摘要：随着社会经济的发展,河流治理工程的作用日渐凸显。唯有治理得当,方能保一方平安。然而受传统思想束缚,治理效果并不理想,究其原因是设计方案存在缺陷。因此有必要深度剖析问题点,以便采取应对措施,这样河流才能发挥真正功能,为周围百姓营造舒适的居住环境。基于此,本文以中小河流为例,探讨如何提升设计工作的合理性,以供相关人员参考。
关键词：中小河流,治理,设计问题,解决措施
我国拥有众多中小河流,为人们的生产生活源源不断的提供水源。为一进步发挥中小河流作用,我国始终坚持综合治理方针,虽然取得了一定战果,但为达到预期目标。一方面,河流治理措施不得当,另一方面,合理治理设计存在重大缺陷,以至于河道始终无法保持最佳工作状态。每当雨季来临时,河流治理弊端就会凸显,以至于灾害频频发生,不仅造成了巨大的经济损失,还对百姓生命安全构成严重威胁。因此,有必要优化中小河流治理设计。本文先分析河流治理设计中常见问题,再提出几点解决措施,旨在提升河流治理设计质量。
1 中小河流治理设计问题分析
1.1 行洪断面尺寸不合理
在中小河流中存在不少河汊、湿地,这些区域具有较强的滞洪落淤作用[1]。当洪水退去时,这些低洼处就会呈现一定的自然景象。在设计处理方案中,会制定深挖河道、顺直河岸等措施。更有甚者采取填高河滩沙洲的方法,使之变为土地,虽然增加了可使用土地面积,但行洪断面尺寸就无法满足国家标准。当洪水再次来临时,泥沙就无处沉淀。随着时间推移,河床的高度势必会升高,大大削弱了滞洪落淤作用。
1.2 穿堤建筑物设置不科学
穿堤建筑物一般会被布置在人口密集区域,在设计过程中,相关人员将目光聚焦在建筑物本身,忽视了关键性问题,比如中小河流两岸的管线布置问题、取水排污效果等。还有些设计方案没有考虑施工环节,当河道变窄时,施工活动就无法一起进行,从而引发了矛盾与冲突。由于缺少有力依据,以至于矛盾冲突无法解决,不仅造成大量资源浪费,还会阻碍治理工程的有序开展。工程无法在规定时间内完成,势必会降低中小河流的使用功能。
1.3 岸线布置不妥当
有些设计工作的时间比较紧,但工作量却很大,使得设计方案缺乏考虑,尤其是没有听取周围百姓的意见。为了节约时间,绝大多数设计人员会征求主管领导的意见。当工程进行过程中,周围百姓因利益受损,就会对工程进行干扰。百姓会要求设计方案中添加便桥、栏杆的建筑物,这关系到设计变更问题。一旦设计方案更改,费用随之增高,超出了国家预算。因此,百姓的诉求得不到满足,会增加工程方与百姓之间的矛盾。由此可见,设计人员并未对岸线布置进行稳妥布置。
1.4 设计计算不准确
设计人员疏于对现场情况进行调查,导致无法准确全面的收集有关数据。一般来说,设计人员会根据自身经验完成计算工作,但由于缺乏有效数据,以至于设计结果存在偏差[2]。这样做会导致两方面问题:一方面,在河流治理过程中,一旦出现设计与实际不符的状况,就会导致工程停滞。为了解决问题,需要对设计进行变更,徒增了工作量。另一方面,河流治理效果不显着,增加了安全隐患的出现几率,无论是对周围百姓,还是施工人员,都构成了一种威胁。
2 中小河流治理设计问题的解决措施
2.1 洪峰流量
中小河流的情况不尽相同,即便是一条河流,所处区域不同,其流域流量还存在显着差异。这就需要设计人员主动联系水文站,获取洪水数据信息,以便计算出每个流域的洪峰流量。有些河流经过的区域较多,那么水文站的数量也会随之增加,设计人员要做好统筹规划,依托全部资料,绘制出诺模图,从图中获取准确流量值。倘若出现无水文站的情况,那么就需要设计人员运用不同公式进行计算,再对比计算结果,从中选择安全性高的洪峰流量。
2.2 堤线堤距
堤线不仅要与河流走势相适应,还要与洪水流向相平行,这就需要设计人员设计出合理的堤线,以此提高河流抵御洪水的能力。在相邻堤段之间要平稳,切记不可出现急转弯或折线段。在布置堤线时要谨遵少占农用地及建筑用地,一方面可降低矛盾,另一方面方便防汛抢险的开展。在设计时,要用好已有堤防及地形,尽可能选择在稳固地址的区域。如果堤线布置在滩地,需要扩大其宽度。为了提升堤线的准确性,设计人员要开展严密的计算工作,通过不断分析与论证。河道种类比较多,包括积淤型、顺直型、游荡型等。设计人员根据实际状况及计算结果选择类型,以提升河段的稳定性。堤距也是设计工作的关键内容,要求设计人员统筹规划,精准计算。首先,设计人员要依托洪峰流量确定稳定状态下的河流宽度,堤距最少要达到1.5倍河宽。其次,设计人员要掌握现场情况,包括地质地貌、水文条件等,以发展的眼光开展确定最终方案。比方说某河段上有建筑物或汕头,那么堤距要适当增加。通过精准设计,缓解洪水压力。
2.3 河流堤型
唯有堤型合理,方能发挥河流功效。堤型的确定要考虑经济、环境等多方面因素,经过多方面对比选出最优方案。当然,如果河堤处已有堤防,只需对其加固改造,这样做可大大节约资源。在设计堤型时还要考虑地质条件,比方说在黄土高原就要选择梯形坡式,护堤材料既能是混凝土,也可是砂浆砌块石[3]。如若使用混凝土,材料厚度不低于15cm,高于25cm,由下至上逐渐增加厚度。如采用砂浆砌块石,同样是逐渐变厚,厚度要控制在30～80cm范围里。如果遇到河道宽度小,深度高的情况,有两种设计方案,一是重力式结构,二是仰斜式结构。一般来说城市河道会使用重力式结构,处于经济考虑,可对其进行改进,上半部依然保持此机构,下半部需采取复合式堤防。无论选择何种堤型,都要满足几点要求:河堤要坚固,不会因时间推移而变得松垮。抵御洪水的能力一定要强,同时具有良好的耐磨性能。与河床相适应,当河床发生变形后,河堤不会出现大面积损坏。方便修复与加固,节省资源、降低投入。河流治理材料要就近取材,既能拉动地方发展,又能节约工程资金。
2.4 基础埋深
在开展基础埋深设计工作时,要采集河床试样,将治导线划分为不同阶段,各段间隔在二百至五百米。倘若河道地质较为特殊,采样间距要适当缩短。将收集到的试样统一送至实验室,通过颗分试验获得响应曲线,从曲线中确定中值粒径,为之后的计算提供数据支持。按照标准公式确定冲刷深度,以此指导埋深工作。通常情况下,埋深的安全值为五公分至十公分。将冲刷深度与安全埋深相加,既可得到基础埋深。再通过调整坡度,以掌握高程。有几点注意事项需要设计人员明晰:如果河床较为特殊,深度不得少于一米。试验过程中出现不符合常理的数据,要及时将其删除。河流流向和岸边的夹角值要精确,这关系到冲刷深度计算的准确型。计算过程中要考虑该区域的天气因素,掌握最大冻土深度,倘若数值加大时,要讲最大冻土深度作为基础埋深的数值。
2.5 水深计算
前面工序完成后,即可开展水深计算,计算范围囊括整条河流。中小河流大多是自然形成的,由于受到河水冲刷,导致河床高度不一,所以计算方式要选择得当。通常情况下,采用柏努立能量方程较为适宜。每隔一百至二百米测量一下横断面的数值,以此判断此区域的水深。结合各河段的水深值,可得出水面线,可作为确定初始断面的重要依据。设计人员在开展这项工作是要注意几方面问题:起始断面要选在平顺的河段,最好是靠近明渠。在计算桥梁、渠首等位置水深值时要使用宽顶堰泄流公式,而明渠附近河段要采用曼宁公式。水面线的确定顺序是自上至下,只有当平缓堤段,才能将顺序颠倒。在设计时要着重关注水流渐变状况。可根据洪水痕迹反向计算流量,从而验证断面选取是否得当。通过多措并举,提升设计的准确性。
2.6 超高计算
在《堤防工程设计规范》中给出了超高的计算方法,设计人员要严格按照规范执行。在计算波浪爬高时,要使用蒲田试验站计算公式。计算时会涉及风速,这就需要设计人员收集往年最大风速,将平均值乘以1.5。对比多个治理工程后超高值一般保持在八公分至十三公分区间,这个结论可作为验证计算结果是否合理的依据。
2.7 基础处理
前些年因为种种原因,导致河流管理不当,管理缺失会给乱开乱采提供机会。这些行为会增加采砂坑数量,当洪水退去后,坑中就会留下淤泥,使得有些河道的地基状况不佳。设计人员要坚持避让原则,倘若无法避开,那么就需要采取相应措施,包括清除地基表层软黏土,如果土层较厚,则可采取铺设透水材料,以提升渗透速度。在河堤外安置压载、水井等设备设施。如果是黄土地基,设计人员要准确判断其湿陷性。一般而言,或浸水或夯实,让地基更为牢固。对于可液化土层,可使用的方法比较多,常用的有振冲和围封。设计人员要根据现场情况选择适宜的处理办法,这对提升河道稳定性很有帮助。
3 结语
中小河流治理属于一类惠民工程,关系到百姓的安居乐业,因此需要提高重视。设计人员要及时更新设计理念,提升设计能力。与此同时,把握设计细节,做好每项工作,这样才能确保设计方案的科学性、先进性。
参考文献
[1]刘斌,吴昊天,周伟.基于近自然理念的城市河流治理设计[J].水利规划与设计,2019,32(6):25-26,55.
[2]才克宁.基于近自然河川治理理念的城市河流治理设计研究[J].黑龙江水利科技,2020,48(1):111-113,129.
[3]王天星,李振鑫.中小河流治理设计中的几点作法[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2017,17(1):16-18.
