白花河防洪除涝工程建设方案探析
2024-01-08程耀炜
程耀炜
(广东省水利电力勘测设计研究院有限公司,广东 广州 510630)
广东省惠州市惠东县白花镇是一个沿江大镇,面积203.61 km2,常住人口11.3 万人。白花河从白花镇镇区穿过,近年来白花镇呈现出“一年一小涝,五年一大涝”特点,是整个西枝江流域洪涝灾害频率最高、受灾最严重的镇。为有效解决白花河流域的洪涝灾害问题,需对白花镇防洪除涝整治方案进行探讨。
1 概况
白花河是西枝江一级支流,长33.6 km,集雨面积183.8 km2。上游山势陡峭,有支流莆田河、七渡河及樟山河,蓄水工程相对较少,调蓄能力弱。中游地区为白花镇及其周边区域,为白花河流域防洪除涝重点保护区域。下游为白花镇以下河段,现有7.22 km 土堤,白花河入西枝江口3.2 km 未建堤防,两岸为耕地。白花河水利工程设施薄弱,洪灾频繁,特别是中下游地区地势低洼,城建基面高程远远低于白花河洪水位,一遇洪水便遭受淹没。加之西枝江洪水顶托,堤防不闭合,无排涝设施等,导致白花河中下游地区受灾严重。
2 防洪除涝设计思路
2.1 防洪方面
白花镇防洪既需要安全下泄白花河洪水,还要抵御西枝江洪水倒灌。本次设计遵循综合治理、系统治理、源头治理的理念,提出以下建议:白花河上游通过提高地面建设标高,强化防洪能力。中游以分洪为主,新开分洪河道及新建镇区上下游水闸使洪水改道,不经镇区,保障镇区防洪安全;同时,新建莆田河堤防0.92 km、七渡河堤防0.31 km,使镇区堤围满足20 a 一遇防洪要求。下游以挡洪为主,加固7.22 km堤防,确保整个堤防达标。
2.2 排涝方面
白花河流域排涝布局主要按照“上截、下排、外挡”的原则,因地制宜,以自排为主、抽排为辅。具体思路和措施为上游高水高排,以截洪为主,新建虎径截洪渠,截上游洪水至莆田河主河道,降低下游涝区排涝压力;中下游疏通排涝通道,整治内河涌;下游地势较低,充分利用低洼区域调蓄,建设水闸泵站工程,实现外江水位较低时水闸自排、外江水位较高时强排达标[1,2]。
原设计方案在镇区上游新建下园岗、李洞、虎径3 条截洪渠,截上游洪水至莆田河干流。截洪渠需穿越广惠高速公路,征地面积达31.96 hm2,涉及基本保护农田达15.81 hm2,工程投资及实施难度大。经过现场勘察和比选,推荐取消下园岗、李洞截洪渠,只截李洞水上游洪水至莆田河,加大镇区泵站设计排涝流量至80 m3/s作为优化设计方案。
3 防洪除涝主要工程
3.1 上游
3.1.1 防洪工程
2018 年“8·30”洪水期间,白花河流域上游莆田村周边最先受灾,由于河道两岸毛竹树木丛生且河面遍布水浮莲,河道行洪受阻,平均受淹水深近2 m,直至洪水位壅高到冲破行洪障碍物,才开始下泄,在中下游地区引起更大的洪灾。因此,白花河上游治理应以增强水库调蓄能力、实施河道整治工程保障河道行洪通畅为主。由于流域内11 座小型水库尚未完成安全鉴定工作,加上上游乡野区域非本次防洪排涝治理工程重点防护区域,所以本次不考虑上游防洪工程建设。
3.1.2 截洪渠
按照“高水高排”的涝区治理原则,新建虎径截洪渠截上游山洪至莆田河主河道。虎径截洪渠为4级建筑物,长度1.10 km,堤防采用斜坡式土堤。该截洪渠宽度25 m,按20 a一遇防洪标准设计,其中起点集雨面积6.25 km2,设计水位24 m,流量76.37 m3/s,底高20 m;终点集雨面积6.72 km2,设计水位22.1 m,流量81.17 m3/s,底高18 m。
3.1.3 水闸
新建河渠截洪水闸2 个,分别为莆田河及李洞水水闸,按20 a 一遇防洪标准设计。莆田河水闸设计流量155.0 m3/s,设计孔口尺寸(宽×高)10 m×6 m,共3 孔,堰顶高程13.0 m,闸顶高程24.50 m;李洞水水闸设计流量43.60 m3/s,设计孔口尺寸(宽×高)6 m×4 m,共2孔,堰顶高程19.0 m,闸顶高程25.20 m。
3.2 中游
3.2.1 分洪河道
2018 年“8·30”洪水期间,由于上游河道行洪不畅,加上内外江同时发生大洪水,导致了白花河中下游受灾严重。因此,白花河中游的防洪除涝策略以分洪为主,转移镇区洪水风险,同时新建堤防,控制河道行洪宽度,提升重点区域排涝能力。综合工程布置、施工组织、征地移民、投资等方面因素,白花镇中游防洪方案推荐新开分洪河道,方案对比详见表1。
表1 分洪河道方案优缺点对比
新开分洪河道左岸为5 级堤防,右岸为4 级堤防,入口建在七渡河上,出口位于白花河堤防中下游段,河道长度约3.9 km,宽度按45 m 控制,与白花镇下游右岸及莆田河下游右岸约1 km 堤防共同防护白花镇镇区,防护人口约19 110 人。堤防迎水面采用C25 混凝土直墙式挡墙,背水面采用1∶2 斜坡式土堤。新开分洪河道左侧防护乡村段为10 a一遇设计防洪标准,右侧防护镇区段为20 a 一遇设计防洪标准,20 a 一遇设计泄洪流量为694~711 m3/s。
3.2.2 防洪堤防
新开分洪河道右岸堤防、虎径截洪渠左岸及其他白花镇镇区外围堤防防护对象为白花镇镇区,防护耕地约598.31 hm2,防护人口约19 110 人。白花镇按20 a 一遇洪水标准设防。由于白花河上、下游新建拦河截洪闸,所以白花镇镇区段不需再进行堤防建设,仅新建莆田河堤防0.92 km、七渡河堤防0.31 km,就可以使白花镇镇区实现20 a 一遇防洪标准。本次新建堤防工程含穿堤涵管8 个,位于新开分洪河道两岸,其中左岸6个、右岸2个。
3.2.3 排涝泵站
根据《治涝标准》(SL723-2016),乡镇、村庄的设计暴雨历时和排涝时间可采用24 h降雨24 h排除[3];乡镇、村庄的内河(湖)水位应控制在设计排涝水位以下,并与外河(湖)的排涝水位相互衔接。为解决工程区范围内日常和洪水期排水问题,根据各围内地形特点,考虑现有泵站建设规模,采用水闸、泵站联合建设的方式。为此,拆除高毕电排站,重建新联泵站,新建镇区泵站2个,总排涝规模88 m3/s,装机容量1.094 5万kW,排涝标准为10 a一遇24 h暴雨1 d排干。镇区泵站位于白花河河道上,结合现场实际情况,为减少广汕高铁及左岸冲沟影响,较可研阶段往白花河下游平移,上游防护长度适当缩短,进一步改善泵站进水条件。
泵站与镇区水闸并列布置,左岸与白花河堤防衔接,右岸与镇区水闸左侧边墩衔接。镇区泵站为混流泵,设计流量80 m3/s,装机4 台,采用干室型钢筋混凝土整体结构。
3.2.4 水闸
白花镇洪涝区新建镇区水闸,设计流量256.00 m3/s,设计孔口尺寸(宽×高)10 m×6 m,共2 孔,堰顶高程10.0 m,闸顶高程23.90 m。拆除原有高毕电排站及2孔一联的穿堤涵,在原址重建新联闸站。新联水闸轴线一般与所在堤防轴线垂直,与堤内排涝渠道平顺连接,出口接至白花河或其支流。新联水闸设计流量81.60 m3/s,设计孔口尺寸(宽×高)6 m×4 m,共2孔,堰顶高程12.0 m,闸顶高程22.80 m。具体情况,详见表2。
表2 水闸设计参数(85高程)
3.3 下游
白花河下游整治以现状堤防达标加固及加强重点区域排涝能力为主。白花河下游未建堤防段,结合当地保农田不建堤防的实际诉求,推荐在新农村规划建设中对低洼处房屋进行搬迁,取消白花河口两岸堤防建设,以实施河道整治工程增强护岸能力作为替代方案。
3.3.1 堤防达标加固工程
白花镇镇区下游左岸堤防与新开分洪河道左岸堤防防护对象为白花河下游左岸乡村地区,防护耕地约243.14 hm2,防护人口约8 051 人,按10 a 一遇洪水标准设防。白花河下游河段两岸建有土堤7.22 km,现状河道平均宽度56 m,左岸堤防经过中小河流整治已基本达到10 a 一遇防洪标准,右岸土堤堤身单薄尚未达标。镇区下游堤防是白花河流域内仅有的堤防,对其进行达标加固基本是在原有堤防基础上进行的,涉及征地少,实施难度小,工程效益较为显著。堤防工程建成后,白花镇镇区下游堤防与镇区闸站一起形成闭合的防洪排涝体系,对防护镇区安全起到重要作用。白花河下游加固堤防段河道安全泄洪量为566~616 m3/s,现有堤段河道宽度维持现状。
3.3.2 河道整治工程
白花河河口段两岸为大片基本农田,现状河岸无防护,竹林杂草丛生。结合当地保农田不建堤防的实际诉求,本次河道综合整治工程对两岸进行护岸,长度3.2 km,维持现状河道宽度,通过河岸抛石、格宾笼护岸及清障,防止岸坡崩塌、冲毁农田、河流改道,解决未设防区的保护问题。
3.3.3 水闸及泵站
根据工程防洪运行调度方案,建设洪涝区水闸2 个,分别为田屋水闸、下老屋水闸,水闸按10 a 一遇排涝标准设计。其中,下老屋水闸设计流量31.70 m3/s,设计孔口尺寸(宽×高)6 m×4 m,共1 孔,堰顶高程15.0 m,闸顶高程22.50 m;田屋水闸设计流量41.50 m3/s,设计孔口尺寸(宽×高)6 m×4 m,共1孔,堰顶高程18.0 m,闸顶高程23.60 m。具体情况,详见表2。
新建水闸明挖施工,施工期间利用明渠导流。水闸根据最大排洪流量确定孔口尺寸及规模,为带胸墙平底闸,闸顶布置有交通桥、检修平台及启闭机室,交通桥布置在闸室的堤防内侧,与堤顶对接,堤路结合,形成一条贯穿整个堤防的交通道路。
闸室内设有检修门槽和工作闸门槽各1 道,工作闸门为平面钢闸门,每孔1扇,由设在水闸顶部设备层的启闭机启闭。根据排洪闸运行情况及金属结构要求,设置检修平台,启闭机室一侧布置楼梯到设备层,作为连接检修平台与启闭机室的通道。水闸总体布置从排涝水流方向依次为上游渠道衔接段、铺盖段、闸室段、消力池段、海漫段及抛石防冲槽,水流排至白花河或新开分洪河道。
4 结语
针对白花镇受白花河上游洪水、下游西枝江洪水倒灌的侵害问题,通过分析探讨,对白花河治理提出整体防洪除涝思路,主要治理措施为堤防建设、截洪渠道开挖、排涝泵站和防倒灌水闸兴建等,以便为提升白花镇防洪能力奠定基础。