河道修复加固工程防洪的影响评价

河道修复是水利工程中常见的工程措施，防洪影响评价也是进一步分析工程措施建设效果的有效方式。防洪评价主要采用水文分析计算推求设计洪水，根据防洪评价的工作内容和相关计算的数据结果，对河道修复工程建设的防洪安全影响进行综合评价。万家寨水利枢纽位于黄河北干流上段托克托至龙口峡谷河段内，是黄河中游规划开发的8个梯级中的第一个工程，也是山西省引黄入晋工程的龙头工程，其左岸为山西省偏关县，右岸为内蒙古自治区准格尔旗。万家寨水利枢纽中孔首次高水位单独运用，完成了970m以上水位区间的阶段性试验工作，试验过程中由于受下游河道淤积以及泄流流态影响，造成左岸下游防护局部损毁。根据此次大坝中孔泄流试验观测情况，中孔4孔全开时泄流量达到2920m3/s时，受下游河道淤积影响，下泄水流偏向左岸，受大青沟沟口地形顶托，大青沟沟口处水流折冲严重，大青沟沟口处水流已翻越防护挡墙904.5m高程，造成904.5m高程及以上护坡铅丝石笼防护部分损坏，同时大青沟沟口混凝土防护底板基础部分淘空，沟口下游侧挡墙基础淘刷严重，防护挡墙及护坡部分损毁，给下游护坡的安全运行及下游河道的行洪安全带来极大隐患，需进行修复加固，同时需对万家寨下游河道左岸修复加固工程项目进行防洪影响评价工作。

项目概况及防护措施

项目区概况

项目区下游左岸尾水河道左岸防护从防冲板末端坝下0+148~0+351段为重力式挡土墙，根据业主提供的运行过程中相关资料及现场勘查情况，此段防护在中孔泄流试验中未发生损毁。坝下0+351~大青沟口上游侧0+567.56m段防护在中孔泄流试验期间，下泄水流越过挡墙顶部，靠近大青沟沟口部位904.5m平台及斜坡段铅丝石笼防护局部发生损毁，部分铅丝石笼被冲毁，护坡局部塌陷。大青沟沟口混凝土防护在中孔泄流试验期间底部淘刷严重，混凝土防护底部脱空严重，混凝土防护面板开裂。同时混凝土板表面因长期冲刷磨蚀，表层钢筋已出露并锈蚀严重。大青沟口下游侧至净水厂上游侧防护在中孔泄流试验期间，受河床淤积及折冲水流的冲击影响，原设计防护挡墙及护坡已部分损毁。

防护措施

对现状904.5m高程铅丝石笼防护顶部找平后铺设土工布并增加30cm厚度C30钢筋混凝土防护，混凝土分缝尺寸2.5×2.5m（长×宽），缝间钢筋不断开，缝内回填闭孔泡沫板，平段与斜坡间设置分缝，904.5m高程至908.0m高程间斜坡同样采用30cm厚度C30钢筋混凝土进行防护，混凝土分缝尺寸2.5×3.1m（长×宽）。现状大青沟沟口由于水流冲刷，造成局部淘空，影响防护稳定。本次防护设计对原混凝土板表层凿毛并增加插筋后增设30cm厚度钢筋混凝土防护，并对底板原基础进行钻孔回填灌浆处理。对防护底板前端新增混凝土挡墙，墙后回填砂砾石表层设置混凝土防护板与原防护衔接。同时在新建挡墙前端采用抛石进行防冲处理，抛填块石粒径不小于80cm。此段防护推荐采用混凝土墙式护岸+坡式护岸的组合防护型式，同时为增强护岸基础稳定，混凝土挡墙基础需坐落在基岩上，并在挡墙底部增设锚筋桩增强挡墙稳定。挡墙采用重力式挡墙，墙顶宽度0.6m，底宽6.0m，挡墙高度9m（最终以实际岩石基础面高度为准），内侧坡度1：0.5，基础部位设置高度1m基座。挡墙每间隔10m设一分缝，缝宽2cm，缝内填充高压闭孔泡沫板并设置橡胶止水。底部锚筋桩长度L为6m，入岩深度3m，锚筋采用4根Φ28钢筋，间距1.5m，排距2m。高程906.0m以上采用50cm混凝土护坡方式进行防护，护坡设置排水孔，护坡坡度为1：1.5，护坡顶高程908.0m，护坡顶部设置宽度1m压顶板。对已损毁院落围墙进行重新砌筑。评价方法收集整理评价区域水利规划，地物、地貌、水文、野外河道勘测等资料，并利用水文资料进行分析，在全面分析的基础上，从项目建设对流域规划、河道防洪、河势演变等影响以及河道行洪冲刷对河岸安全影响的角度进行分析论证，确保成果结论的科学性和严谨性。依据规范规定，参考有关的技术文献，并根据评价区的流域特性、河道特征有针对性地选取计算参数、公式、采用合理的计算成果。

防洪评价计算

水文分析计算

万家寨水利枢纽位于东径111°26′，北纬39°34′，黄河中游的上段。左岸为山西省偏关县，右岸为内蒙古自治区准格尔旗。坝址以上流域面积394813km2。自拐上进入峡谷河段，比降较大，万家寨河段比降为1.24‰，河宽300m到500m，呈U形河槽。万家寨水利枢纽地处黄土高原区，该区高程一般在1000~2000m之间，气候干旱、降水量较少、植被较差，水土流失严重。坝址上游14km有支流杨家川汇入黄河，流域面积1002km2；57km处有红河汇入，流域面积5533km2。坝址下游0.5km，有大青沟汇入，该沟道长9.7km，流域面积21.4km2，平均比降5%。沟道宽度100m左右，两岸山崖陡峭，河床为大块石及砂卵石覆盖，间有基岩出露。万家寨水利枢纽位于属温带大陆性季风气候的西北黄土高原区。冬季受蒙古冷高压控制，多西北风，气候寒冷干燥，雨雪稀少且多风沙。夏季因本区处于内陆深处，天气干燥炎热，降水多以短历时暴雨形式出现，大面积长历时的降水较少。年降水量在300~500mm之间，水面蒸发量全年为2000mm，在干旱少雨的4~6月，蒸发量约占全年一半左右。年平均气温在7℃左右，温差较大。冬季时间长，春秋时间短，四季分明。

洪水设计标准

根据相关研究结果，工程所在河段河道平缓，滩宽200m左右，河道比降约为1.7‰，河道糙率主槽取0.02~0.025，滩地取0.035~0.045。采用曼宁公式可以推算出现状水位—流量关系，万家寨枢纽设计防洪标准为1000年一遇，万家寨大坝至黄河大桥间河段布置有大坝泄洪效能设施、上坝道路及连接两岸上坝道路的黄河大桥，以上均属于万家寨枢纽工程的一部分，因此，拦河坝下游该段护坡工程采用正常运用（设计）洪水标准洪水重现期为1000年（千年一遇），相应入库洪峰流量为16500m3/s，下泄流量为7899m3/s。洪水计算本次设计洪水计算，因万家寨大坝与大青沟口区间距离较短，拦河坝正常运用（设计）洪水标准洪水重现期为1000年（千年一遇），相应入库洪峰流量为16500m3/s，下泄流量为7899m3/s；大青沟流域内无水文站，也无实测水文资料，本次采用《山西省水文计算手册》的计算方法进行计算。工程控制流域特征参数见表1。流域内无水文测站，属无资料地区，设计洪水计算采用《山西省水文计算手册》中提供的流域模型法和推理公式法进行计算。依据《手册》附图一，本工程所在范围位于北区，流域暴雨计算选定一个定点，其各标准历时暴雨均值、Cv见表2，流域的产、汇流地类参数见表3~5。根据以上数据与参数以及《手册》提供的计算方法计算得到洪水洪峰流量成果，见表6。

防洪综合评价

防洪标准符合性分析

护坡工程设计防洪标准达到30年一遇，符合《防洪标准》（GB50201-2014）的要求，根据《黄河河道管理范围内建设项目技术审查标准》的规定，设计洪水除满足建设项目自身防洪标准外，还应与建设项目所在河段的防洪及水电工程标准协调。经分析，建设项目无法抵御超标准洪水。根据《中华人民共和国防洪法》《中华人民共和国河道管理条例》和《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》，对壅水、阻水严重的桥梁、引道、码头和其他跨河工程设施，根据国家规定的防洪标准，由河道主管机关提出意见并报经人民政府批准，责成原建设单位在规定的期限内改建或者拆除。汛期影响防洪安全的，必须服从防汛指挥部的紧急处理决定。对行洪安全的影响分析建设项目属于护岸加固，对河道行洪的影响体现在整个涉及河段的区域，该项目建设范围均在1000年一遇洪水线以外区域，基本不影响河道正常行洪。当遭遇特大洪水时，挡墙一定程度阻碍洪水通过，同时上游漂浮物可能悬浮、附着甚至形成垃圾拥挤，造成滩区行洪阻水和壅水。工程建设应避免洪水期，同时减少运行管理对环境及河道行洪、水质等的影响。本次评价范围内左岸护坡挡墙不会对河道行洪产生大的影响。

对河势稳定的影响

本建设项目位于万家寨下游河道左岸，分别对坝下0+351~0+567.56m段904.5m-908.0m高程平台的现有铅丝石笼防护基础表层上采取混凝土板防护；大青沟沟口混凝土防护底板前端增设混凝土挡墙（挡墙基础坐落在基岩上），挡墙后进行砂砾石回填，并对挡墙底部前端增设抛石防护，对沟口表层混凝土防护板进行加固处理；大青沟沟口下游至净水厂上游侧损毁段采用混凝土挡墙+贴坡混凝土护坡型式进行修复，混凝土挡墙基础坐落在岩基上；现状净水厂至黄河大桥段河道混凝土贴坡防护顶高程902.0m~905.0m采用混凝土板防护进行加固处理。上述修复加固工程均是在原址上进行，从而一般条件下不影响本河段河势。

对现有防洪工程、河道整治工程及其它水利工程与设施影响分析

为保证下游左岸进场道路、水厂及黄河大桥安全，根据现状下游河道冲淤情况及中孔泄流试验观察情况，对下游河道清渣深度需达到原河道河底设计水位高程。黄河大桥桥墩基础埋深10m，灌注桩桩深45m，桥梁桥墩基础埋深满足安全埋深的要求，改造后对大桥冲刷无影响。对防汛抢险的影响分析坡面修复工程顶高程为908m，该段河道坝下0+351~大青沟口段设计水位904.24，安全超高为3.76m，满足防汛抢险要求；大青沟沟口下游至净水厂设计水位904.27m，安全超高为高2.51m~2.73m，满足防汛抢险要求；净水厂至黄河大桥段设计水位904.27m，此段仅有武警营地和黄河大桥，安全超高为高2.23m~3.93m，水位对其无淹没影响，同样满足防汛抢险要求。对第三人合法水事权益的影响分析万家寨电站下游河道左岸大青沟口段修复加固工程所在河段有净水厂取水泵站和净水厂餐厅各1座。净水厂取水泵站位于河道左岸0+903岸坡顶，为净水厂备用水源，高程为907.0m，根据壅水计算分析可知，该处设计水位为904.27m，不影响泵站取水。净水厂餐厅位于河道左岸0+885处护坡上，底部为透水立柱结构，餐厅楼板底部高程906.78m，根据壅水计算分析可知，该处设计水位为904.27m，透水立柱基本不影响行洪，餐厅楼板底部高程高于设计洪水位2.51m，洪水对餐厅不会造成淹没影响。该段护岸采用0.3m厚混凝土护坡，其在现状边坡底部铺设土工布基础上直接铺设，不会影响餐厅立柱及其基础，对餐厅一层框架结构不会造成影响。技术总结修复加固工程对万家寨水库下游1.25km范围内改善保障行洪安全，提高了护岸在极端工况下的抗冲刷能力，不仅有利于工程安全运行及河道防洪安全，更有利于工程效益的发挥，因此，修复工程是十分必要的。该工程设计防洪标准为30年一遇，大坝至黄河大桥间河段的影响范围按照1000年计算最大壅水高度在0.04m，由于左岸护坡加高，其产生的壅水高度不影响正常行洪。在30年一遇洪水条件下，一般冲刷后水深1.25m，在1000年一遇洪水条件下，一般冲刷后水深1.89m；在30年一遇洪水条件下，局部最大冲刷深度为0.98m，在1000年一遇洪水条件下，局部最大冲刷深度为1.34m。坡面修复工程顶高程为908m，该段河道下0+351~大青沟口上游侧0+567.56m段设计水位904.24，超高为3.76m，水位对路面无淹没影响，满足防汛抢险要求；大青沟沟口下游至净水厂上游侧防护段设计水位904.27m，安全超高为2.51m~2.73mm，水位对路面无淹没影响，满足防汛抢险要求。净水厂至黄河大桥段设计水位904.27m，此段仅有武警营地和黄河大桥，安全超高为2.23m~3.93m，水位对路面无淹没影响，满足防汛抢险要求。

相关建议

项目施工过程中如损坏原河道护岸，施工完成后需及时按设计断面恢复，并使护岸上下游平顺衔接。由于汛期可能发生坍塌、漫溢等险情，工程运行管理部门应密切关注河岸冲刷、塌岸、边坡稳定性等问题，做好重点防护，做好防洪应急预案以及项目区内工程被破坏后的应急方案。对于护岸修复工程的影响需进一步观测。若对河道整治工程、堤岸防护工程产生影响，需进行相关分析，并采取一定的补救措施。护坡工程实施期间，应加强水环境保护，规划施工物料堆放区域，明确物料存放位置，避免和减运行期间的产生的废物对环境及河道行洪、水质等的影响，严禁向河道内弃渣、排污。施工期要与河道主管部门、水情部门根据洪水预报合理安排施工导流及施工工期，以确保顺利施工。因工程建设需要在河道管理范围内施工，建设单位应与河道管理部门保持联系，协商河道管理范围内的土地征、占、用等问题以及管理范围内地貌、护岸等水利设施的损毁和恢复问题。

作者：谷琼琼 王璞如