-累积频率为P 的波浪爬高，m；R0-无风情况下，光滑不透水护面时的爬高值，m；KΔ-斜坡的糙率及渗透性系数，查表 C3.1-1，取 KΔ=0.78；Kv-经验系数；Kp-爬高累积频率换算系数；m-斜坡率—堤前波浪的平均波高，m；L-堤前波浪的波长，m。

3.5.2 安全加高A

根据《堤防工程设计规范》，清渡河防洪标准为20 年一遇，4级堤防，不允许越浪的堤防工程，安全加高A=0.6m；渔溪沟按5年一遇设计，5 级堤防，属于允许越浪的堤防工程，安全加高A=0.3m.

3.5.3 堤顶超高

表1 清渡河堤顶超高计算

3.5.4 设计洪水位和设计堤顶高程

清渡河设计洪水标准采用20 年一遇，根据上表计算出的堤顶超高，考虑到和思南县的总体规划相结合，堤顶高程定为381.8m。渔溪沟为疏浚工程以原地面满足超高为准。

4 堤防及河道整治建筑物方案比较

堤防基础设计：

冲刷深度计算（以0+1000 断面为例）：

根据《堤防工程设计规范》（GB 50286—98），水流平行于岸坡产生的冲刷按式（7）计算：

式中：hB-局部冲刷深度，从水面起算；hp-冲刷处的水深，以近似设计水位最大深度代替；Vcp-平均流速，m/s；V允-河床面上允许不冲流速（m/s），经现场勘察，V允=1.0m/s；n-与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取

经计算（1#堤桩0+100 断面）局部冲刷深度为hB=0.32m，结合堤防规范（GB 50286—98）及相关规范规定，河堤基础埋深不应小于0.8m。

5 结论

（1）思南县清渡河赵家坝石材城段堤防工程，是一项公益性很强的工程：①提高了抵御洪灾的能力，改善了群众的生存条件；②工程建设必牵动着当地的经济发展，促进社会稳定，更好地构建和谐社会，推进思南县工业园区的建设。

（2）该工程总投资2528.1 万元，工程效益明显，经济合理，工程建设难度不大，技术要求不高，可操作性强，建设条件有利，工程建设十分可靠。所以，该项目的建设是非常必要，且势在必行的，建议工程早日动工。