基于鲅鱼圈区红海河设计洪水及堤防断面设计分析

甘 宇

(辽宁省葫芦岛水文局，辽宁 葫芦岛 125300)

1 概 述

红海河位于辽宁鲅鱼圈区的南部，河流由东向西流经盖州市及鲅鱼圈区，在红海村入海口处注入渤海湾。流域西向渤海湾，南靠熊岳河，北邻大沙河。该处地理位置优越，是开发旅游的最佳场所。按照市城市总体规划方案，将在红海河建生态公园，向公众展示自然景观的价值，突显鲅鱼圈区人依河傍海而居的城市特色。

红海河河北岸为老城区，河南岸为规划新城区。现河道淤堵严重，与开发区现代化城区建设极不适应，故本段堤防所保护地域范围在地区经济发展中占有重要地位，鲅鱼圈政府决定投资进行红海河整治工程，可以提升了两岸土地的价值，提高城市的品位，促进鲅鱼圈区经济的发展。红海河治理河段为红海河1+630—3+230段(平安大道桥至高速公路桥)，全长为1600m。

2 工程地质

2.1 场地的工程地质条件

没有做地质勘察工作，参照《营口经济技术开发区月亮湖湖堤岩土工程勘察报告》地质资料。根据现场钻探数据和室内岩土测试结果(土的物理力学性质指标)以及现场标准渗透测试，N值横纵向变化。

1)中粗砂：黄色-灰黄色，含灰色黏粒和黏块，分选不好。河口处砂呈浅黄色，质纯(不含泥)分选好，呈松散状态。厚度横纵向变化大。

2)淤泥：黑色至深灰色，薄层流，流体可塑性，可压缩性高。厚度横纵向变化大。

3)粉质黏土：黄色，薄层，可塑性，适中的可压缩性[1-2]。

4)中粗砂层：黄色，标准贯入试验N值15-35(从上到下N值由15到35)。上部呈中密状态，下部呈密实状态。

2.2 场地水文地质条件

红海河水位变化受大气降雨和潮汐影响(变化大)。

3 设计洪水

红海河采用辽宁省无资料地区的设计方法来计算，红海河流域属水文分区Ⅳ区，北支控制面积F=15.25 km2,比降J=2.01‰，河长L=6.75km。红海河北支50a一遇设计洪水计算如下：

2)计算1、6、24h和3d的设计面雨量及n1p、n2p值。

F=15.25km2,t=24小时，点面折减系数KF=1.0，计算：

3)计算τ历时设计面雨量及面暴雨强度Ip。

4)φP=0.79。

5)计算洪峰流量：

QP2%=0.278φp·ip·F=0.278×0.79×49.44×15.25=165.6m3/s

红海河南支采用同样的方法进行洪峰流量计算。

-高速公路桥，防洪堤防是洪峰流量起决定影响的工程，红海河桥-金冷水段(0+000-1+783)以南北支汇流点金冷水作控制点计算洪峰流量，经计算得出南、北支流发生同频率50年一遇洪水时汇流时间基本一致[3]-[5]，不存在错峰叠加的情况，所以金冷水控制点的洪峰流量直接采用南、北支流的洪峰流量叠加值；金冷水-高速公路桥段(1+783-3+347)以高速公路作控制点计算洪峰流量。控制点洪水计算成果见表1。

表1 红海河洪水计算成果表

本次设计1+630-3+230段堤防位于金冷水-高速公路桥段，以高速公路作控制点计算洪峰流量，因此，设计洪峰流量为348.3 m3/s。

4 潮水资料系列

红海河位于鲅鱼圈区南部，西临渤海辽东湾。红海河系感潮河段，根据营口站1955-2020年共66年潮位资料分析的潮位特征值见表2。

表2 营口站潮位特征值表

4.1 设计潮位分析计算

4.1.1 潮位资料

没有测得的潮位数据，辽东湾内有营口、四道沟潮汐站、鲅鱼圈海洋站。其资料情况见表3。

表3 营口地区辽东湾上主要测站潮位资料年限表

4.1.2 设计潮位分析确定

1)营口站设计潮位的推求：

营口站1955-2020年共66年的年最高潮位系列资料，经计算营口潮位站Cv为0.055，CS/Cv为22.5，频率计算详见表4。

表4 营口潮位站年最高潮位频率分析成果表

2)四道沟站设计潮位的推求：

表5列出了四道沟站1960年—1985年26年的高潮。通过计算四道沟潮位站系列资料可知Cv为0.058，CS/Cv为2.5，频率分析成果见表5。

表5 四道沟站年最高潮位频率分析成果表

3)鲅鱼圈海洋站设计潮位的推求：

根据极值Ⅰ型分布曲线对其资料系列进行频率计算：

hp=h+λpn·S

(1)

式中：λpn为与频率P及资料年数n有关的系数；S为潮位系列的均方差[6-7]。

频率计算结果详见表6。

表6 鲅鱼圈海洋站年最高潮位频率分析成果表

4.2 设计潮位分析确定

根据以上分析可知，四道沟和营口潮位站的计算结果较接近，在≤20a一遇鲅鱼圈海洋站的潮位低于营口站,但差距不大,其中10a一遇的差距为3.6%,20a一遇的差距是1.0%，50a一遇的差距是1.2%[8]。

5 工程任务和规模

5.1 工程建设的必要性

5.1.1 河道及堤防现状

红海河河道及堤防的现状在防洪上存在很多问题，主要问题是：

1)防洪标准低。

既有堤防断面矮小，尤其右岸堤防几乎不存在，防洪能力很低。

2)河道泄流条件差。

河道内违章建筑、生活垃圾等障碍物很多，人为的私挖乱采乱建现象严重，河道已失去原貌，行洪断面狭窄，阻水严重。

根据以上河道现状问题分析一旦高标准洪水与海水大潮上涨相遭遇，目前的河道将造成巨大的洪涝灾害，大量房屋、养殖场、果树和粮田将被洪水淹没和毁坏，对人们的生活和生产构成灾难性威胁，势必造成巨大的经济损失。

5.1.2 鲅鱼圈城区近期规划

红海河将成为鲅鱼圈新规划城区的中心河流，河北岸为老城区，河南岸为规划新城区。沿河两岸将兴建大量的高标准建筑，很多重要的企事业单位、学校、医院、居民住宅区等将座落在红海河两岸。根据城区规划建设要求，现状河道无法与城市的经济快发展相适应，而且严重损害开发区的形象。

5.2 工程建设任务

为了促进鲅鱼圈区经济快速发展，美化、绿化、亮化城市，红海河作为城区的一条中心河流，鲅鱼圈区政府决定沿河建设带状生态公园，要求红海河大水年不成灾，小水年不断流，起到保卫城市、美化城市的作用。

1)提高防洪标准，按照设计要求及时规范、清理、整治河道，沿河两岸筑高标准防洪堤防，堤线布置合理，使河道横断面充足，有利于泄洪畅通。

2)红海河为季节性河流，汛期洪水泛滥，但在非汛期，河床内水量很少，近年来由于连续干旱，有时河床会发生断流现象[9-10]。为了配合公园景观建设的需要，使河床内在干旱季节不断流，需在河床上修建2座截水橡胶坝。橡胶坝必须满足汛期河道泄洪要求。

5.3 建设规模

河道整治工程位于红海河桥上1+630-3+230段，堤防长1600m。根据上述规范选定鲅鱼圈区城市防洪标准为50a一遇，横跨堤防的相应建筑物应满足50a一遇的防洪设计标准。

5.4 水面线推算

本次红海河初设工程段为高速公路桥下游1+630-3+230段，共1600m。起始控制水位以50a一遇设计潮位3.21m加上桥上游水面壅高0.05m确定。本段以洪峰流量348m3/s作控制，进行天然河流水面曲线计算，确定终点控制点水位。终点水位确定后，按河道地形坡度确定比降，按明渠均匀流设计河床过水断面形式、尺寸。经过水利计算，得出红海河本次规划河段的设计水力要素，成果见表7。

表7 设计过水断面水力要素表

5.5 堤防设计

5.5.1 堤线布置

根据现有地形条件，堤线布置在保证河道行洪顺畅的前提下，按原河道走向，尽量减少挖填方量。

5.5.2 堤防断面设计

根据堤防工程设计相关要求，确定堤防设计为复式断面，河道按人工河道整治，河底采用土渠底土工膜防渗。堤脚采用浆砌石挡土墙，堤身为土堤，迎水坡坡度按工程技术要求并结合景观规划设计需要，坡度较缓，坡比在1∶10-1∶20之间，堤坡防护措施采用草皮及低灌木植物措施保护，背水坡坡比为1∶2.0。堤顶有通车要求，堤顶宽度设计为8.5m。堤防高度、及堤脚冲刷深度通过计算确定。

6 结 语

工程的修建，有效地保护了当地人民的生活，同时提高了抵御潮汐和洪水的能力，控制了土壤侵蚀，在保护人民生命和生态环境方面发挥了良好作用。另外，该河地理位置优越，工程建设与旅游开发相结合，会形成一条亮丽的风景线。