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左江某河段防洪堤总体设计方案选择
摘要: 本文介绍了左江某河段防洪堤(兼顾管理维护道路)堤线、堤型选择原则、思路,防洪堤与护岸结合的总体设计方案等基本情况。该设计方案融入生态水利的理念,将生态水利与城市发展、人文等相结合的理念贯穿于设计的全过程,体现人与自然的和谐共处。
关键词:防洪堤 生态 护岸设计
1 工程概况
某县城位于广西壮族自治区的西南部,全境处在北回归线以南。近年来,随着县城区的迅速发展,特别是沿左江河段其他防洪堤相继建成,现状城区防洪工程体系不完整,防洪能力不足的问题日显突出,城区防洪要求日益迫切。
根据某县城防洪规划,规划至2030年,县城人口约40.5万人,县城建设用地44.36km2。确定某县城区防洪堤按现状20年一遇洪水标准设计,排涝标准自排按20年一遇最大24小时暴雨洪水标准设计。县城区防洪及防护工程的堤防及护岸级别确定为4级,防洪堤、护岸及其附属建筑物按4级建筑物设计。
堤线位于左江右岸一级阶地前缘,土堤堤基覆盖层上部主要为灰褐色~黄褐色的粘土;中部为灰~灰黄色砂砾石;下伏基岩为灰岩局部夹白云岩,岩石较坚硬,多呈弱风化状,岩溶一般发育。土堤基础置于粘土层上,其各项物理力学参数可满足设计要求。地基基本不存在抗滑稳定、抗渗稳定及抗震稳定等问题,堤基工程地质条件良好。
2 堤线选择
2.1 布置原则
① 应把堤段建设与城市建设发展相同步,新建防洪堤与已建防洪堤相连后,形成封闭的防洪体系,新建防洪堤要达到设计的防洪标准。
② 河堤堤线应与河势流向相适应,并与大洪水的主流线大致平行。[4] 尽量维持原河道天然形态,避免裁弯取直。
③ 新建防洪堤与建设地的天然景观相协调,与当地生态环境相适应。
④ 堤线应力求平顺,各堤段平缓连接,不得采用折线或急弯。[4]
⑤ 堤线布置尽可能少占用耕地、少拆迁房屋的地带。[4]
⑥ 堤防工程应尽可能结合现有地形和地质情况,有条件尽量将堤线适当后靠,避免大挖大填,并预留有足够的河道行洪断面。[4]根据河岸稳定性的具体情况和塌岸宽度预测,外堤脚距岸边预留一定的宽度,以防塌岸对堤身的威胁。
⑦ 在适宜的堤段采用“堤、路、园”相结合的型式,防洪堤轴线布置尽可能与当地建筑、城市交通及城市景观相结合,并与城区发展规划一致。兼顾防汛抢险道路的防洪堤尽可能与城区规划道路相结合,形成临江大道,既能防御洪水,又便于防洪抢险和城区交通;河道断面型式及护岸型式与城市景观相结合,既确保洪水期行洪安全,又改善城市水环境及水景观,达到“亲水、近水、入水”理念
⑧ 护岸应充分考虑水生生态系统与陆域生态系统的有机联系,少用浆砌石或混凝土等阻断水陆连通的硬性材质护岸。维护原河道生物的多样性和食物链网的复杂性,积极为微生物、水生生物、两栖动物创造栖息、繁衍环境,达到景观、生态性、自然和亲水的有机结合。
2.2 堤线布置
根据县城规划、现状地形和地质条件,本防护段岸顶有一条沿江大道,道路外侧规划为生态景观绿地,内侧规划为居民用地、工业用地及商业金融业用地。结合城市规划道路及规划道路外侧区规划为绿化景观带,本防护段堤线沿着规划道路布置。考虑尽量不拆迁已有建筑,堤线结合城市规划道路布置在已有房屋外侧。
3 堤型选择
根据本堤段所在地的堤址地形地质、施工条件、筑堤材料、运用和管理要求、环境景观、工程造价等因素,经过技术经济比较,综合确定。
3.1堤型比选
根据堤线布置,防洪堤轴线布置在河道一级阶地,地形整体平坦、开阔,具备修建各种防洪堤的条件,建设区附近料场天然建筑材料储量丰富,有便利的交通,能满足工程建设需要。故本阶段进行土堤和土石混合堤两种堤型比选。
① 土堤方案
土堤断面采用堤路结合的型式,堤顶设置管理维护道路,顶宽6m,土堤外侧边坡为1:2,内侧边坡为1:1.5。外侧在常水位附近设置亲水平台,两年一遇洪水位以上岸坡基本维持原边坡不变,部分堤线采用平整削缓坡处理,两年一遇洪水位以下采用防冲材料防护,堤脚处设置防冲齿墙。考虑到本防护段部分岸边脚基岩出露,修建埋石混凝土护脚墙比格宾网石笼护脚墙具有更好的稳定性、耐久性和抗冲刷性,而且老口水利枢纽正常回水后防冲齿墙淹没于水下,修建埋石混凝土护脚墙也不会影响城市景观,因此防冲齿墙采用埋石混凝土护脚墙。
本河段土堤方案横断面图见图1。
② 土石混合堤方案
土石混合堤堤身两侧采用混凝土重力式挡墙,挡墙混凝土强度等级为C15,墙身与底板连为一整体,中间采用砂砾石回填,墙顶设置管理维护道路,宽6m。为减少挡墙荷载对原河道边坡的不利影响,挡墙布置距离河道边坡边缘20m 以上。管理维护道路外侧岸坡防护选择同土堤方案。本河段土石混合堤方案横断面见图2。
根据两个方案技术经济比选,土堤方案每延米投资约7000元,土石混合堤每延米投资约12000元,故土堤方案投资较省。
根据横断面布置知,土堤方案断面结构简单,可直接利用当地材料,施工方便简单,对当地环境影响较小。土石混凝土堤方案堤身断面虽小,且占用土地和征地拆迁费用较少,但本方案建筑工程投资大,对场地基础地质条件要求较高,基础处理问题较为复杂,适应基础变形条件较差,作为硬性结构与当地生态环境不协调。本河段防洪堤采用投资较省、施工简单,与周边环境协调性较好的土堤断面型式。
(2) 护岸结构型式选择
为了使防洪堤临河测的护岸结构与当地景观和生态环境相协调,护岸型式拟采用复式断面结构,根据护岸现场地形条件,拟在中部设置马道(兼顾亲水平台),非汛期时可作为一条河岸景观带,[2]马道(亲水平台)以上岸坡采用平整削缓坡并植草皮处理,马道(亲水平台)以下采用防冲材料防护,堤脚处设置防冲齿墙。
护岸型式选取比较两种方案:
1化护岸结构:以干砌块石、浆砌块石、浆砌六角预制块,该方案为传统水利工程常用护岸结构。
2 生态护坡:以生态格网固滨笼为代表的生态护岸措施。固滨笼内部装填块石或者卵石铺贴在岸坡上,并在表面覆土和播散草种,生态护岸能与自然景观结合,保护环境。
生态护岸为为柔性结构,均有适应岸坡不均匀变形、整体结构有延展性、简便易装、施工方便和利用当地材料、经济适用等特点。[1]
以混凝土和浆砌石护岸为硬质护岸型式,适应局部变形的能力较差。而且用一层坚硬的护坡结构隔绝了生物和微生物与大地的接触,使河道中的生物和微生物失去了赖以生存的环境,破坏了河流生态系统的整体平衡,[3]同时渠化了河道,会影响城市生态景观。
经综合考虑,防护段护脚墙以上护岸型式推荐采用生态护岸方案。在正常回水位附近设计亲水平台,两年一遇洪水位以下至护脚墙之间的岸坡采用格宾网石笼防护,护脚墙设置在现状水位69~71m高程附近;两年一遇洪水位以上开挖岸坡采用草皮护坡,维持原边坡的岸坡采用植物护坡。护岸典型断面图见图3。
4总体设计方案
结合城区规划成果和现状地形条件,工程建成后,将与已建的防洪堤和公路等形成相对封闭的保护区。形成封闭的防洪体系,防护段主要任务为防洪、排涝、护岸、生态环境及文化景观建设。治理工程措施包括1870m长防洪堤、2175m长护岸、3座穿堤涵管以及结合防洪堤、护岸工程同时进行的生态环境、文化景观建设工程措施,如植被绿化、亲水平台、下河阶梯等。
5 结语
通过本工程的设计,防洪土堤能较好地与市政道路相结合,根据现场地形条件可以在护岸亲水平台上布置景观带和江滨公园等,这些可作为居民休闲娱乐场所,从而使防洪堤、生态护岸与周边的环境融为一体,同时通过修建防护堤和护岸满足了防洪度汛、改善生态环境和保持生态平衡的要求。充分体现了生态水利的设计理念。
参考文献
[1] 王骏。城市河道整治中的生态护坡结构探讨[J]。中国西部科技,2011,(01) 。
[2]刘尊年,生态护坡及其在城市河道整治中的应用[J]。基层建设,2018第三期。
[3]崔广柏,嵇晓燕,河流健康修复方法综述[J],三峡大学学报(自然科学版),2008,30(1):38-43。
[4]《堤防工程设计规范》(GB50286-2013)。
作者:陈伟鹏(1982-),男,广西博白人,广西博白县温罗水库管理中心助理工程师,大专学历,主要从事水利水电工程管理工作。



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