赤水河赤水河滨南路段河道治理工程生态防洪堤设计

白 超

(遵义水利水电勘测设计研究院，贵州 遵义 563002)

赤水河滨南路段是赤水河赤水市河段的上游部分。由于赤水市的地形地貌特征决定赤水中心城区居民住宅和工况企业大多集中在赤水河沿岸，且随着赤水市城市建设的发展和企业的升级改造，市区人口越来越集中，经济迅速发展，量级相同洪水造成的洪灾损失逐年增加，同时也造成难以估算的如人员伤亡、疾病流行等间接经济损失，影响当地社会安定。《赤水市城市总体规划(2011-2030)》中要求，在生态保护的前提下，依托赤水河和大同河构建多条山水通廊，将河岸防护、市政道路建设、生态绿化等结合起来，将赤水河城区段打造成为具有区域旅游文化特色、环境优美的城市景观轴、生态走廊和市民休闲娱乐场所。因此，对赤水市河滨南路段河道进行防洪治理，与市区内上下游已建防洪工程形成封闭的防洪体系，发挥其抵御洪水能力，对做好防洪工作，保障城市安全，修复生态环境，提升城市品位和改善人居环境均具有重要作用[1-2]。

1 工程概况

赤水河赤水河滨南路段治理工程上游(万鲢路口以上)和下游(甲子口以下)均为赤水市河滨南路道路工程路肩墙，上游路肩墙为抗滑桩板墙+框格植草护坡，下游路肩墙为衡重式挡墙，均满足20年一遇洪水行洪要求。根据《赤水市城市总体规划(2011-2030纲要)》，河滨南路一带为规划的市级商业中心，临河侧为星级酒店一条街，虽防洪能力可达到20年一遇防洪标准，但岸坡存在被洪水淘刷的现象。为稳定河势、使市区内上下游已建防洪工程形成封闭的防洪体系，保证城区居民的生命财产安全，选择赤水河甲子口至万鲢路口河段进行河道治理，上起甲子口，下至万鲢路口，综合治理长度1.98 km，修建防洪堤总长1.98 km。

2 河段防洪现状及治理措施

赤水河赤水河滨南路段治理工程位于赤水河赤水市区河段的上游，是2013年建成的甲子口至赤水河大桥河段防洪工程的上游段。治理河段(甲子口至万鲢路口)治理长度1.98 km，全段行洪能力基本达到20年一遇标准，但岸坡存在被洪水淘刷的现象，需进行岸坡防护。采用曼宁公式对现有河道行洪能力进行推求，其分析成果见表1。

表1 治理河段断面行洪能力分析成果

治理河段右岸为河滨南路，河滨南路一带为规划的市级商业中心，临河侧为星级酒店一条街，其区域位置见图1。

图1 治理河段区域位置

随着赤水市经济发展、城市拓展及市政建设的需要，城区已按规划正不断“南进”，向赤水河甲子口河段上游发展，沿河各种市政设施、居民小区、商业中心等已逐渐完善，新建城区滨临赤水河，但河段的防洪工程未随城市发展及时跟进。图1所示，治理河段位于河滨南路一带，未形成完整的防洪体系。现状河道为天然河道，河岸多为土质边坡，稳定性极差，一遇洪水，洪水冲刷河岸，土质边坡极易发生垮塌，直接危及下游河段已成防洪堤基础和城市防洪安全[3]。因此，按20年一遇的防洪标准，结合赤水市城市总体建设规划，对河滨南路段右岸上起甲子口，下至万鲢路口，总长度1.98 km全河段进行生态堤防洪护岸综合治理。在做好防洪工作保障城市安全的同时，科学修复生态环境和打造城市景观，提升城市品位和改善人居环境，满足城区建设和经济可持续发展的要求。

3 治理河段防洪堤设计

根据《防洪标准》(GB 50201-2014)，防洪工程等别为Ⅳ等，采用20年一遇洪水标准设计。根据《堤防工程设计规范》(GB 50286-2013)，主要建筑物堤防为4级建筑物。

3.1 堤型比选

治理河段区内主要出露侏罗系侏罗系中统遂宁组(J2sn)至白垩系上统夹关组(K2j)及第四系(Q)，大地构造单元为扬子准地台(Pt)四川台坳(Ⅰ3)綦江-官渡构造带，断裂构造不发育，区域构造稳定。出露地层岩性为侏罗系中统沙溪庙上亚组(J2s2)砂岩、泥质细砂岩、泥岩等，岩层产状为N25～30°E/NW∠7～10°，岩层总体倾左岸，为走向河谷结构。结合赤水河山区流域水系暴雨特点、赤水河河滨南路段河段地形地质条件、河段防洪现状及城市防洪要求，充分考虑到生态修复和城市景观建设等需求[4-5]，新建右岸护堤优选生态型防洪堤和衡重式重力堤两种堤型3种方案进行设计和技术经济综合比选。

3.1.1 方案一：生态堤(六角空心预制块+镀高尔凡加筋麦克垫)

采用土石混合料填筑，堤顶宽不小于3.0 m，迎水面坡比1∶1.5，设两级马道，马道宽度3.0 m，一级马道高程为2年一遇水位降低2.0 m，二级马道高程为5年一遇洪水位。一级马道以下采用浆砌石重力式挡墙护脚，两马道之间采用正六边形空心预制块植草护坡；二级马道至坡顶段采用镀高尔凡加筋麦克垫生态护坡，坡顶采用1.2 m高护栏。堤脚采用浆砌块石护脚，顶宽1.50 m，临河侧坡比1∶0.3，墙背铅直。具体断面结构形式见图2。

图2 生态堤(六角空心预制块+镀高尔凡加筋麦克垫)断面

3.1.2 方案二：生态堤(镀高尔凡雷诺护垫+镀高尔凡加筋麦克垫)

生态堤结构和参数与方案一相比，除两马道之间采用镀高尔凡雷诺护垫护坡外，其余相同。具体断面结构形式见图3。

3.1.3 方案三：衡重式重力堤

堤基座落在第四系覆盖层上，墙式护堤结构尺寸为：堤顶宽1.0 m，迎水面坡比1∶0.3，上墙背水面坡比1∶0.3，台宽1.0 m，下墙背水面坡率取1∶-0.3，墙体采用M7.5浆砌石砌筑，墙背采用土石碴回填至堤顶，回填压实度≥0.90。具体断面结构形式见图4。

图3 生态堤(镀高尔凡雷诺护垫+镀高尔凡加筋麦克垫)断面

3.1.4 比选结果

生态堤方案：施工技术较简单，建筑材料可就地采取，并可充分利用河道的土石料作护堤填料，减少外运弃碴，降低工程造价，且能保持河道自然生态环境及人文景观，但工程占地比较大。衡重式重力堤方案：工程占地相对较小，但砌石量较大，且石材场较远，仅M7.5浆砌石量约110 000 m3，投资约3 690万元，投资约为生态堤方案的1.5倍，工程造价高。

经工程占地、施工难易度、生态环境等技术经济方面的对比分析知，虽然生态堤方案建设征地比重力堤方案多占2.566 7 hm2，但结合赤水市总体规划来看，从保持河道自然生态环境及人文景观考虑，采用生态堤方案更利于生态修复和城市景观建设，且工程造价仅为重力堤的2/3。生态堤方案中方案一比方案二建筑工程部分造价节省约106.96万元，投资经济效益高，故优选重力式挡墙护脚+六角空心预制块+镀高尔凡加筋麦克垫组合式生态护坡堤型。

3.2 防洪堤渗流稳定性分析

3.2.1 土堤渗流分析

防洪堤采用土石混合料填筑，堤顶宽不小于3.0 m，迎水面坡比1∶1.5，设两级马道，马道宽度3.0 m，堤脚采用浆砌块石护脚，顶宽1.50 m，临河侧坡比1∶0.3，墙背铅直。土堤回填料主要为粉质黏土、砂质泥岩及泥质细砂岩的混合料，经碾压夯实后，结构较密实、孔隙较小。根据《水利水电工程地质勘察规范》(GB 50287-1999)，流土和管涌按土的细粒含量进行渗透变形判别，即：

(1)

式中：Pc为土的细粒颗粒含量，以质量百分率计,%；n为土的孔隙率,%。

3.2.2 土堤稳定计算

选择最不利荷载组合和最不利断面进行生态堤的稳定性分析，其计算工况为：①正常工况：设计洪水位骤降期的临水侧堤坡；②非常工况：施工期的临水侧堤坡。根据《堤防工程设计规范》(GB 50286-2013)计算得到基底应力和抗滑稳定分析成果，见表2。

表2 基底应力及抗滑稳定计算成果表

从表2可知，基底最大应力为126.6 kPa，小于地基允许承载力450 kPa，且护脚基底未出现拉应力，满足规范要求。各组合工况条件下，防洪堤基底抗滑和抗倾稳定安全系数均大于规范要求指标,防洪堤安全稳定性较高[7]。

4 结 论

赤水河赤水河滨南路段治理工程河道为天然河道，总体较平缓，两岸多为土质边坡，基岩以砂岩、泥岩等碎屑岩体为主，虽防洪能力达到20年一遇防洪标准，但河道未形成封闭防洪体系，岸坡存在被洪水淘刷现象，直接危及下游河段已建成防洪堤基础和城市防洪安全。为与赤水河及赤水市封闭防洪体系和城市生态文化景观规划建设相匹配，通过沿河岸布置生态堤防洪护岸进行综合治理，与上下游已建防洪工程形成封闭的防洪体系，确保城市防洪安全，科学修复生态环境和打造城市景观，提升城市品位和改善人居环境。