关于孟良河防洪综合整治工程设计的要点分析

关于孟良河防洪综合整治工程设计的要点分析

檀亚辉

河北省水利水电勘测设计研究院天津300250

一、河道概况；

孟良河属海河流域大清河水系，为大清河南支主要支流之-,发源于曲阳县城西北的老虎山，源分两支，其西支经李家洼小(二)型水库，向东南流至孙家庄村北入庄子河小(一)型水库，出库后于孙家庄村东与东支汇合；其东支源于北清阳贯，向南流经南清阳贯到孙家庄村东，东西两支汇合后转折南流经北孝木村东，在北孝木村南右纳东沟北来之水，孟良河再南流入南孝木小(一)型水库。出库后，孟良河东南流穿过孝木盘山渠，越过定灵公路漫水桥，左纳白家湾山洪沟，白家湾山洪沟上建有白家湾小(一)型水库。

现状孟良河断面窄小、河短流急，沿途穿过密集的村庄。旧时经常漫溢决口，水患频繁。新中国成立后，有9个年份决口漫溢（1950、1954、1955、1956、1959、1961、1963、1972和1977年），累计淹地80余万亩，洪灾较唐河、沙河都多，可谓河小灾大。建国后，孟良河经过8次开挖、扩建，泄洪能力已有很大提高，但行洪标准仍然偏低，现状仍不能达到原设计10年一遇防洪标准。

二、设计范围、设计内容

1、设计范围

本工程主要针对孟良河进行防洪综合治理，整治长度13公里。定州市孟良河防洪综合整治工程主要是按照规划设计的防洪标准对河道进行治理，通过扩挖河槽、修筑堤防、边坡防护等措施提高河道防洪能力，保护两岸人民群众的生命和财产安全。

2、设计内容

根据河道现状存在的主要问题，本次河道治理工程主要建设内容包括：

（1）新（扩）挖主槽；

（2）对现状堤顶高程不满足防洪标准的河道两岸填筑防洪堤，并采用砌石或格宾石笼护坡或生态植草护坡等方式对防洪堤迎水侧边坡进行防护；

三、设计依据、设计工作目标；

1、设计依据

(1)《防洪标准》（GB50201-2014）；

(2)《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；

(3)《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）；

(4)《河道整治设计规范》（GB50707-2011）

(5)《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-2006）；

(6)《大清河流域防洪规划》；

2、设计工作目标

坚持“统一规划、分期治理、统筹兼顾上下游、左右岸利益”的指导思想，通过采取各种工程措施和非工程措施建设，修复并规整河槽断面，提高该河段整体防洪能力及防洪标准，促进河道两岸防洪保护区土地开发利用的有序进行，改善两岸生态环境，把孟良河建设成为一条防洪标准适宜、河堤协调的河流。

四、设计说明和设计方案；

1、河道现状分析

项目区治理段主河道全长13km。河道常年有水，非汛期流量很小，两岸有树木而无堤防。新中国成立后，孟良河经过8次开挖，泄洪能力已有很大提高，有效保护了沿岸23万亩土地和村庄的安全。现状马家寨以上可通行130m3/s的流量（相当于5年一遇），但仍存在许多问题，例如：防洪工程建设滞后，河段整体防洪标准偏低、大型穿跨河工程对洪水走势起到重要控制作用、穿村段河道两岸侵占严重、河道垃圾堵塞严重、低标准跨河工程阻水明显、高标准洪水条件下，孟良河漫溢串流对定州市城区防洪安全威胁很大等等

2、工程总体布置及任务

本次河道治理主要是以防洪综合提升为目的，针对河道现状和建设需求，工程主要建设内容为：对河道进行、清淤、疏浚，并对重点部位的河底、边坡进行防护。为满足河道行洪要求，对原河床进行扩挖，加高或加固两岸堤防，使治理后的河道满足相应的防洪标准。3、设计依据

(1)《防洪标准》（GB50201-2014）；

(2)《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；

(3)《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）；

(4)《河道整治设计规范》（GB50707-2011）

(5)《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-2006）；

4、设计标准

根据孟良河保护人口情况，根据《防洪标准》(GB50201-2014)，确定本次治理工程的设计防洪标准，从而确定堤防工程级别。

5、设计洪水

河道所在流域若有近期实测洪水资料，则采用实则资料；若无实测资料，则根据其不同频率的设计洪水计算拟采用单因子经验公式法和推理公式法两种方法推算河道的设计洪水，通过对比分析各方法的计算成果最终确定河道的设计洪水。6、河道工程设计

(1)堤线布置

岸线布置尽量依原河道而建，以满足防洪，水流通畅为原则布设，根据河道现状地形、地貌、跨河建筑物及防洪整治要求，同时结合两岸景观绿化的需求，确定护岸型式及防护材料。

a)在保证行洪安全的前提下，本着少占地、节省投资的原则选取河道防洪整治方案。

b)堤线布置尽量依据实际地形，并与河势流向相适应，与大洪水的主流线大致平行。

(2)河道纵断面

根据实测地形图确定河道天然纵坡。本次纵坡设计以天然河底为基础，根据不同河段的时间情况相应确定设计纵坡。

(3)河道横断面

因本次设计以河道清淤、扩挖和断面防护为主，对过水能力不足部分筑堤设防。筑堤土料应选用河道开挖出的可利用土料。堤顶高程按河道清淤护砌后的横断面推求相应设计洪水位，考虑超高后确定。

7、河道工程设计计算

(1)计算方法

河道水面线推算采用一维恒定非均匀流，即伯努力能量方程，由下游断面向上游断面逐段推算水位，最终推算出整个河段的水面线。计算公式如下：

式中：n—河床糙率；

ω—过水断面面积(m2)；

R—过水断面水力半径(m)。

(2)糙率

根据河道治理情况及护砌断面结构确定河道糙率取值。

(3)水面线成果

以河道下游某一特定过流断面水位为起推水位，采用一维恒定非均匀流方法自下游断面向上游断面推算相应洪水标准下的水位，根据堤防设计规范中超高计算公式计算堤顶超高数值。

8、河道工程施工

河道施工时先进行土方开挖、边坡清理和土方填筑，再进行护岸修筑及混凝土浇筑等工程。

（1）土方开挖

①施工单位在进行开挖前应详细了解工程的地质结构、地形地貌和水文地质情况。并应根据监理工程师移交的测量控制点布设施工导线系统。

②基础开挖需按设计要求的高程、边坡、底宽进行，不得有超挖和欠挖，基础开挖应从上至下分层分段依次进行，施工中随时做成一定的坡势，以利排水。基础开挖后不能立即修筑护岸时，应留有20～30cm厚的保护层，待修筑前再人工挖至设计高程，随即修筑。

③开挖基础时，基础土不得被扰动或被水浸泡。夏季施工，应采取措施防止雨水冲刷边坡。应保证地下水位降低至最低开挖面以下0.5m。

（2）边坡清理

①清理岸坡表层不合格土、杂物，岸坡范围内的坑、沟、槽等。

②基面清理后，应及时报验，基面验收后应抓紧施工，若不能立即施工的，应做好基面保护，复工前应再检验。

（3）土方填筑

①粘性土的填筑标准以压实度控制，压实度不得小于0.91。施工前按照《土工试验规范》(SL237-1999)进行全样击实试验，会同监理、设代对照勘探试验成果，确定全样的最大干密度和最优含水率，换算出设计密度进行质量控制。

②填筑含水量应控制在最优含水量附近，其上、下限偏离最优含水量不超过-3%～+3%。

（4）堤防修筑

浆砌石砌筑石料应选用石质均匀、表面清洁、没有裂纹的未经风化的坚硬石块，块石大致方正，一般尺寸不小于0.3～0.5m，重量不小于30kg，极限抗压强度不小于0.3MPa。砌体缝宽1.5～3cm，石块之间相靠严实，同时要求搭茬接缝，不能出现重缝、通缝现象。砌体施工完成后养护时间不小于14天。

参考文献：

［1］《中华人民共和国水法》2002年8月29日由第九届全国人大常委会第二十九次会议通过，2002年10月1日起施行，2016年修正；

［2］《中华人民共和国防洪法》1997年8月29日由第十一届全国人大常委会第十次会议通过，1998年1月1日起施行，2016年修正；

［3］《防洪标准》（GB50201-2014）。