取水扩建工程对防洪安全影响分析

邹 磊

（霍邱县河道管理中心，安徽 六安 237400）

0 引言

淮河是我国洪涝灾害最为严重的流域之一，随着淮河流域经济社会的快速发展，加快提升洪涝灾害防御能力，稳定流域经济社会发展大局具有极端重要性。取水工程是完善城镇供水系统、提升地区供水能力的重要举措，但其建设地点和形式受自然条件和环境影响甚大，且工程内容庞杂，受到堤防保护等因素制约。因此，如何在建设取水工程的同时保障防洪安全，是有待探究的重要问题。

本文以霍邱县城西湖乡的自来水厂取水扩建工程为例，通过收集、整理和查勘评价区域水利规划、地物、地貌、水文、野外河道勘测等资料，参照历年实测水文资料及已有的规划研究成果，进行了水文分析计算，并利用HH-Slope1.2 和水工结构分析系统Autobank5.6 进行了堤防岸坡和渗流稳定分析计算，发现自来水厂取水工程取水管道经拖拉管施工后均埋入堤防顶以下1.0m 附近，对堤防顶道路交通、防汛抢险与管理维修等方面基本无影响。分析结果对取水工程的防洪安全提供了有益借鉴。

1 工程概况

霍邱县城西湖乡自来水厂取水工程位于淮河中游，左岸为邱家湖行洪区，右岸为城西湖行洪区。浮船断面上游500m、下游3000m 范围较顺直。浮船断面右岸上游约23.4km 处为城西湖闸，右岸上游约14.3km 处为润河集水文站，下游7.42km 处为临淮岗闸控制工程。

霍邱县城西湖乡自来水厂属农村饮水安全工程，主要建设目的是增加取水、制水和供水能力，提高供水保证率和供水范围。取水工程位于霍邱县城西湖乡陈嘴村附近。原浮筒取水管道（DN250）与自由升降式取水浮船位于淮河右岸，其断面距离临淮岗闸上7.42km 处。扩建后的取水管道（DN355）穿堤断面位于临淮岗闸上7.28km，位于原浮筒取水管道断面下游140m 处。

2 水文分析计算

淮河流域的行蓄洪区分为行洪区、蓄洪区和滞洪区三类。淮河干流行洪区的调整具有明显的经济、社会和环境效益。行洪区调整后，正阳关以上段行洪区使用前河道滩槽泄量为7000m3/s，约为10 年一遇；正阳关～涡河口段行洪区使用前河道滩槽泄量为7000m3/s，约为10～20 年一遇；涡河口下游段行洪区使用前河道滩槽泄量为10500m3/s，约为20 年一遇，淮河干流中游在遇中等洪水，河道滩槽泄量可基本满足防洪要求。

根据上述规划演算成果，当遇10 年一遇洪水时，将启用蒙洼、南润段、邱家湖、姜唐湖四处行蓄洪区；当遇20 年一遇洪水时，将启用蒙洼、南润段、邱家湖、姜唐湖、城东湖、城西湖、董峰湖、瓦埠湖、汤渔湖、荆山湖、花园湖等11 处行蓄洪区；当遇50 年一遇及以上洪水时，淮干12 处行蓄洪区将全部启用，并启用临淮岗洪水控制工程、怀洪新河控制工程。淮河干流行洪区规划基本情况见表1。

表1 淮河干流行洪区规划基本情况表

根据《淮河流域综合规划（2012—2030）》，淮凤集～洪河口防洪标准为20 年一遇，河道设计泄洪能力为7000m3/s。淮河中游防洪标准为20 年一遇，正阳关以下淮北大堤保护区和沿淮重要工矿城市防洪标准为100 年一遇。河道设计泄洪能力洪河口～史河口为7400m3/s，史河口～正阳关为9400m3/s，正阳关～涡河口为10000m3/s，涡河口以下为13000m3/s。淮河干流主要控制点设计防洪水位淮凤集36.92m，淮滨32.50m，王家坝29.20m，正阳关26.40m，涡河口23.39m，吴家渡22.48m，浮山18.35m。淮河干流上中游河道规划指标见表2。

表2 淮河干流上中游河道规划指标表

由表2 可知，王家坝～正阳关设计泄洪为7400～9400m3/s，当上游来水流量超过上述范围时，将启用相关蓄洪区蓄水。本项目取水工程断面位于王家坝以下85.1km 处，通过上述内插得出，取水工程断面设计流量为8500m3/s，设计水位为27.65m。

3 渗流稳定和岸坡稳定计算

本文采用HH-Slope1.2 软件计算稳定性，并采用水工结构分析系统Autobank5.6 对水工建筑物进行详细的分析计算。HH-slope 软件按照《碾压式土石坝设计规范》和《堤防工程设计规范》规定的方法、工况进行编制，公式取自上述规范以及一般土工计算参考书。

3.1 渗流稳定计算

根据地质报告推荐的各岩土层的主要物理力学指标，对霍邱县城西湖乡自来水厂取水工程取水管道穿堤断面右岸堤防（2 级）进行渗流稳定计算，计算工况取项目施工完成后，实施封闭灌浆后设计水位（27.65m）运行稳定期。

经渗流场分析，管道穿堤断面右岸堤防单宽渗流量为1.92×10-6m3/s，右岸堤防断面最大水力坡降为0.32，右岸最大水力坡降均未超过容许水力坡降（0.50），右岸出逸高度均位于下游坡脚附近，渗透稳定满足要求。

3.2 岸坡稳定计算

岸坡稳定系数Fs计算结果汇总见表3，该表包含了剖面的最小安全系数的计算结果。经计算，穿堤管壁四周实施水泥灌浆密封后，2 级堤防穿堤断面设计水位（27.65m）运行工况下稳定安全系数满足堤防设计规范要求。

表3 项目取水管道穿堤右岸断面岸坡稳定系数Fs 计算结果汇总表

4 结论与建议

根据河段河床质组成对河段进行分析，霍邱县城西湖乡自来水厂取水工程附近河段属稳定性河段。通过水文分析计算，并进行了堤防岸坡和渗流稳定分析计算，发现取水工程取水管道经拖拉管施工后均埋入堤防顶以下1.0m 左右，对堤防顶道路交通、防汛抢险与管理维修等方面基本无影响。

在对堤防安全与稳定影响的防治方面，本项目采用拖拉管方式进行取水管道的穿堤，由于穿堤过程中，管壁四周与堤防存在一定空隙，因此，针对本项目开槽穿堤对堤防安全存在的隐患，建议拖拉穿堤后，管道四周与堤身空隙应及时采用水泥喷浆封闭，出入口应采用水泥浆封闭，以确保堤防安全。管道主体工程完成后，应及时恢复堤顶道路等建设。

在对岸坡与河势稳定影响的防治方面，针对浮船旋臂固定桩固定于右岸迎水坡坡脚附近，为抵御洪水对浮船的冲击力，工程建设与运行对河势与岸坡稳定产生一定影响，故建议在旋臂固定桩断面上游10m、下游10m 范围内的右岸河堤迎水坡实施现浇混凝土护砌，以确保岸坡与河势稳定。

此外，建设单位应制定切实可行的度汛方案，确保安全度汛。尽量将施工期安排在非汛期，汛期来临前清理河道附近施工区一切临时建筑物、施工器材等。施工期间，严禁施工器材及物料侵入淮河河道，以确保河道原有防洪标准。施工期间要注意上下游雨水情发展，做好防洪预案，确保安全度汛■