摘要：传统的防洪工程施工技术花费成本过高, 且安全性难以保障。对此问题, 依据行洪能力复核过程, 建立了分析图, 对施工技术流程进行设计, 共分为基础施工、清淤施工、堤防施工和质量评估4步。与传统施工技术进行了对比实验, 结果表明, 研究的防洪工程可以有效降低工作成本, 提高施工过程的安全性。
关键词：河道行洪能力; 行洪能力复核; 防洪工程; 施工技术;
随着社会经济的不断发展, 防洪现状发生了巨大变化, 而由于河流相关资料信息得不到及时更新, 给防洪工作带来了很大困难。我国在防洪相关技术尚未完善, 人口密度相对较大, 洪水发生时所造成的损失较为严重[1]。尤其是许多重要城市和经济特区都处于沿河、沿海、沿江地域, 一旦洪涝灾害发生, 就会造成严重损失。
洪水发生原因有很多种, 主要是以急降水、风暴、急剧冰雪融化等, 造成江河湖海的水位迅速上升, 从而引发洪水[2]。洪水具有流量大、速度快的特点, 且来势汹汹, 破坏力极强。洪水灾难具有两元化的特点, 由洪水的自然特征和社会的经济特征两个方面构成, 两个方面的特征要通过多层次、多样性的指标来进行描述[3]。其中, 洪水灾难的自然属性指标一般采用洪水发生的时间、地点、范围、程度等方面来进行描述, 而洪水灾害的社会经济属性则一般采用耕地、人口、房屋、工商企业、家庭财产、基础设备、农林牧渔业情况等方面来进行描述[4]。
行洪能力是指以河道特征为依据, 计算不同流速下可能造成的淹没区范围、淹没区水深及淹没所造成的损失, 从而对各河段的行洪能力做出评价。
河道的行洪能力分析是一个十分复杂的过程, 国内的研究还处于初级阶段, 其中包括单断面复核和全断面复核, 单断面复核的计算方法是曼宁公式法, 全断面复核的计算方法是能量方程法[6]。
本文基于河道行洪能力复核的防洪工程施工进行设计, 通过实验验证基于河道行洪能力复核的防洪工程施工技术的可行性。
1 河道行洪能力复核分析过程
防汛原则是以防为主、防重于抢。防洪可分为工程和非工程两个部分。其中, 非工程部分包括洪水预报警报系统、洪水保险、行洪道清障、洪泛区管理、超标准洪水紧急措施、防洪调度等措施。工程部分主要包括堤、水库、河道整治工程、分洪工程, 根据不同功能和修建目的而分成挡、泄、蓄几个类型。防范施工技术也是主要围绕挡、泄、蓄3个类型进行展开的[8]。
河道行洪能力复核是一个非常复杂的过程, 需要进行大量数据采集和复杂计算[9]。防洪工程河道行洪能力复核计算过程, 如图1。
图1 河道行洪能力复核
首先, 将工程施工河段的河道断面、人文气象、地形地貌、社会经济进行调查, 制定一套较为科学系统、切实可行的防洪方案, 对洪水参数进行计算。根据河道断面、人文气象、地形地貌、社会经济等因素, 以及图像、表格分析得到的结果进行损失评价, 进而得出灾难损失和行洪能力分析, 并根据已有信息, 进行行洪能力复核。
行洪能力复核可分为堤坝超高复核和行洪水位与流量两部分。防洪工程建设具有年度跨度大、工程较为分散、气候条件和河段条件差别较大, 这就要求对堤坝超高进行复核。并且, 各断面的警戒水位、警戒流量、保证水位、保证流量等, 都需进行复核, 以保证施工安全的实施[10]。
2 防洪工程施工技术工作流程
基于河道行洪能力复核的防洪工程施工技术流程如图2。
图2 防洪工程施工技术流程
2.1 基础施工
这一过程中, 使用XXCG3LC-5型挖掘机进行工作, 以保证工程工作的效率及安全性[16]。按照设计要求对施工地基、边界、范围进行清理, 且确定边界要在设计结构边界的50cm之外。若在施工过程中出现了超挖现象, 不应进行回填, 而是要增加基础厚度, 堤坝清理的深度要在20cm以上。
2.2 清淤施工
考虑施工时间, 并且河道清淤工程战线长, 可以根据河流长度进行分段施工。一期河段清淤工程是河水流速较快的河段, 采用XXCG3LC-5型挖掘机, 将河床底部一侧的高程降低, 形成泄流渠, 后期施工时, 将前期施工产生的施工便道及丁字堰进行清除。二期河段清淤工程则是针对枯水段, 这段施工采用破堤的方式, 进行机械式施工。
2.3 堤防施工
利用河流行洪能力复核计算, 将导流建筑、堤坝施工进行设计。施工需要在围堰维护下进行, 首先对岸边进行低水围堰。采用袋装沙土进行围堰叠筑, 叠筑要整齐、密实。利用基础底设计的坡度进行基坑排水, 在下游集中抽排。排水系统必须整段贯穿, 并有一定的备用量, 保证排水的有效性。
2.4 质量评估
质量评估包括对水泥浆的黏稠、河砂含沙量、砂浆配合比例、砌体孔隙率。建立严格的质量评估体系, 能够保证工程的质量, 从而保证工程有效抵御洪水侵袭, 达到防洪标准。
3 实验研究
为了检测本文设定的基于河道行洪能力复核的防洪工程施工技术模型的评估效果, 与传统防洪工程施工技术模型进行了对比。
表1 实验参数
3.1 实验参数
实验参数如表1。
3.2 实验过程
根据上述设定的参数进行实验, 将传统的防洪工程施工技术系统和本文的防洪工程施工技术系统进行比较, 分别记录防洪工程施工技术花费成本实验和防洪工程的安全系数实验, 根据两个实验结果, 分析两种防洪工程施工技术系统的工作效果。
3.3 实验结果与分析
3.3.1 防洪工程施工技术花费成本实验
随着防洪工程施工难度系数的增长, 工程施工所需要花费的成本越高。当防洪工程施工难度系数为1时, 传统的防洪工程施工所需要花费的成本为8万元, 本文防洪工程施工所需要花费的成本为4万元;当防洪工程施工难度系数为3时, 传统的防洪工程施工所需要花费的成本为13万元, 本文防洪工程施工所需要花费的成本为8万元;当防洪工程施工难度系数为5时, 传统的防洪工程施工所需要花费的成本为18万元, 本文防洪工程施工所需要花费的成本为12万元;当防洪工程施工难度系数为7时, 传统的防洪工程施工所需要花费的成本为29万元, 本文防洪工程施工所需要花费的成本为14万元, 如图3。
图3 花费成本实验
3.3.2 防洪工程的安全系数实验
随着防洪工程使用时间的增长, 防洪工程的安全系数会有所下降。当防洪工程使用时间为1年时, 传统的防洪工程的安全系数为96%, 本文防洪工程安全系数为99%;当防洪工程使用时间为3年时, 传统的防洪工程的安全系数为93%, 本文防洪工程安全系数为96%;当防洪工程使用时间为5年时, 传统的防洪工程的安全系数为86%, 本文防洪工程安全系数为93%;当防洪工程使用时间为7年时, 传统的防洪工程的安全系数为77%, 本文防洪工程安全系数为90%, 如图4。
图4 花费成本实验
4 结语
(1) 传统的防洪工程施工技术和本文防洪工程施工技术在一定程度上都能够保证施工工程的安全性, 具有一定的耐久性, 并能够减少洪水灾害带来的损失, 但是与传统的防洪工程施工技术相比, 本文中基于河道行洪能力复核的防洪工程施工技术花费成本较低, 而防洪工程的安全性更高, 更有利于防洪工作的进行。
(2) 本文基于河道行洪能力复核的防洪工程施工技术系统成本低、安全系数高、耐久性强, 能够进一步保证将洪水灾害损失降到最低, 阻止洪水带来侵袭, 具有很好的发展潜力。
参考文献
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