摘要：傳統(tǒng)的防洪工程施工技術(shù)花費(fèi)成本過(guò)高, 且安全性難以保障。對(duì)此問(wèn)題, 依據(jù)行洪能力復(fù)核過(guò)程, 建立了分析圖, 對(duì)施工技術(shù)流程進(jìn)行設(shè)計(jì), 共分為基礎(chǔ)施工、清淤施工、堤防施工和質(zhì)量評(píng)估4步。與傳統(tǒng)施工技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn), 結(jié)果表明, 研究的防洪工程可以有效降低工作成本, 提高施工過(guò)程的安全性。
關(guān)鍵詞：河道行洪能力; 行洪能力復(fù)核; 防洪工程; 施工技術(shù);
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展, 防洪現(xiàn)狀發(fā)生了巨大變化, 而由于河流相關(guān)資料信息得不到及時(shí)更新, 給防洪工作帶來(lái)了很大困難。我國(guó)在防洪相關(guān)技術(shù)尚未完善, 人口密度相對(duì)較大, 洪水發(fā)生時(shí)所造成的損失較為嚴(yán)重[1]。尤其是許多重要城市和經(jīng)濟(jì)特區(qū)都處于沿河、沿海、沿江地域, 一旦洪澇災(zāi)害發(fā)生, 就會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p失。
洪水發(fā)生原因有很多種, 主要是以急降水、風(fēng)暴、急劇冰雪融化等, 造成江河湖海的水位迅速上升, 從而引發(fā)洪水[2]。洪水具有流量大、速度快的特點(diǎn), 且來(lái)勢(shì)洶洶, 破壞力極強(qiáng)。洪水災(zāi)難具有兩元化的特點(diǎn), 由洪水的自然特征和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)特征兩個(gè)方面構(gòu)成, 兩個(gè)方面的特征要通過(guò)多層次、多樣性的指標(biāo)來(lái)進(jìn)行描述[3]。其中, 洪水災(zāi)難的自然屬性指標(biāo)一般采用洪水發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、范圍、程度等方面來(lái)進(jìn)行描述, 而洪水災(zāi)害的社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性則一般采用耕地、人口、房屋、工商企業(yè)、家庭財(cái)產(chǎn)、基礎(chǔ)設(shè)備、農(nóng)林牧漁業(yè)情況等方面來(lái)進(jìn)行描述[4]。
行洪能力是指以河道特征為依據(jù), 計(jì)算不同流速下可能造成的淹沒(méi)區(qū)范圍、淹沒(méi)區(qū)水深及淹沒(méi)所造成的損失, 從而對(duì)各河段的行洪能力做出評(píng)價(jià)。
河道的行洪能力分析是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程, 國(guó)內(nèi)的研究還處于初級(jí)階段, 其中包括單斷面復(fù)核和全斷面復(fù)核, 單斷面復(fù)核的計(jì)算方法是曼寧公式法, 全斷面復(fù)核的計(jì)算方法是能量方程法[6]。
本文基于河道行洪能力復(fù)核的防洪工程施工進(jìn)行設(shè)計(jì), 通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證基于河道行洪能力復(fù)核的防洪工程施工技術(shù)的可行性。
1 河道行洪能力復(fù)核分析過(guò)程
防汛原則是以防為主、防重于搶。防洪可分為工程和非工程兩個(gè)部分。其中, 非工程部分包括洪水預(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)、洪水保險(xiǎn)、行洪道清障、洪泛區(qū)管理、超標(biāo)準(zhǔn)洪水緊急措施、防洪調(diào)度等措施。工程部分主要包括堤、水庫(kù)、河道整治工程、分洪工程, 根據(jù)不同功能和修建目的而分成擋、泄、蓄幾個(gè)類型。防范施工技術(shù)也是主要圍繞擋、泄、蓄3個(gè)類型進(jìn)行展開的[8]。
河道行洪能力復(fù)核是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程, 需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)采集和復(fù)雜計(jì)算[9]。防洪工程河道行洪能力復(fù)核計(jì)算過(guò)程, 如圖1。
圖1 河道行洪能力復(fù)核
首先, 將工程施工河段的河道斷面、人文氣象、地形地貌、社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行調(diào)查, 制定一套較為科學(xué)系統(tǒng)、切實(shí)可行的防洪方案, 對(duì)洪水參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)河道斷面、人文氣象、地形地貌、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素, 以及圖像、表格分析得到的結(jié)果進(jìn)行損失評(píng)價(jià), 進(jìn)而得出災(zāi)難損失和行洪能力分析, 并根據(jù)已有信息, 進(jìn)行行洪能力復(fù)核。
行洪能力復(fù)核可分為堤壩超高復(fù)核和行洪水位與流量?jī)刹糠�。防洪工程建設(shè)具有年度跨度大、工程較為分散、氣候條件和河段條件差別較大, 這就要求對(duì)堤壩超高進(jìn)行復(fù)核。并且, 各斷面的警戒水位、警戒流量、保證水位、保證流量等, 都需進(jìn)行復(fù)核, 以保證施工安全的實(shí)施[10]。
2 防洪工程施工技術(shù)工作流程
基于河道行洪能力復(fù)核的防洪工程施工技術(shù)流程如圖2。
圖2 防洪工程施工技術(shù)流程
2.1 基礎(chǔ)施工
這一過(guò)程中, 使用XXCG3LC-5型挖掘機(jī)進(jìn)行工作, 以保證工程工作的效率及安全性[16]。按照設(shè)計(jì)要求對(duì)施工地基、邊界、范圍進(jìn)行清理, 且確定邊界要在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)邊界的50cm之外。若在施工過(guò)程中出現(xiàn)了超挖現(xiàn)象, 不應(yīng)進(jìn)行回填, 而是要增加基礎(chǔ)厚度, 堤壩清理的深度要在20cm以上。
2.2 清淤施工
考慮施工時(shí)間, 并且河道清淤工程戰(zhàn)線長(zhǎng), 可以根據(jù)河流長(zhǎng)度進(jìn)行分段施工。一期河段清淤工程是河水流速較快的河段, 采用XXCG3LC-5型挖掘機(jī), 將河床底部一側(cè)的高程降低, 形成泄流渠, 后期施工時(shí), 將前期施工產(chǎn)生的施工便道及丁字堰進(jìn)行清除。二期河段清淤工程則是針對(duì)枯水段, 這段施工采用破堤的方式, 進(jìn)行機(jī)械式施工。
2.3 堤防施工
利用河流行洪能力復(fù)核計(jì)算, 將導(dǎo)流建筑、堤壩施工進(jìn)行設(shè)計(jì)。施工需要在圍堰維護(hù)下進(jìn)行, 首先對(duì)岸邊進(jìn)行低水圍堰。采用袋裝沙土進(jìn)行圍堰疊筑, 疊筑要整齊、密實(shí)。利用基礎(chǔ)底設(shè)計(jì)的坡度進(jìn)行基坑排水, 在下游集中抽排。排水系統(tǒng)必須整段貫穿, 并有一定的備用量, 保證排水的有效性。
2.4 質(zhì)量評(píng)估
質(zhì)量評(píng)估包括對(duì)水泥漿的黏稠、河砂含沙量、砂漿配合比例、砌體孔隙率。建立嚴(yán)格的質(zhì)量評(píng)估體系, 能夠保證工程的質(zhì)量, 從而保證工程有效抵御洪水侵襲, 達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn)。
3 實(shí)驗(yàn)研究
為了檢測(cè)本文設(shè)定的基于河道行洪能力復(fù)核的防洪工程施工技術(shù)模型的評(píng)估效果, 與傳統(tǒng)防洪工程施工技術(shù)模型進(jìn)行了對(duì)比。
表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)
3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)
實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1。
3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
根據(jù)上述設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn), 將傳統(tǒng)的防洪工程施工技術(shù)系統(tǒng)和本文的防洪工程施工技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行比較, 分別記錄防洪工程施工技術(shù)花費(fèi)成本實(shí)驗(yàn)和防洪工程的安全系數(shù)實(shí)驗(yàn), 根據(jù)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 分析兩種防洪工程施工技術(shù)系統(tǒng)的工作效果。
3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
3.3.1 防洪工程施工技術(shù)花費(fèi)成本實(shí)驗(yàn)
隨著防洪工程施工難度系數(shù)的增長(zhǎng), 工程施工所需要花費(fèi)的成本越高。當(dāng)防洪工程施工難度系數(shù)為1時(shí), 傳統(tǒng)的防洪工程施工所需要花費(fèi)的成本為8萬(wàn)元, 本文防洪工程施工所需要花費(fèi)的成本為4萬(wàn)元;當(dāng)防洪工程施工難度系數(shù)為3時(shí), 傳統(tǒng)的防洪工程施工所需要花費(fèi)的成本為13萬(wàn)元, 本文防洪工程施工所需要花費(fèi)的成本為8萬(wàn)元;當(dāng)防洪工程施工難度系數(shù)為5時(shí), 傳統(tǒng)的防洪工程施工所需要花費(fèi)的成本為18萬(wàn)元, 本文防洪工程施工所需要花費(fèi)的成本為12萬(wàn)元;當(dāng)防洪工程施工難度系數(shù)為7時(shí), 傳統(tǒng)的防洪工程施工所需要花費(fèi)的成本為29萬(wàn)元, 本文防洪工程施工所需要花費(fèi)的成本為14萬(wàn)元, 如圖3。
圖3 花費(fèi)成本實(shí)驗(yàn)
3.3.2 防洪工程的安全系數(shù)實(shí)驗(yàn)
隨著防洪工程使用時(shí)間的增長(zhǎng), 防洪工程的安全系數(shù)會(huì)有所下降。當(dāng)防洪工程使用時(shí)間為1年時(shí), 傳統(tǒng)的防洪工程的安全系數(shù)為96%, 本文防洪工程安全系數(shù)為99%;當(dāng)防洪工程使用時(shí)間為3年時(shí), 傳統(tǒng)的防洪工程的安全系數(shù)為93%, 本文防洪工程安全系數(shù)為96%;當(dāng)防洪工程使用時(shí)間為5年時(shí), 傳統(tǒng)的防洪工程的安全系數(shù)為86%, 本文防洪工程安全系數(shù)為93%;當(dāng)防洪工程使用時(shí)間為7年時(shí), 傳統(tǒng)的防洪工程的安全系數(shù)為77%, 本文防洪工程安全系數(shù)為90%, 如圖4。
圖4 花費(fèi)成本實(shí)驗(yàn)
4 結(jié)語(yǔ)
(1) 傳統(tǒng)的防洪工程施工技術(shù)和本文防洪工程施工技術(shù)在一定程度上都能夠保證施工工程的安全性, 具有一定的耐久性, 并能夠減少洪水災(zāi)害帶來(lái)的損失, 但是與傳統(tǒng)的防洪工程施工技術(shù)相比, 本文中基于河道行洪能力復(fù)核的防洪工程施工技術(shù)花費(fèi)成本較低, 而防洪工程的安全性更高, 更有利于防洪工作的進(jìn)行。
(2) 本文基于河道行洪能力復(fù)核的防洪工程施工技術(shù)系統(tǒng)成本低、安全系數(shù)高、耐久性強(qiáng), 能夠進(jìn)一步保證將洪水災(zāi)害損失降到最低, 阻止洪水帶來(lái)侵襲, 具有很好的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
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