川南山区河流水利工程应急防洪设计思路

周明

摘要：在四川南部地区由于山区河道或者山谷居多，暴雨强度大、暴雨集中，在降雨后由于瞬时的水流增加，水流中夹杂有树木、沙石等杂物，致使河流点承受过大的排水荷载，将会对堤岸产生较大的冲刷作用，导致边坡掏蚀出现垮塌，影响河道过水能力。因此，针对山区河流山高谷深、河道狭窄特点，在水利工程设计中，以扩宽河道、加快河流流速防止淤塞、石笼加强堤岸防护。根据计算，在合适位置设置满足蓄洪要求的蓄洪区，缩短洪流的排水路径，可以降低甚至是消除山区洪水灾害损失，满足山区水利工程应急防洪设计。

关键词：水利工程;防洪设计;蓄洪区;扩宽河道;堤岸防护

中图分类号：TU443         文献标识码：A        文章编号：

0引言

近年来由于气候变化，导致在四川部分山区引发山洪等地质灾害频发，严重制约了当地经济发展和社会和谐。为解决山区水利工程发挥应有的防洪效益，在水利工程设计中可以参考都江堰水利工程设计，将水利工程结合应急防洪进行设计[1、2]。在水利工程应急防洪设计中，应结合工程地质特性进行设计[3]，保证水利工程设计在满足最基本功能的基础上，进一步延伸其功能，尤其是发挥应急防洪方面的功能和效益。

1.工程地质特性对水利工程的影响

工程地质作为土木工程构筑物的基础，工程地质条件的好坏将会直接影响水利工程主体构筑物的稳定性和强度。而水利工程是作为河流、湖泊等地表水进行疏导、排泄的基本工程结构。工程地质对水利工程的制约和关系程度更为密切，堤坝的工程地质不能满足河岸稳定性要求时，将导致堤坝溃堤，引起洪涝灾害或者堰塞湖，影响防护区和周围居民的生命财产安全。

而山区的水利工程受工程地质的影响更为密切。山区由于水流通道主要是山谷，而山谷大多是地质构造形成或者是河流下切作用产生的，这这些位置处，通常河岸两侧山势陡峭，山谷深切，河流行洪通道和水利工程自身宽度较窄，工程布置范围有限。同时，在降雨之后，由于山体表面的雨水汇集到山谷，导致山谷瞬间的流量增大，并且在水流中可能夹杂有树木、石头等物质。险峻的山区地势，高差较大也会导致河流流速大，对河岸的冲刷作用明显。

2.山区水利工程设计思路

对于山区水利工程在设计中，必须考虑上述山区工程地质和水文地质特点，河流宽度小、流速大、水流中夹有树木、石头，对河岸的冲击和撞击作用明显，并且在降雨后河流的瞬时流速和流量增加明显。

因此，对于山区水利工程设计中，重点应该加强水利工程的抵抗撞击和冲刷设计，同时针对山区水利工程在降雨后的瞬时增加的流量和流速作用下的稳定性。在设计中，应该在水利工程两岸的河流岸边采用抛石或者石笼防护，降低河流水体中的物质对河岸防护的撞击和冲刷作用。结合降雨后流速快、流量大，但是正常无降雨条件下，水位较低或者处于无水状态，而抛石防护的稳定性较差，建议在山区水利工程边坡防护中采用石笼防护，以钢丝笼作为约束，将石块放入钢筋笼，码砌在水利工程边坡上，防护水流冲刷。

除了对河岸加强防护，对河流的排水能力还需要进行设计和验算，保证在降雨后，河流洪水期水流能够顺利进入蓄洪区域，避免水流在山谷内，由于水体内的夹杂物堵塞河道，引起堰塞湖。在水流继续增加，堰塞湖障碍物荷载承受能力达到极限，出现瞬间垮塌，形成瞬间洪流，影响河道下游的水利工程及周围的居民。在堰塞湖垮塌后，水流中加油大量的沙石，动力冲击明显，对堤坝等水利工程防护危害极大。因此在山区水利工程设计中必须加强对河道阻塞物质的疏通设计，采取加宽河道的方法，将阻塞物质沉积在宽阔的河床上，对于部分位置无法对河道进行扩宽的，采取加快水流的方法，以水流的动能带走阻塞物质，避免堵塞物质在河道中淤积。

3.山区水利工程应急防洪设计思路

山区水利工程设计中，在满足上述防止冲刷和河流杂物淤塞之外，还应该满足应急防洪需要。

如上文所述，在山区由于降雨形成的水流无其他排放通道，仅能沿着山谷流向下游。而山区经常缺乏空旷区域便于洪水蓄积。因此，在山区水利工程设计中考虑应急防洪要求时，还需要根据洪水总量设计合适的蓄洪区。在山谷洪水流排放的交点处或者具有天然低洼的空旷地理优势的位置设置满足附近汇水要求的洪水蓄积区域。并将附近的山谷、河道等水流引入到蓄洪区。

山谷或者河道从起点到进入蓄洪区的途中，加强河岸冲刷防护和防止阻碍泄洪的设计工作。保证水流对河岸冲刷不会引起河岸的垮塌，夹有杂物的水流在流向蓄洪区的过程中不会在河道内阻塞形成堰塞湖，对河流上、下游均產生安全隐患。当在河流中产生堰塞湖后，即使下游设计有蓄洪区，也可能由于堰塞湖阻碍物质垮塌瞬间产生的水流，汇入到蓄洪区引起水利动力冲击河岸，影响蓄洪区的稳定。因此在设计中，必须根据蓄洪区设计计算要求，在尽量缩短洪水通往蓄洪区的路径长度基础上，选择合适的位置设置蓄洪区。同时结合实际情况扩宽河道和防止水流中的杂物产生阻塞，确保河流和山谷能够顺利将水流排泄至蓄洪区。

4.结论

山区河道或者山谷，在遇强降雨后，会在短时间内形成山洪，由于河道泄洪能力有限，且洪水中夹杂的树木、石头等将会对河道岸坡和堤岸产生较大的冲刷作用，导致边坡掏蚀出现垮塌，影响河道正常泄洪。因此，针对地势险峻、山高谷深、河道狭窄的部分山区，对水利工程设计中，以扩宽河道、加强堤岸防护，根据洪水特点设计合适的、满足蓄洪要求的蓄洪区，可以降低甚至是消除山区洪水灾害，满足山区水利工程应急防洪要求。

参考文献

[1]郭升军.乌鲁瓦提水利枢纽尾水渠及下游河道应急防洪工程设计思路[J].水利科技与经济，2016，22（03）：66-68.

[2]艾比布拉·麦麦提.墨玉镇城市应急防洪工程防洪堤施工组织设计与变更[J].水利科技与经济，2014，20（10）：149-150.

[3]王鹏程.浅谈布尔津县城市防洪第一期应急工程的特点[J].中国水运（下半月），2013，13（06）：200+214..