某河道防洪治理工程设计要点

徐佩剑

（中及御龙建设有限公司，河南 南阳 473000）

1 工程概况

潦河发源于伏牛山南侧余脉的九里岭，自北向南流经卧龙区安皋镇、潦河镇、陆营镇、英庄镇、新野县歪子镇，至樊集乡汇入白河，全长约102 km，新野县段全长10.50 km。

河道治理工程桩号为0+130～1+125，长995 m。该段河道整体比较顺直，局部呈“S”型，河谷坡度缓，较平坦，呈“U”型谷。一般河槽宽约40～60 m，深3～6 m。河床两岸地势较平坦，左岸岸顶高程103.00～106.30 m，右岸103.30～106.20 m，河底高程94.30～96.80 m。河床平整度差。属北亚热带地区，年平均降水量755.10 mm。

潦河防洪标准10年一遇。防洪工程V等，主、次要和临时建筑物5级。护岸工程的合理使用年限为30年。

2 防洪水位确定

2.1 河道水面线计算原理及方法

①河道水位基本方程。恒定非均匀渐变流能量方程为：

②水位推算方法。运用水面线基本方程式，并将河道划分为适宜计算河段后，水面线推算即可逐段由下游向上游推算。

2.2 建筑物壅水

2.2.1 水位低于桥板下缘按堰流计算

式（3）～（5）中：μ——流量系数，μ=μ1·μ2；μ1——与桥进出口有关的流量系数；μ2——与桥墩形状有关的流量系数；ω——过水断面面积；Q、ΔZ——桥下过流流量及上游水位壅高值。

2.2.2 水位高于桥面分为孔流和堰流两种情况

首先判断流态为孔流或堰流，桥下净空为e，上游水深H，若e/H<0.65，则桥下为孔流，桥上部分按宽顶堰流，若e/H>0.65，则桥下的过流仍为堰流，过水面积扣除桥板梁所占的面积，按式（2）计算。

桥下孔流时采用公式：

式（3）～（5）中：m孔——孔流量系数，m孔=0.6－0.18e/H；σS——淹没系数，由ΔZ/H、e/H查图求得；B——桥孔总长度；b——桥引桥长度，HX桥上堰流水深，hs桥下堰上水深。σc——由hs/Hx查淹没系数表。

试算Ho求得与Q 相应的ΔZ，即为桥的壅高值。工程范围内潦河涉水建筑物为G55高速桥、郑万高铁桥。

2.3 河道水面线起始水位确定与水面线推算成果

①起始水位确定。此次起始断面选用治理段下游400 m处，桩号1+800，起始水位采用已批复实施的南阳市卧龙区潦河英庄镇北高营至前英庄段河道治理工程中该处10年一遇水位103.67 m。②水面线推算成果。运用水面线基本方程，并将河道划分为适宜计算河段后，由下游向上游逐段推算。水面线推算采用百图软件程序计算。现状河道主槽糙率可取0.032，滩地糙率取0.04；设计河道主槽糙率可取0.03，滩地糙率取0.038。计算结果此略。

3 清障工程设计

按照《水利部办公厅关于开展全国河湖“清四乱”专项行动的通知》相关标准和有关要求，积极开展“清四乱”整治活动，对清除的废弃物及垃圾进行妥善处置，逐步退还河湖水域生态空间，恢复河流水系自然面貌。

潦河清障工程主要为河道废弃桥梁，位于桩号1+020，其通行功能已由桩号1+055 丘庄桥替代。废弃桥梁基础为灌注桩，桥板为钢筋混凝土简支板，桥长50 m，宽2.20 m，单跨8.30 m，共6跨，拆除钢筋混凝土量为211.60 m3。

4 疏浚工程设计

4.1 设计原则

①安全性：遵循河道演变规律，做到因势利导，满足河道行洪安全的要求。②稳定性：疏挖区根据综合治理工程总体布局合理确定，疏挖后使河槽和岸线保持稳定。③一致性：疏挖断面设计应充分考虑上下游衔接的一致，不盲目扩大或缩窄河道。④协调性：根据实测的河道纵横断面资料，保证已建桥梁桥墩不悬空，保证满足常水位对河道景观的要求并结合现状河段比降而定。

4.2 疏浚内容

此次潦河冯庄段治理工程对桩号0+300～1+125段河道进行疏浚，疏浚河道长825 m，平均疏浚深度1 m，疏浚土方5.31万m3。

为保证现状涉河建筑物的安全，对于涉河建筑物上下游50 m范围内不进行疏浚。

4.3 砂石处置

河道疏浚产生的砂石资源，按照有关法律法规和水利部《河道采砂管理指导意见》处置。工程施工时，项目建设业主与中标施工单位签订砂石接管协议；招标文件中明确：砂石资源交由交县政府及相关部门进行公开依法处置，确保国有资产交易“公开、公正、规范”。

5 护岸工程设计

5.1 设计原则

①岸线尽量利用现有满足要求的护岸。②左右岸兼顾，尽量保证河道自然形态。③岸线布置尽量平顺连接。④修建护岸工程制止洪水淘蚀滩地，解决水土流失、植被破坏问题。

5.2 现状及险情

潦河弯多岸陡，多处存在凹岸顶冲现象；潦河洪水期水流具有陡涨陡落的特点。水位上涨时，水势凶猛，对河岸破坏性较大；此时若雨水较多，在雨水浸泡和河水冲刷双重作用下极易形成塌岸，特别是土质较差的迎流顶冲段，崩岸更为严重。枯水期，在地下水形成的动水压力及弯道水流作用下，岸坡坍塌也较为严重。查勘潦河冯庄村段，选取桩号0+130～1+125段河道右岸新建护岸长995 m进行工程防护。

5.3 护岸设计的方案比选

①现浇混凝土护岸。现浇C20 混凝土护坡厚12 cm，其下粗砂垫层厚10 cm。混凝土护坡板纵横向每隔2 m 设分缝，缝填聚乙烯闭孔泡沫板。每块板中部设1 孔Φ110 mmPVC 排水管，管后设50 cm×50 cm土工布（400 g/m2）包扎，并设碎石反滤包。岸顶设50 cm×60 cm 浆砌石压顶，坡脚设Mu60M7.5 浆砌石护脚，顶宽40 cm，底宽90 cm，埋深1.50 m，护脚外侧设3 m宽40 cm 厚雷诺护垫水平防冲铺盖。②浆砌石护岸。浆砌石厚30 cm，下部粗砂垫层厚10 cm，底部铺设400 g/m2土工布一层。岸顶设50 cm×60 cm 现浇C20 混凝土压顶，坡脚设Mu60M7.5浆砌石护脚，顶宽40 cm，底宽90 cm，埋深1.50 m，护脚外侧设3 m宽40 cm厚雷诺护垫水平防冲铺盖。③雷诺护垫护岸。30 cm 厚雷诺护垫，下设碎石垫层及400 g/m2土工布。岸顶设50 cm×60 cm现浇C20 混凝土压顶，坡脚设Mu60M7.5 浆砌石护脚，顶宽60 cm，底宽110 cm，埋深1.50 m，护脚外侧设3 m 宽40 cm 厚雷诺护垫水平防冲铺盖。④膜袋混凝土护岸。采用15 cm厚矩形膜袋混凝土护坡，下设400 g/m2土工布。岸顶设50 cm×60 cm现浇C20混凝土压顶，坡脚设6 m宽25 cm厚铰链型膜袋护脚。以上4类护岸型式的优缺点对比表此略。

综合比较，现浇混凝土护岸造价最低，但砂层内渗水不易及时排出，易使板块隆起，排水失效时岸坡易破坏；浆砌石护岸虽造价较低，但易损坏；膜袋混凝土施工方便，整体性好，但造价较高，生态效果差；雷诺护垫护岸造价最高，但其整体性好、排水迅速；考虑工程的长期安全运行、河道生态需求、现场地理地形条件，此次工程采用雷诺护垫护岸。

5.4 护岸设计

5.4.1 雷诺护垫护坡+格宾挡墙护坡（共120 m）

护坡型式适用于桩号0+130～0+250段河道右岸。该段护岸上部采用雷诺护垫护坡，厚30 cm，坡比1∶2，下铺10 cm厚碎石垫层及400 g/m2土工布，岸顶设C20混凝土压顶（尺寸50 cm×60 cm），下部为格宾网箱挡墙，高5 m，顶宽1 m，底宽5 m，下设0.60 m 厚，6 m 宽C25 混凝土底板，基础迎水面设齿墙，埋深1.50 m。同时在护脚前增设雷诺护垫水平防冲铺盖（长3 m，厚0.40 m），铺盖下设1.10 m厚抛石。

5.4.2 雷诺护垫护坡（共875 m）

护坡型式适用于桩号0+250-1+125 段河道右岸。雷诺护垫护坡厚30 cm，坡比1∶2，下铺10 cm厚碎石垫层及400 g/m2土工布，岸顶设C20 混凝土压顶（尺寸50 cm×60 cm），坡脚处设Mu60M7.5浆砌石护脚埋深1.50 m，顶宽0.60 m，底宽1.10 m，迎水坡坡比1∶0.50，墙趾高0.50 m，护脚前增设雷诺护垫水平防冲铺盖（长3.00 m，厚0.40 m），铺盖下设1.10 m厚抛石。

5.4.3 安全警示牌

安全警示牌共4 个，高3.10 m，由混凝土基础、钢管立柱、标示板3部分组成。

6 结语

综上所述，工程概况，推求河道洪水水面线确定防洪水位，河道防洪清障、疏浚及护岸工程设计等方面综合设计。