雷州青年运河河堤水毁工程修复的分析

雷州青年运河河堤水毁工程修复的分析

摘要：文章结合雷州青年运河河堤水毁工程以及该地区洪灾的情况，分析了河堤的水毁原因,并对河堤水毁修复工程进行研究，希望给同行带来一定的参考价值。

关键词：雷州青年运河;河堤水毁;修复分析

Abstract: based on the youth canal embankment leizhou engineering and the flood areas damaged by flood, analyzes the reasons of the embankment damaged by flood, and to repair the damaged by flood embankment engineering, hope to their peers bring certain reference value.

Keywords: leizhou youth canal; Damaged by flood embankment; Repair analysis

前言

湛江市雷州青年运河建成于1960年，主要取水源是湛江市鹤地水库，灌区分布于广东省雷州半岛中北部，分别由主运河、四联河、东海河、西海河、东运河、西运河这六条主、干渠组成，主运河长77.7km，设计输水流量110m3/s，其余5条运河合计长199.4km。

一、工程概况

湛江市雷州青年运河运行以来，改变了过去雷州半岛南渡河以北地区的干旱面貌，取得了显著的社会效益、环境效益和经济效益。但由于原工程设计标准低，续建配套不到位，管理手段落后，工程维修养护资金投入严重不足，工程设施老化严重，运河渠道及建筑物80%有不同程度的损坏，输水渗漏损失高达70%，失灌面积达50万亩，安全隐患不断增多，工程效益逐年衰减。

二、水毁原因分析

由于常年不间断地向湛江城区供水，渠道因而常年使用，没有得到常规性的水利工程冬季修维，再加上工程原设计标准低及老化严重等因素影响，当受到2010年强台风“灿都”袭击时,雷州青年运河东海河白泥沟段河堤右坝出现河堤内、外护坡滑坡的工程险情，原因分析如下：

1 洪水分析

1）洪水频率推求

河堤在该处的汇水面积F=15.28km2,河道长度L=30.52km,河道平均坡降J=0.046, 该流域植被较好。参照《广东省暴雨洪水查算手册》,本次降雨2h降雨

量100mm,与按50年一遇设计的2h降雨量十分接近,本次暴雨应定为50年一遇的大暴雨。

2）洪峰流量计算

根据《广东省暴雨洪水查算手册》,洪水流量按下式计算:

Qmax=0.278×F×(R上/T)

T=0.278L/( mJ1/3Q1/4)

式中: Qmax——洪峰流量，m3/s;

T——汇流时间, h;

R上——时段地表径流深, mm;

F——坝址以上流域汇水面积, km2;

L——坝址至干流分水岭距离即河长, km;

M——流域汇流参数;

J——干流平均坡降, %。

在净雨过程计算中, 分别按R上/R总=0.80,0.75, 0.70计算不同频率的洪峰流量, 结果见表1。

表1 不同频率的洪峰量

结果表明:汇水面积内植被情况的正确评价对径流R上/R总总比例系数＆值的合理选取有较大的影响, 直接关系到洪峰流量的大小。

3）河道过流能力计算

本次暴雨时现场观测到的最高洪水位距坡顶斜长在1.0m左右,对通过河道断面的洪峰流量进行校核。

河道过流能力按下式计算:

Q= A×C×R1/2i1/2

式中: A——过水断面面积, A= (mH+b)H;

R——水力半径, R=A/X,其中X为湿周,X=2(1+m2)1/2H+b;

C——谢才系数, C = 1/n×R1/6,其中n为糙率,依据相关资料n取值为0.017，河道洪水过流能力计算结果见表2。

表 2 河道过流能力计算结果

从表2中看出:当计算水深H= 3.5m时, 其相应流量55.65m3/s左右，已超出设计最大水深时的流量许多。

2 内、外护坡冲毁原因

通过以上计算与分析, 内、外护坡冲毁的主要原因是:

1）受到台风“灿都”及地形条件影响，经气象站反映，该地区本次暴雨为50年一遇的暴雨，洪水经聚集后冲刷河堤脚，造成外坡堤脚长约40米、坡面宽2.5、深1.0米滑坡。

(2)由于雷州青年运河东海河担负着为运河主河排涝的重任，这次台风袭击，造成雷州青年运河沿线降雨大，区间水经纳水堰、排水沟等汇集到主河，形成主河汛灾情况严峻。为减少主河的险情，必须加大雷州青年运河东海河的流量，由于水流流速较大, 对残弱的河床及护坡的冲刷力也大，造成该河段右岸砼护坡（内护坡）约45米被冲毁。

三、修复处理措施

1、外护坡修复处理措施

险情发生后，经现场勘测，该河段横断面为半填半挖渠道(见下设计图)，外护坡处理措施如下：

1）彻底挖除滑坡体上部已松动的土体和堤脚表面的松土、杂物后，将坡面开挖成阶梯状，做好新老土的结合。

2）按设计坝坡线分层由下至上分层回填夯实，控制好回填土的含水率，使含水率达到最优值，保证夯实次数，并要求全夯，土料的最大干密度不少于1.42g/cm3。

3）新建堤脚排水沟，拦截水流，减少雨水对堤脚直接的冲刷。

4）恢复回填坡面的草皮护坡，减少水流对边坡的冲刷，做好水土保持工作。

2、内护坡修复处理措施

根据现场实际情况，内护坡考虑以下两种处理措施：

1）护坡材料选用方案比较

根据经济、实用的原则，对拟采用浆砌石护坡与现浇砼板护坡两种形式进行技术经济比较。

现浇砼护坡：寿命长，整体性好，在正常情况下，可运行50年以上，糙率小，n=0.0147~0.017；允许流速大，一般为3~6m3/s；强度高，能防止动、植物穿透或其他动力的破坏，便于养护管理和节省管理费用；造价低，约450元/m3（仅指护坡0.12m厚现浇C20砼板造价）；施工方便、工期短，适应性广泛。

浆砌石护坡：施工技术要求高，技术较好的砌石工较少，造价高，约500元/m（仅指护坡0.15m厚石渣垫层和0.30m厚浆砌石造价），而且机械化程度低，难于开展机械化施工。

综上分析，决定采用砼护坡方案。

2）砼护坡结构形式和尺寸设计

（1）结构形式

由于等厚板形式具有施工简便、质量容易控制，造价较低等优点，在一般地基上，只要施工得当，完全可以满足防渗和安全运行的要求，所以现浇砼护坡结构采用等厚板形式。

（2）板厚

等厚板的厚度，与工程环境及施工条件、河道大小及重要性有关，目前尚无适当的计算方法，一般根据经验选用。按照《渠道防渗工程技术规范》要求：渠道流速<3m3/s时，梯形渠道砼等厚板的最小厚度，应符合下表规定；流速3~4m/s 时，最小厚度为10cm，流速4~5 m/s时，最小厚度为12cm。

砼板厚最小厚度δ