利用河湖堤防作公路的防洪影响评价分析

2023-10-24王本来俞建河陈晓旭

科技资讯 2023年19期

王本来俞建河陈晓旭

(1.天长市农村供水工程管理总站; 2.天长市二峰电力灌溉总站安徽天长 239300)

利用河湖堤防作为交通公路，是水利工程中经常会遇到的情况，但工程实施将会在施工期与运行期可能对河势稳定、河道行洪、通航以及河道治理规划等产生一定影响[1-3]。依据《中华人民共和国防洪法》《中华人民共和国河道管理条例》等法律、法规[4-5]，在河道管理范围内建设项目应当就洪水对建设项目和建设项目对防洪可能产生的影响按照《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则》（试行）[6]做出评价，编制防洪评价报告，提出防御措施和建设方案，未经有关水行政主管部门审查批准的，不得开工建设。

本文以天长市环高邮湖道路升级改造工程防洪影响评价为实例，全面分析利用河湖堤防作公路工程的建设对河道防洪的影响，并提出不利影响的补救措施。

1 工程概述

1.1 工程区概况

天长市地处华东腹地，南临长江，北枕淮河，东临高邮湖，东部沿海地区与内陆中部地区的跳板，是长三角经济区重要的配套加工业生产基地。近年来，天长市高度重视旅游业发展，2017 年底编制完成的《天长市全域旅游规划》，以“旅游先导，多规融合”的理念，整合了全市旅游资源和各类专项规划，明确了下一步发展思路和目标。区域规划以高邮湖西岸为发展轴线，建设滨湖景观大道，打造生态环境优美及地方特色明显，一条融合生态观光、休闲度假、亲水娱乐为主要功能的旅游景观带。为适应高邮湖旅游休闲带的建设，天长市规划依托现状环高邮湖大堤建设一条滨湖景观大道，促进区域旅游业的发展。同时，该项目还改善了防洪大堤的通行条件，对区域的防汛抗洪，保障人民生命财产安全也十分有利。

拟建工程涉及高邮湖北大堤，起点从铜龙河口（K0+470），终点位于X072 上跨X077 位置（K11+120），路线平面沿现状堤顶道路布设，路线全长10.65 km。道路按三级公路标准设计，即设计行车速度为30 km/h，设计荷载为公路-Ⅱ级，路面宽度为11.5 m。现状堤顶道路的堤顶道路宽为6 m，水泥混凝土路面宽度为4 m。路面状况良好，堤顶高程为11.89～12.80 m，现状迎水侧坡比为1∶2.5，背水侧坡比为1∶2.5，迎水面混凝土面板护砌，背水坡坡面为草皮护坡。

1.2 河湖基本情况

高邮湖位于淮河入江水道中段，是江苏省第三大淡水湖、全国第六大淡水湖，连接江苏省、安徽省两省，水域总面积为760.67 km²，设计洪水位9.33 m，防洪库容27亿m3。

淮河入江水道是主要泄洪通道之一，上起洪泽湖的三河闸，下至江都附近的三江营，全长157.2 km，设计泄洪能力12 000 m3/s，可将淮河上中游70%以上的洪水泄入长江，与入海水道、分淮入沂、苏北灌溉总渠、废黄河等工程联合运用，为洪泽湖地区的防洪安全提供保障，同时也承泄京杭运河西部宝应湖、高邮湖地区及里下河地区的涝水，改善区域排涝状况，具有较好的社会、经济综合效益。其中，安徽省天长市境内的堤防为高邮湖西大堤，分北、南大堤，其中北大堤从沂龙闸到新白塔河口长18 km，南大堤从新白塔河口到南尖桥长16 km。34 km的堤防是入江水道的重要组成部分。2011年已对堤防进行加固，目前堤防已达50～100年一遇防洪标准，堤防级别为3级，其主要建筑物为3级，次要建筑物为4级。

1.3 工程设计

1.3.1 道路工程

道路设计宽度为11.5 m，横断面布置为1.0 m防浪墙+3.0 m绿道+2×3.25 m行车道+1.0 m土路肩。

（1）路基：路基采用现状老大堤拼宽填筑，全线填方高度大于1.30 m，对于拼宽路基填筑，首先清坡清表50 cm 后，沿清坡后大堤坡脚清表到设计路堤坡脚外50 cm 范围，为保证新老路基的良好衔接，在清坡后的大堤边坡上开挖台阶，同时自下而上，开挖一阶及时填筑一级，设计洪水位9.33 m 以下采用黏性土料进行填筑，并按压实度要求进行碾压，压实度不低于0.93。

（2）路面：项目拼宽道路面结构层为4 cm 细粒式沥青砼AC-13C（SBS 改性）+6 cm 中粒式沥青砼AC-20C+20 cm 5%水泥稳定碎石+20 cm 填充式大粒径水稳碎石；绿道路面结构层为4 cm 细粒式沥青砼AC-13C（彩色）+现状老混凝土路面。

（3）排水：背水坡堤基设塑料排水盲沟，于背水坡坡脚设置自适应球体膜袋反滤体。

（4）防护：项目沿线路基边坡填土高度均小于8 m，无较大边坡防护。项目采用喷播植草绿色防护，为避免坡面雨水冲刷，坡面防护应及时。

（5）护栏：项目在堤防背水侧堤顶位置全线设置C级波形梁护栏。

1.3.2 接线道路

该工程共涉及26处接线工程，本工程对现状土路或碎石路采用路面结构为15 cm 泥结碎石道路；现状水泥路面采用“20 cm 水泥混凝土+18 cm 级配碎石路面”。

1.3.3 建筑物工程

该工程共涉及沂龙闸、友好涵、丰坝涵、南新涵、三星涵、小关闸、小关涵洞这7 座穿堤建筑物和陈戚圩站、丰坝站、南新站、湖滨站、小关站这5 座排涝站，共计12座建筑物工程。本工程对7座穿堤建筑物按不低于原标准进行接长，对加宽道路而影响的5 座排涝站出水竖井进行拆除并向背水坡平移按不低于原标准重建。

2 分析与计算

2.1 水文分析计算

根据《淮河流域综合规划（2012—2030）》，淮河入江水道设计泄洪流量12 000 m3/s，高邮湖设计洪水频率为50 年一遇设计，相应洪水位为9.33 m。多年平均水位为5.55 m，历史最高水位为9.35 m（2003 年7 月），历史最低水位为3.83 m（1978年3月）。

2.2 高邮湖壅水和冲刷分析计算

项目的建设方案为利用高邮湖大堤堤防背水侧加培进行道路绑宽，起到以路代堤，以路固堤的防洪作用，不占用高邮湖库容，不占用入湖河道过水断面，不阻碍水流，因此项目实施不会增加湖水壅水和底部冲刷，故不再进行壅水和冲刷分析计算。

2.3 堤防与岸坡稳定分析计算

高邮湖大堤进行道路扩宽后顶宽11.5 m，堤顶高程为12.0～12.9 m，迎水坡1∶2.5，背水坡1∶2.0，平台以下边坡1:3。

项目堤防稳定计算按照《堤防工程设计规范》（GB 50286-2013）[7]附录E 的规定，选用河海大学工程力学研究所研制的《水工结构有限元分析系统（Auto-Bank7）》计算程序进行计算。稳定计算主要有瑞典法或者毕肖普法两种方法，其中毕肖普法考虑了土条两侧条间力的作用，比瑞典法更能反映实际情况。故本次选取工程建设后的K1+600、K3+000 和K8+000 这3个堤防断面在正常运用期、水位骤降期、施工期及洪水期稀遇荷载这4 个工况下，采用毕肖普法计算其抗滑稳定安全系数[8-10]，计算结果如表1所示。

表1 高邮湖大堤扩宽段抗滑稳定计算成果表

3 防洪综合评价

3.1 建设项目与有关规划符合性评价

（1）建设项目与淮河流域有关规划符合性评价。天长市高邮湖大堤主要相关规划有《淮河流域防洪规划规划》《淮河流域综合规划（2012—2030）》。根据上述规划，目前，环高邮湖大堤已按设防标准治理完成，本工程道路建设采用背水侧加培的方式进行，实际上对高邮湖堤防进行了加固，同时提高了高邮湖防汛通道的标准，项目建设对水利规划的实施无影响。

（2）建设项目与高邮湖水环境整治规划符合性评价。《天长市高邮湖水环境综合整治工程规划及可行性研究》中高邮湖综合整治工程，即在高邮湖现有堤顶路的基础上，建设高邮湖环湖道路与湖滨生态景观带。本工程项目即为对该项规划的具体实施，是符合高邮湖水环境综合整治规划的。

（3）建设项目与高邮湖湖泊保护暨岸线保护与利用规划符合性评价。天长市环高邮湖道路升级改造工程在堤防背水侧加培对现状道路加宽和升级。不会对淮河入江水道及圩内排涝渠系造成阻碍行洪的影响，对受影响的堤防建筑物已采取相关补救措施。根据《安徽省高邮湖湖泊保护暨岸线保护与利用规划》，本工程不涉及岸线保护区，但涉及高邮湖岸线的岸线控制利用区、岸线保留区和岸线开发利用区。岸线控制利用区及岸线保留区的主要要求为禁止建设对河湖防洪安全、河势稳定和水生态环境造成不利影响的开发建设项目。本工程建设项目不属于禁止类项目之列。

3.2 建设项目防洪标准和有关技术管理要求符合性评价

（1）天长市环高邮湖道路设计洪水频率为50年一遇，天长市环高邮湖大堤近期已按洪水频率为50年一遇，相应设计洪水位9.33 m 进行了治理。设防标准与措施适当。

（2）规范要求修建与堤防交叉、连接的各类建筑物、构筑物，应进行洪水影响评价，不得影响堤防的管理运用和防汛安全[7]。根据工程设计方案，道路建设采用背水侧加培的方式，项目建成之后不影响堤防的管理运用和防汛安全。

（3）根据天长市人民政府公布的天长市白塔河、高邮湖等河（湖）管理范围外缘边界线划界成果及《安徽省高邮湖湖泊保护暨岸线保护与利用规划》，高邮湖堤防管理范围为堤防临水侧30 m宽度范围内护堤地、堤防背水侧20 m 宽度范围内护堤地之间的区域。规范要求在堤防的保护范围内不得从事开挖土方、打井、爆破等危害工程安全的活动[7]。根据工程设计方案，道路建设采用背水侧加培的方式不属于禁止进行的工程建设活动。

3.3 建设项目对河道行洪和河势稳定的影响评价

项目的建设方案为利用高邮湖大堤进行道路绑宽，起到以路代堤，以路固堤的防洪作用，不占用高邮湖库容，不占用入湖河道过水断面，不阻碍水流，不影响来水来沙变化、出口控制高程变化、河床周界条件变化等，因此对河道行洪和河势稳定无影响。

3.4 建设项目对堤防安全及岸坡稳定和其他水利工程影响评价

本工程项目不仅是公路项目，同时也是对高邮湖堤防的保护和加固。项目的建设不仅修复完善了高邮湖防汛通道，对保证天长的防洪安全也有重要的作用。根据表1 可知，建后3 个典型断面在正常期、水位骤降期、施工期及洪水期稀遇荷载这4 个工况下的抗滑稳定安全系数，均大于3 级堤防规定的数值，说明堤防、岸坡是稳定的。但本工程项目范围内涉及高邮湖大堤12 座穿堤建筑物，项目建设对其存在影响，主要影响为路基边坡与建筑物进口存在冲突，需进行专项影响处理设计。

3.5 建设项目对水利工程运行管理和防汛抢险的影响评价

本工程道路建设采用背水侧加培的方式进行，实际上对高邮湖堤防进行了加固，同时提高了高邮湖防汛通道的标准，项目建设对水利工程运行管理和防汛抢险无影响。对26处上堤道路均按照纵坡不超过2%的要求进行了连接处理。完全能满足堤防防汛交通使用要求，也能满足周边村镇居民的通行需求。

3.6 建设项目施工期影响评价

（1）在道路工程施工期间，需要利用现状堤顶道路作为施工道路，尽管不侵占河道断面或湖区库容，对行洪无直接影响，但可能对堤顶防汛交通产生影响，应通过施工管理措施来消除该项影响，汛期应根据汛情预报、暴雨预警等信息提前将堤顶道路上的施工机械、设备、材料等迁移或拆除，确保防汛交通畅通。

（2）本道路工程路基填筑和穿堤建筑物接长施工存在短时期的堤防削弱期，因此路基填筑、穿堤建筑物接长应避开6～9 月的主汛期，以确保施工期间的堤防安全。

（3）项目沂龙闸、小关闸接长施工需要布设施工围堰，应选择在非汛期工，沂龙河、小关河枯水期流量较小，且可利用该片区河网进行导流，对片区排涝几乎无影响。汛期来临前应及时拆除围堰，以减小施工对片区排涝的不利影响。

3.7 对第三人合法水事权益的影响分析

3.7.1 对水质与环境的影响

设计路面排水经背水侧排水沟排放入周边水系，因此道路运营期不会对高邮湖造成水体污染。但道路施工期会产生一定的废水、废渣等污染物，如果不加以处理，对河道的水质会产生一定的影响。建议施工时应收集生产生活污废水，禁止将生产生活污废水随意排放；施工产生的施工垃圾等应当及时清除，将对水质及环境的影响降到最低。

3.7.2 对通航的影响

本工程项目在高邮湖湖区内不新增永久建筑物，对通航无影响。

3.7.3 对水位站的影响

本工程项目起点位置附近水位站位于大堤迎水侧，本工程项目建设不新增阻水、雍水建筑物，对水位站水位量测不会产生影响。堤顶道路的升级改造对测验环境无不利影响。

3.7.4 对天长市高邮湖备用水源地的影响

天长市高邮湖备用水源地位于万寿镇汊河村赵庄队，拟建道路终点位于备用水源地北侧约8 km，位于其一级水源保护区范围外，施工期、运行期不会对取水口的水质安全产生影响。

3.7.5 其他影响

本工程的建设对附近其他防汛、排涝、引水灌溉等工程影响很小。若存在其他影响附近居民及工程水事权益的因素，应尽量避免影响，若无法避免，应进行沟通协商，做好补救措施。

3.8 建设项目消除和减轻影响的措施效果分析

（1）对堤防背水坡增设排水盲沟、一体化膜袋反滤体后，可降低降低浸润线，减小孔隙水压力，提高堤防边坡稳定性。该项消除和减轻影响的措施是能够对堤防导渗是有利的。

（2）本工程的道路绑宽会对沂龙闸、小关闸2座穿堤建筑物产生影响。对此，需对沂龙闸、小关闸内河侧进行接长处理。经处理后2座水闸可维持现有运行功能，该项消除和减轻影响的措施是可行的。

（3）工程的道路绑宽会对排涝泵站的建筑物产生影响。因此，对丰坝站、南新站、小关站3 座泵站竖井进行拆除重建，重建为带盖板的密闭竖井；对丰坝站、南新站出口新建防洪闸，穿堤涵进行拆除重建；对已废弃的湖滨站老站进行封堵。这些措施可增加穿堤建筑物位置处的堤防工程安全系数。该项消除和减轻影响的措施是可行的、有必要的。

（4）对三星涵破损的进口挡墙与背水侧管涵进行拆除重建，重建后管涵采用混凝土全断面包管，提高三星涵建筑物的安全系数。该项消除和减轻影响的措施是有效的。

（5）对友好涵、丰坝涵、南新涵3 座穿堤建筑物所处堤段位置处背水侧地面采用钢筋混凝土垫板进行加固，最大限度地减轻填土碾压对老涵闸产生的影响。该项消除和减轻影响的措施能够对现有建筑物起到保护作用，是可行且必要的。