巴江河道治理工程堤防设计

陈 域

(中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650051)

1 工程概况

巴江属珠江水系南盘江左岸一级支流，位于石林县境内的西部，流域位于东经103°05′27″～103°31′22″、北纬24°23′10″～24°56′36″之间。巴江发源于石林镇北大村山头上对角山山神庙峰。自北向南流经石林镇、鹿阜镇、板桥镇，在天生桥有西坝龙潭汇入，至鹿阜镇与黑龙潭河相汇，从大叠水流出县境至宜良县禄丰村汇入南盘江；巴江全长72.6 km，流域面积844 km2。

本次治理河段属巴江中游河段，河道两岸为宽缓的谷地，是全县农业较发达的高产水田集中分布地带。治理河段起点位于县城南的巴江桥下游约105 m处，终点位于永定堰，治理河道总长度5 219.35 m。

2 基本条件

2.1 气象条件

石林县地处云南省东部岩溶高原，属低纬度高原山地季风气候，夏季受来自孟加拉湾的西南暖湿气流和北部湾东南暖湿气流的影响，水汽充沛，降水充足；冬季受来自印巴大陆干暖气流和西北利亚寒流的影响，空气干燥，降水较少。根据石林县气象站51年观测资料分析，多年平均气温16.1 ℃，极端最高气温32.7 ℃，极端最低气温-8.9 ℃，多年平均相对湿度73%，多年平均日照小时数2 211.5 h，多年平均风速2.4 m/s，主导风向：SSW，最大风速16 m/s；多年平均蒸发量1 919.3 mm(E20)，多年平均降雨量938.1 mm，最大降水量1 362.2 mm(1994年)，最小年降水量555.2 mm(2011年)；每年5月～10月为雨季，降水量占全年降水总量的84.8%，11月～次年4月为旱季，降水量占全年降水量的15.2%。

2.2 设计洪峰流量

根据本次巴江河道治理段所处位置，其上游已建有黑龙潭中型水库，规划拟建鱼龙水库，故治理河段洪水应由巴江上游水库调节后的下泄洪水过程与区间洪水地区组合而成。成果见表1。

表1 各控制断面组合设计洪水成果

2.3 地形地质条件

本次巴江河道拟治理河段为巴江桥—永定堰段，起点位于县城南的巴江桥下游约105 m处，终点位于永定堰处，治理河段属巴江中游河段，河道两岸为宽缓的谷地。

巴江河段所在的地区为石林县河流冲积盆地的主要河流，总体呈“U”字形河谷。两侧山体高程在1 700 m～1 710 m，河床高程在1 665 m～1 655 m，相对高差30 m～60 m，为中切割低中山地形。巴江河河谷整体为近南北向分布，河流整体基本顺直，在局部有折弯。治理河段起点河床高程1 665 m，终点处河床高程1 661 m，相对高差约4 m，河道坡降为0.77‰。河底较为平缓，河床比降相对较小。巴江河治理河段河道宽窄不一，一般宽约12 m～30 m，最宽处约56 m。

巴江河堤经过地段地势平坦，主要地貌类型有2种：河漫滩、河曲。河堤沿线及附近地表分布第四系全新统冲洪积层，下覆基岩为下第三系地层。区内主要为第四系及第三系地层，构造不发育。河堤修建于河流冲积层表层，地层基本为第四系全新统冲积层，为小型浅基础工程，工程区外围地质构造对工程影响不大。

沿巴江河岸，地形平坦，河岸较低，河岸为土质岸坡，岩性为第四系松散堆积层，结构松散、稳定性差，工程区不良物理地质现象主要表现为河岸受河水冲刷，致使岸坡失稳，局部形成小的坍塌、滑坡现象，规模小，影响范围小。

堤基主要为冲洪积层含碎石粘土层，局部为冲积之砂、粉质粘土层，故河堤堤基为单层结构(Ⅰ)，局部为双层结构(Ⅱ)及多层结构(Ⅲ)。

3 工程布置及堤防设计

3.1 工程布置

1)布置原则。堤线布置时，根据防洪规划、地形、地质条件、河流变迁及水流特性，并结合现有和拟建建筑物的位置、施工条件等，经技术经济比较后综合分析确定。

治导线应大致与洪水流向平行，并照顾中水河势，尽量平顺，满足泄洪要求，以确保堤防和护岸工程安全运行，达到防洪保安全的目的；

治导线位置不应距中水河槽岸线太近，以免引起岸坡的滑动和坍塌；并应考虑地形地质条件，治导线通过地带，地势要高，以减少堤身高度和节省土方量；

治导线布置应尽量充分利用已建的堤防、护岸和挡土墙等工程，以节省工程量；

治导线布置应以现状河道为基础，充分留足行洪断面，不人为束窄河道，侵占过水断面；

治导线的布置应尽量不影响沿河建筑物或设施的正常运行，并与城镇布局、交通设施等相协调，尽可能为少占耕地。

2)堤线、堤距布置。本次治理河段起点位于县城南的巴江桥下游约105 m处，终点位于永定堰下游，治理河道总长度5 219.35 m。治理河段河道为蜿蜒型，多为主河槽复式断面，河道宽窄不一；堤线布置不改变河道蜿蜒的天然属性，顺河势沿现状河岸布置；堤距根据现状河道宽度并结合石林县水系规划“打造巴江水景观河道”要求，拟定为治理起点—西河汇口堰堤距为35 m左右；西河汇口堰—永定堰堤距为44 m左右。

3.2 堤防设计

3.2.1堤防设计原则

堤防工程设计的主要部分就是护岸、护坡的设计，合理的护坡、护岸工程措施不仅是工程安全的保证，而且能降低工程投资，减少对生态环境的影响。堤防工程护坡、护岸的设计有如下基本原则：

1)尊重自然规律，在保障行洪安全的前提下，兼顾水资源综合利用和生态需要，尽量保持河道的自然特性，促进人水和谐。2)对现状已满足行洪要求且河岸稳定的天然河段，原则上不采取护岸措施；对于迎流顶冲、冲刷严重或不满足行洪要求的河段应采取必要的防护治理措施。3)堤防防护措施应与天然河道周围的自然景观相协调，在满足河道抗冲、稳定要求的前提下，优先选用生态环保的护坡材料和对环境影响小的护坡方案。4)堤型选择应根据河道平面形态、堤线布置，因地制宜、分段设计，避免堤型单一化，堤型变换段应做好连接处理。5)受水流顶冲的凹岸、险工险段，要根据冲刷计算成果，采取合理的防冲加固措施。

3.2.2本工程堤防设计

根据治理河段两岸地形、地质条件，结合河堤两岸高度以及水面线计算成果，本阶段河道设计主断面初拟为格宾挡墙基础+干砌石护坡+混凝土网格梁护坡植草+土堤复合断面，见图1。

1)堤坝断面设计。根据本阶段地形测绘及地质勘察成果，综合考虑石林县水系规划、占地、绿化景观、建筑材料等因素，本次巴江治理河段防洪堤采用土堤。土堤平均高度2 m，最大填筑高度3.5 m，采用均质坝型式，坝体外侧铺设无纺布200 g/m2，对土堤进行反滤保护。堤坝迎水坡坡比1∶2，背水坡坡比1∶1.5，背水面坡脚沿堤坝设置排水沟。堤顶宽度3.0 m，两侧各设0.15 m宽C15混凝土路肩石，中部为2.7 m宽泥结石路面，堤顶作为防洪通道每隔300 m～500 m设一错车道，宽度6 m。

2)护坡、护岸结构设计。河岸2年一遇洪水位以下均选用格宾挡墙基础+30 cm厚干砌石护坡，2年一遇洪水位以上采用15 cm厚C15混凝土网格梁护坡植草，对现有岸坡上树种尽量予以保留；土堤背水坡植草护坡，堤脚设排水沟；上游迎水面格宾挡墙基础、干砌石护坡、混凝土网格梁护坡和土堤之间铺设无纺布200 g/m2，对土堤进行反滤保护。

3)生态措施。为突出体现生态治理理念及河道景观、周边居民的生活环境的要求，本次治理工程迎水坡采用格宾基础+干砌石+网格梁植草护坡型式，背水坡采用植草护坡；由于结构内存在较多的填石孔隙，能实现生态环境的迅速恢复与重建，工程完工后不久即可生长自然植被；一者可以实现河水和结构后土体的自由水交换，增强水体的自我净化能力，改善水质；二者为各类水生动植物提供生存空间，维持生态系统的平衡，建设生态水利工程。

4 结语

巴江洪水灾害频繁，现状河道防洪能力不足，洪水灾害严重，洪水给当地广大人民群众的生命财产造成了严重损失，严重制约了当地经济社会的和谐发展。当前解决巴江防洪问题是当地人民群众和政府多年的迫切愿望；同时通过治理实现巴江“安全、生态、自然、和谐”的综合治理目标，打造环境优美、宜居宜游的近自然生态河流，发展巴江流域生态乡村旅游具有重要意义；因此为提高巴江防洪能力、打造生态河流，发展巴江生态乡村旅游，尽快开展巴江河道综合治理工程是非常必要的。

本文根据相关规程规范，结合工程自身特点进行设计，工程设计范围和治理措施选择符合实际情况，采用生态格宾、干砌石等材料进行防护，即可解决防洪堤问题，又可维护河流生态平衡问题，符合当前工程建设的新要求。

[1] GB 50707—2011，河道整治设计规范[S].

[2] GB 50286—2013，堤防工程设计规范[S].