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摘要：大部分地區(qū)幅員遼闊，水資源分配不均，因此，要加強水利工程建設(shè)，水利工程不僅可以解決水資源有效配置問題，而且對防洪治澇有重要作用，洪水災(zāi)害嚴重影響國民經(jīng)濟發(fā)展，威脅國家生命安全，因此，在水利建設(shè)過程中，有必要進一步完善防洪治澇的規(guī)劃設(shè)計理念，使整個水利工程規(guī)劃得以實際應(yīng)用。對于相關(guān)領(lǐng)域科研工作者和同行業(yè)工作人員具有十分重要的參考意義。

關(guān)鍵詞：水利工程；規(guī)劃；防洪治澇設(shè)計

1引言

用于防洪的一些常用技術(shù)是安裝巖石護坡，巖石裂縫，沙袋，維持植被的正常坡度或在較陡的山坡上施用土壤水泥以及建造或擴大排水渠道。其他方法包括堤壩，堤壩，水壩，保留或滯留盆地。洪水是由許多因素造成的：強降水，嚴重的水風(fēng)，異常的高潮，海嘯，或水壩，水位，保留池或其他含水結(jié)構(gòu)的失敗。許多河流都會發(fā)生定期洪水，形成一個被稱為洪泛平原的周邊地區(qū)。在下雨或下雪時，一些水被保留在池塘或土壤中，一些被草和植被吸收，一些蒸發(fā)，其余的作為地表徑流在陸地上行進。當(dāng)池塘，湖泊，河床，土壤和植被無法吸收所有水時，就會發(fā)生洪水。然后水流出陸地的數(shù)量不能在溪流通道內(nèi)運輸或保留在天然池塘，湖泊和人造水庫中。大約30％的降水以徑流小的形式出現(xiàn)，并且這些量可能會因積雪融化而增加。河水泛濫通常是由大雨引起的，有時因融雪而增加。在很少或沒有提前警告的情況下迅速上升的洪水稱為暴洪。暴雨通常是由相對較小的區(qū)域的強降雨造成的，

2水利工程規(guī)劃中的防洪治澇設(shè)計

粗糙度增加的主要原因是通過通道輸送的床載沉積物。洪水過后，在通道下游端形成的沉積物三角洲中觀察到直徑達12cm的巨石。如果不考慮床形狀粗糙度的影響，這種規(guī)模的礫石和巨石就足以引起粗糙度的增加，這種增加是通過增加通道床層的能量損失來觀察到的。許多河流地貌的研究人員已經(jīng)證明了天然河流中河床負荷大小與河道粗糙度之間的關(guān)系。回想起來，在混凝土通道中觀察到的粗糙度的增加并不令人驚訝。在洪水流量大的地方，大量的沉積物被調(diào)動并通過天然水道向下游輸送。不能防止該床材料進入混凝土通道部分，并且所有這些材料都在整個通道長度上傳送而沒有在任何部分中沉積的機會。然而，在天然河流中，由于移動的床層材料的尺寸，超臨界流量很少發(fā)生在長河中。未考慮河道床侵蝕和沉積，目前使用的清水分析設(shè)計程序沒有考慮洪水過程中發(fā)生的通道形態(tài)的顯著變化。在人為拉直的通道中重新蜿蜒可能導(dǎo)致堤壩失效。然而，對洪水水位的最顯著影響是河道床的變化。在設(shè)計洪水事件之前，人工渠道的水文設(shè)計標準為高-前期降雨量。在加利福尼亞州和許多其他地方，這為大量碎屑坡道和泥石流創(chuàng)造了條件。大量的沉積物和碎屑被引入支流，并可能導(dǎo)致床的顯著加重，特別是在洪泛區(qū)已經(jīng)開發(fā)的地方，消除了自然沉積物的存儲區(qū)域。這可能會增加洪水高度并導(dǎo)致洪水路徑與預(yù)測的洪水路徑大不相同。故在水利工程的防洪治澇規(guī)劃設(shè)計中，要充分考慮河床或排澇通道床粗糙度的影響。在下游，通道床在洪水過程中會降解，使洪水高度降低到低于清水分析預(yù)測的水位。目前的設(shè)計標準沒有認識到在減少洪水水位時保持通道中的天然沙床的益處。這導(dǎo)致了洪水控制項目的建設(shè)，例如洛杉磯河防洪通道，這些通道混凝土鋪設(shè)了通道床，防止了大洪水中的沖刷。沒有考慮到碎片，通道的設(shè)計通常忽略或低估浮動碎片在增加洪水高度中的作用。在加利福尼亞州和許多其他地區(qū)，大洪水可能攜帶大量的碎片，如連根拔起的植被和樹木，柵欄和部分結(jié)構(gòu)。在較小的河流上，這與沉積物相結(jié)合，總是阻礙或完全阻礙中小型涵洞的水力效率。

在主要通道的下游，橋梁和涵洞可能部分受阻，導(dǎo)致上游洪水高度顯著增加。在大洪水期間的一些小溪中，水面剖面實際上是被遮擋的涵洞和回水池的階梯。低估維護要求，工程認識到防洪工程的設(shè)計主要是選擇適當(dāng)?shù)耐ǖ缼缀涡螤畹膯栴}。然而，排澇通道幾何形狀的選擇，反過來將導(dǎo)致忽略了在確定改良河流中的洪水高度時流量，沉積物和植被如何相互作用的考慮。對實際維護要求進行的分析很少。相反，關(guān)于河流的幾何形狀和通道粗糙度，通常是先通過假設(shè)的，并且這些假設(shè)是作為通道的維護要求而施加的，不管它們是否具有成本效益。根據(jù)對低梯度自然流的粗糙度值的某種主觀解釋，設(shè)計工程師可以確定在河床和堤岸中不允許種植植被，并且任何在那里生長的植物必須定期移除作為一部分。暴露在陽光下的寬梯形通道床是柳樹和香蒲等河岸植被的理想苗圃，移除成本可能很高。通常情況下，當(dāng)?shù)氐姆篮閰^(qū)沒有足夠的資金進行維護，每隔幾年而不是每年進行一次規(guī)定性維護，從而節(jié)省資金。這可能導(dǎo)致植被在一個對流動具有最大阻力的狀態(tài)下進行人工養(yǎng)殖-在河道床中形成短密集的叢生植被。故防洪治澇規(guī)劃設(shè)計中，還應(yīng)充分考慮通道床的維護清理。水利工程綜合規(guī)劃設(shè)計流程：必須考慮所有重要的水文，地貌，生態(tài)和經(jīng)濟因素，而不是將設(shè)計作為單一問題。這通常需要涉及傳統(tǒng)理念之外的一系列功能。明確設(shè)計目標，它們通常包括以下內(nèi)容：減少洪水損害（以這種方式陳述這一目標非常重要，而不是洪水的模糊和不可能的“控制”）；保護或恢復(fù)河岸生態(tài)系統(tǒng)；提供休閑設(shè)施；沿著小溪走廊增強土地價值。理解物理系統(tǒng)：這意味著開發(fā)對特定流域的自然水文和地貌的理解，然后確定人類對這些物理過程的過去和未來可能的影響。這種理解提供了為特定范圍建立特定設(shè)計標準的環(huán)境。實施綜合設(shè)計：綜合設(shè)計不僅要考慮河流改造對防洪的影響，還要充分結(jié)合排澇通道的設(shè)置。通常，這些包括：對水文和河流形態(tài)的下游影響；流域未來變化對水文和沉積物輸送的影響；河岸植被管理與渠道水力學(xué)之間的關(guān)系；對季節(jié)性流量的影響；對地下水位和補給的影響；對漁業(yè)的影響；流速變化對堤岸侵蝕，下切和上游排水系統(tǒng)的影響；規(guī)劃洪水管理系統(tǒng)任何部分失效的后果，例如堤壩失效或涵洞阻塞；考慮到河流走廊的演變，設(shè)計以最大限度地減少長期維護需求。根據(jù)性能標準制定維護計劃：目前用于洪水控制通道維護的方法通常是規(guī)定性的。通常，河道防洪治澇應(yīng)結(jié)合在一起，即在河道達到防洪要求的同時，往往要考慮河道與河道兩側(cè)區(qū)域的排澇通道相結(jié)合，而排澇通道的幾何形狀應(yīng)滿足過流要求，坡降應(yīng)與河道河床及河岸高程充分結(jié)合，且應(yīng)考慮排澇通道的管養(yǎng)，確保通道內(nèi)的淤積物、植被生長能得到有效控制。綜上，在水利工程規(guī)劃設(shè)計中，往往將防洪、治澇及其他功能需求充分結(jié)合。經(jīng)過以上分析，排洪通道床的粗糙度、幾何形狀、維護清理、生態(tài)環(huán)境等都是其功能發(fā)揮的重要影響因素。

3案例分析

韶關(guān)市區(qū)舊堤改造加固及環(huán)境改造工程位于韶關(guān)市市區(qū)河道，改造加固舊堤全長9.372km，范圍為北江左岸自汽車城至湞江左岸的帽峰橋段。本次堤防加固規(guī)劃設(shè)計主要以加固為主，以緩解市區(qū)澇災(zāi)為輔，統(tǒng)盤考慮防洪安全、城市景觀、古跡保護、交通航運、生態(tài)環(huán)境及社會安定等各方面的因素。最終確定在堤防加固墻頂設(shè)置慢性系統(tǒng)，在堤腳設(shè)置排澇口，在人口密集段設(shè)置親水平臺，形成一個防洪、排澇、景觀、休閑的防洪工程，該規(guī)劃設(shè)計理念已應(yīng)用到實際工程中，并已發(fā)揮重大作用。主要還是其主題充分體現(xiàn)了水利工程規(guī)劃設(shè)計要結(jié)合防洪治澇、景觀、休閑等綜合功能的理念。

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作者：曾祖飛 單位：韶關(guān)市水利水電勘測設(shè)計咨詢有限公司