摘要：傳統(tǒng)的防洪工程施工技術花費成本過高, 且安全性難以保障。對此問題, 依據(jù)行洪能力復核過程, 建立了分析圖, 對施工技術流程進行設計, 共分為基礎施工、清淤施工、堤防施工和質量評估4步。與傳統(tǒng)施工技術進行了對比實驗, 結果表明, 研究的防洪工程可以有效降低工作成本, 提高施工過程的安全性。
關鍵詞：河道行洪能力; 行洪能力復核; 防洪工程; 施工技術;
隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展, 防洪現(xiàn)狀發(fā)生了巨大變化, 而由于河流相關資料信息得不到及時更新, 給防洪工作帶來了很大困難。我國在防洪相關技術尚未完善, 人口密度相對較大, 洪水發(fā)生時所造成的損失較為嚴重[1]。尤其是許多重要城市和經(jīng)濟特區(qū)都處于沿河、沿海、沿江地域, 一旦洪澇災害發(fā)生, 就會造成嚴重損失。
洪水發(fā)生原因有很多種, 主要是以急降水、風暴、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, 且來勢洶洶, 破壞力極強。洪水災難具有兩元化的特點, 由洪水的自然特征和社會的經(jīng)濟特征兩個方面構成, 兩個方面的特征要通過多層次、多樣性的指標來進行描述[3]。其中, 洪水災難的自然屬性指標一般采用洪水發(fā)生的時間、地點、范圍、程度等方面來進行描述, 而洪水災害的社會經(jīng)濟屬性則一般采用耕地、人口、房屋、工商企業(yè)、家庭財產、基礎設備、農林牧漁業(yè)情況等方面來進行描述[4]。
行洪能力是指以河道特征為依據(jù), 計算不同流速下可能造成的淹沒區(qū)范圍、淹沒區(qū)水深及淹沒所造成的損失, 從而對各河段的行洪能力做出評價。
河道的行洪能力分析是一個十分復雜的過程, 國內的研究還處于初級階段, 其中包括單斷面復核和全斷面復核, 單斷面復核的計算方法是曼寧公式法, 全斷面復核的計算方法是能量方程法[6]。
本文基于河道行洪能力復核的防洪工程施工進行設計, 通過實驗驗證基于河道行洪能力復核的防洪工程施工技術的可行性。
1 河道行洪能力復核分析過程
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部分。其中, 非工程部分包括洪水預報警報系統(tǒng)、洪水保險、行洪道清障、洪泛區(qū)管理、超標準洪水緊急措施、防洪調度等措施。工程部分主要包括堤、水庫、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、蓄幾個類型。防范施工技術也是主要圍繞擋、泄、蓄3個類型進行展開的[8]。
河道行洪能力復核是一個非常復雜的過程, 需要進行大量數(shù)據(jù)采集和復雜計算[9]。防洪工程河道行洪能力復核計算過程, 如圖1。
圖1 河道行洪能力復核
首先, 將工程施工河段的河道斷面、人文氣象、地形地貌、社會經(jīng)濟進行調查, 制定一套較為科學系統(tǒng)、切實可行的防洪方案, 對洪水參數(shù)進行計算。根據(jù)河道斷面、人文氣象、地形地貌、社會經(jīng)濟等因素, 以及圖像、表格分析得到的結果進行損失評價, 進而得出災難損失和行洪能力分析, 并根據(jù)已有信息, 進行行洪能力復核。
行洪能力復核可分為堤壩超高復核和行洪水位與流量兩部分。防洪工程建設具有年度跨度大、工程較為分散、氣候條件和河段條件差別較大, 這就要求對堤壩超高進行復核。并且, 各斷面的警戒水位、警戒流量、保證水位、保證流量等, 都需進行復核, 以保證施工安全的實施[10]。
2 防洪工程施工技術工作流程
基于河道行洪能力復核的防洪工程施工技術流程如圖2。
圖2 防洪工程施工技術流程
2.1 基礎施工
這一過程中, 使用XXCG3LC-5型挖掘機進行工作, 以保證工程工作的效率及安全性[16]。按照設計要求對施工地基、邊界、范圍進行清理, 且確定邊界要在設計結構邊界的50cm之外。若在施工過程中出現(xiàn)了超挖現(xiàn)象, 不應進行回填, 而是要增加基礎厚度, 堤壩清理的深度要在20cm以上。
2.2 清淤施工
考慮施工時間, 并且河道清淤工程戰(zhàn)線長, 可以根據(jù)河流長度進行分段施工。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, 將河床底部一側的高程降低, 形成泄流渠, 后期施工時, 將前期施工產生的施工便道及丁字堰進行清除。二期河段清淤工程則是針對枯水段, 這段施工采用破堤的方式, 進行機械式施工。
2.3 堤防施工
利用河流行洪能力復核計算, 將導流建筑、堤壩施工進行設計。施工需要在圍堰維護下進行, 首先對岸邊進行低水圍堰。采用袋裝沙土進行圍堰疊筑, 疊筑要整齊、密實。利用基礎底設計的坡度進行基坑排水, 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 質量評估
質量評估包括對水泥漿的黏稠、河砂含沙量、砂漿配合比例、砌體孔隙率。建立嚴格的質量評估體系, 能夠保證工程的質量, 從而保證工程有效抵御洪水侵襲, 達到防洪標準。
3 實驗研究
為了檢測本文設定的基于河道行洪能力復核的防洪工程施工技術模型的評估效果, 與傳統(tǒng)防洪工程施工技術模型進行了對比。
表1 實驗參數(shù)
3.1 實驗參數(shù)
實驗參數(shù)如表1。
3.2 實驗過程
根據(jù)上述設定的參數(shù)進行實驗, 將傳統(tǒng)的防洪工程施工技術系統(tǒng)和本文的防洪工程施工技術系統(tǒng)進行比較, 分別記錄防洪工程施工技術花費成本實驗和防洪工程的安全系數(shù)實驗, 根據(jù)兩個實驗結果, 分析兩種防洪工程施工技術系統(tǒng)的工作效果。
3.3 實驗結果與分析
3.3.1 防洪工程施工技術花費成本實驗
隨著防洪工程施工難度系數(shù)的增長, 工程施工所需要花費的成本越高。當防洪工程施工難度系數(shù)為1時, 傳統(tǒng)的防洪工程施工所需要花費的成本為8萬元, 本文防洪工程施工所需要花費的成本為4萬元;當防洪工程施工難度系數(shù)為3時, 傳統(tǒng)的防洪工程施工所需要花費的成本為13萬元, 本文防洪工程施工所需要花費的成本為8萬元;當防洪工程施工難度系數(shù)為5時, 傳統(tǒng)的防洪工程施工所需要花費的成本為18萬元, 本文防洪工程施工所需要花費的成本為12萬元;當防洪工程施工難度系數(shù)為7時, 傳統(tǒng)的防洪工程施工所需要花費的成本為29萬元, 本文防洪工程施工所需要花費的成本為14萬元, 如圖3。
圖3 花費成本實驗
3.3.2 防洪工程的安全系數(shù)實驗
隨著防洪工程使用時間的增長, 防洪工程的安全系數(shù)會有所下降。當防洪工程使用時間為1年時, 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%;當防洪工程使用時間為3年時, 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%;當防洪工程使用時間為5年時, 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%;當防洪工程使用時間為7年時, 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 花費成本實驗
4 結語
(1) 傳統(tǒng)的防洪工程施工技術和本文防洪工程施工技術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, 并能夠減少洪水災害帶來的損失, 但是與傳統(tǒng)的防洪工程施工技術相比, 本文中基于河道行洪能力復核的防洪工程施工技術花費成本較低, 而防洪工程的安全性更高, 更有利于防洪工作的進行。
(2) 本文基于河道行洪能力復核的防洪工程施工技術系統(tǒng)成本低、安全系數(shù)高、耐久性強, 能夠進一步保證將洪水災害損失降到最低, 阻止洪水帶來侵襲, 具有很好的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
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