关于枣庄市河道防洪治理工程分析与探讨

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第11卷第11期中国水运V ol.11

N o.11

2011年11月Chi na W at er Trans port N ovem ber 2011

收稿日期:3作者简介:周生存(65),男,枣庄市水利勘测设计院高级工程师。

关于枣庄市河道防洪治理工程分析与探讨

周生存

(枣庄市水利勘测设计院,山东枣庄277800)

要:“以排涝控制挖河”所形成的河槽,只能通过低标准的排涝流量,但防洪标准的洪水只能大部分在两堤之

间较宽的河道地面以上通过,洪水位一般都高出地面2m 以上。河道用堤防来防洪,实为冒险之举。河道的防洪,应该着眼于向地下寻求行洪能力,让河道防洪标准的洪水完全在地面以下的河槽中通过。因此,我们应该把“深槽行洪”作为河道整治的原则。

关键词:河道防洪治理;深槽行洪原则;工程措施分析中图分类号:X 32

文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2011)11-0162-02

一、枣庄市河流的分布与特点

枣庄市的河流,基本上分属两大水系,即南四湖水系的湖东支流和韩庄运河水系的沿运支流。湖东支流多发源于枣庄市东北部的山丘区,西流入湖。沿运支流中的运北支流发源于枣

庄市东北部和中部的山丘区,向南流入韩庄运河;而运南支流

则发源于枣庄市南部的山丘区,向北流入伊家河入韩庄运河。

枣庄市的河流均属小型河流,最大的湖东支流——城漷河的流域面积也只有916.4k m 2。枣庄市河流的共同特点是:河道坡度相对较大,源短流急,洪水暴涨陡落,洪水多出现在每年的七月中、下旬至八月上、中旬。洪涝灾害也多在这段时间里发生。由于全市河道的下游均受到南四湖或韩庄运河洪水顶托的影响,所以,南四湖的湖东滨湖和韩庄运河一带的低洼地区,最易也经常发生洪涝灾害。

二、枣庄市河道整治历史的回顾与思考

新中国成立不久,毛主席就发出了“一定要把淮河修好”的号召。属于淮河流域的枣庄市,在二十世纪的五十年代,先后初步整治了韩庄运河、伊家河与十字河。六、七十年代整治了沿运支流和其余湖东支流,基本形成了目前的河道布局。以后的三十年,没有再进行过较大的河道整治工程。

但是经过几十年的运行,由于年久失修和淤积,再加上管理不善和诸多人为因素(如河道修建桥梁和闸坝、造林等等),致使河道的行洪排涝能力每况愈下。

五十年代至今,枣庄市的河道治理,始终遵循着一个原则,叫做“以排涝(筑堤)控制挖河、两岸束堤行洪”的原则。所谓“以排涝控制挖河”,就是以三年一遇的六小时平均流量或以五年一遇的日平均流量作为设计排涝流量,来确定河槽开挖的断面,并原则规定河槽内的排涝水位低于河道地面0.5~1.0m ;而“以筑堤控制挖河”,就是根据筑堤所需土方量的多少确定开挖河槽断面的大小,不管河槽的过水能力如何。枣庄市的峄城大沙河分洪道就是“以筑堤控制挖河”的典型。1963年开挖时,它的河槽底宽只有30m ,深度2~3m ,但堤内距却很大,上游250m ,下游350m 。八十年代扩挖时,河槽底宽才增加到60m 。

“以排涝控制挖河”所形成的河槽,只能通过低标准的排涝流量,但防洪标准的洪水只能大部分在两堤之间较宽的河道地面以上通过,洪水位一般都高出地面2m 以上。在这种情况下,堤外的流域坡面洪水就无法进入河道,只能循低汇集于滨湖、沿运低洼地区淹庄渍地。虽然洪水在河道内安全通过了,但河道两侧

低洼地区的洪涝灾害难免。此为该治河原则的一大弊端。

河道用堤防来防洪,实为冒险之举。堤防本身是很脆弱的,它受制于很多因素。如施工质量、土壤性质、浸润线高低、洪水冲刷、生物的破坏、管护的好坏等等,都可影响堤防的安危。哪一点出了问题,都可能酿成大祸。1998年的九江长江大堤决口造成了人民生命财产的巨大损失,是因为堤防的施工质量出了问题。江西、湖北段长江大堤险象环生,我们举全国之力,数万军民日夜奋战在大地上,总算躲过了一场浩劫,堪称万幸。2010年的江西抚河唱凯堤只决口350m ,就造成了14.5万人受灾。由此可见,河道靠堤防来防洪,是很不可靠的,估计也非经济之策。

回顾我们半个多世纪的治河史,我们所治河道,都是不折不扣地遵循了“以排涝(筑堤)控制挖河、两岸束堤行洪”的原则,所治河道无不筑堤,真可谓无堤不治河。虽然河道治了不少,但河道的防洪问题没有从根本上解决。这样说并非否定前人,因为这个原则的形成是受到历史的局限。新中国成立初期,我们国家的经济基础薄弱,工业水平低下,没有大型的工程机械。河道土石方工程施工,只能靠人海战术,手挖肩挑人抬,独轮车和地排车成了人们向往的先进施工机械了,生产率相当低下。在这样的历史现实背景下,大量的深挖方,人们不敢涉足。多占些土地,人们倒觉得理所当然。因此,上述的治河原则就容易被政府和群众所接受采纳。但是到了今天,我们国家的经济基础雄厚了,工业发达了,各种大、中、小型工程机械相当普及了,深挖河槽已经不成什么难事了。同时,国家人口增加了,土地资源已显得相当的宝贵,在当前和将来的历史背景下,上述的治河原则就不应该再继续沿用下去了。河道的防洪,应该着眼于向地下寻求行洪能力,让河道防洪标准的洪水完全在地面以下的河槽中通过。因此,我们应该把“深槽行洪”作为河道整治的原则。

(下转第214页)

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表3拱顶位移的比较(m)

线性结果①非线性结果②比较(②-①)/①×100%左拱顶水平位移-2.63×10-2-2.95×10-212.0竖向位移-0.175-0.186 6.34

转角位移7.07×10-47.81×10-410.4

左拱顶水平位移 1.21×10-2 1.34×10-210.7竖向位移-1.46×10-1-1.53×10-1 4.8

转角位移 6.92×10-47.70×10-411.27

表4弯矩值比较(K N)

单元线性结果①非线性结②比较(②-①)/①×100%梁墩结合处(33)-3585302-3530924-1.52拱脚(34)-4039484-40696560.75

跨中(78)352441.2385178.59.3

拱脚(121)-3212203-32397390.86

左边墩顶(245)-248259.5-270882.59.11

右边墩顶(271)-87353.26-91607.16 4.87

拱脚(124)-3193534-31982000.146

右跨中(166)304071.8325682.77.11

拱脚(212)-3203207-32218880.58

梁墩结合处(213)3625381-3632511-1.52

六、结论

(1)全桥非线性影响最大集中在跨中。

(2)几何非线性对拱顶位移非线性、墩顶弯矩影响很大,表明该桥的几何非线性效应不可忽略。

(3)半跨加载时的几何非线性影响可能会比全跨加载时显著。

(4)采用曲梁单元模拟钢管拱要比直线单元模拟结果更为精确。

七、参考文献

[1]陈宝春.钢管混凝土拱桥设计与施工[M].北京:人民交

通出版社,2000.

[2]Timoshenko,S.P.,Gere,J.M.T heory of Elastic Stability,

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[3]姚玲森.曲线梁[M].北京:人民交通出版社,1989.

[4]周文伟,曾庆元,贺国京.空间曲梁单元应变--位移[J].长

沙铁道学院学报,1997,15(4).

[5]孙广华.曲线梁桥计算[M].人民交通出版社,1995,2.

[6]彭可可.大跨度钢管混凝土拱桥极限承载力分析研究

[D].研究生毕业论文.

[7]高原.平面曲梁几何非线性有限元分析[J].中国水运(学

术版),2007,5.

(上接第162页)

将河道依据“深槽行洪”原则治理后,防洪标准以下的各种洪水都可以在河槽内安全通过,什么洪灾,涝灾,全免!再也不必担心和防范堤防决口和漫溢了。这是利在当代,功在千秋的大事,决非权宜之策!

三、关于河道“深槽行洪”应该注意的问题

在河道整治的规划和设计中,应注意以下问题:

1.河槽内的设计洪水位宜低于地面1m左右。这样,可以有利于村庄、城镇排水和农田排涝。

2.关于河槽深度问题。河槽的深度应适当。它要根据河道的大小、下级河道和湖泊的底高程、河道地质、占地等诸多因素来综合考虑确定。枣庄市河道的深度以5~8m为好。大河深些,小河浅些。

3.河口处的河底高程一般应与下级河道底高程或湖泊底高程一致,一些小型河道也可以适当抬高,河道深度宜一次定死,以使将来河道提高标准治理时不至于再下挖。否则,河道上的跨河建筑物又要遭一次劫难。

4.河道按“深槽行洪”治理挖出的大量土方,可以呈不连续的带状堆放于河口外,给坡水入河留有足够的通道。堆土的内边缘到河口间,应给河槽扩大治理留有足够的宽度和一定的安全距离,这个空间可以农作,不可兴建永久设施。堆土外缘应规整,顶部平坦。以给庄台、修路和农作创造良好的条件。这样做,就是遇到超标准洪水,也不至于造成太大的灾害。

5.河道上的跨河建筑物应尽量小阻水。桥梁的孔跨最好不小于30m,不能13m一贯制。桥墩必须平行水流,桥面系的底面应高出地面1.5m以上。河口外的预留空间也应一次建桥,桥墩设计与河底部分同;拦河闸(坝)底板力争与河底齐平,当必须抬高时,不能超出0.2m。闸孔宽度力争放大,不得小于,边墩在河底边线以外的宽度不得小于半个闸孔宽度。闸上交通桥、检修桥的底面高出地面5以上,边墩的型式要适应接长的要求,以免扩建时造成巨大浪费;渡槽跨度、长度和槽底净空的要求与桥梁相同。这样修建的跨河建筑物,在将来河道扩挖时免于重建和局部接长的麻烦。设计者应该作出不少于两级扩大标准的河道设计断面,以给堆土和跨河建筑物设计提供依据。河道设计时,应给跨河建筑物预留水头差。

6.关于影响段的处理。湖东或沿运支流均受到南四湖或韩庄运河洪水顶托的影响,河道下游回水影响段的末端应在河道设计洪水位等于运河或南四湖的最高设计洪水位的地方。此处到河口就应算作回水影响段的长度。此影响段的河道两边应该筑堤,以阻挡回水外溢,堤顶高程应与河口处的运河堤防或湖东堤一致。堤的位置与上游的堆土要求一致。

7.为防止回水段以上的流域坡面洪水汇集于回水段堤防外侧的沿运或滨湖低洼地区,应自回水段顶端向河道两侧各开挖一条与等高线小角度斜交的截水沟,截断坡面所有纵向排水沟,汇集所有坡面来水入河。并使截水沟以下的低洼地区呈一封闭的低洼区,按涝洼地治理。在这条截水沟以上的坡水区,也可以截水沟划分几个高低不同的小坡水区,实现高低水分排入河。这样,回水段以上的坡水区,不再会出现什么涝洼地了。

四、结语

洪灾是水灾的一种。河槽堤防溃决所引发的洪灾在我国是极为普遍且严重的。河道堤防的安全问题应当而且必须引起足够的重视。河道以堤防来防洪,具有很大的冒险性。不出事算侥幸,一出事就了不得!同时,用堤防来防洪,必然会使堤外坡水入不了河,易使堤外低洼地区形成洪涝灾害。所以,“束堤行洪”不是安全之策,最多可算是权宜之计。向地面以下寻求行洪能力,以“深槽行洪”,不失为安全可靠之举。用这种办法治理河道,将会收到“利在当代,功在千秋”的效果。大禹治水成功的经验启示我们,河道防洪的根本出路就在于“深槽行洪”!

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