河道护岸工程水文计算要点及设计方案比选实践研究

蒲正中

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汉中水利水电建筑勘测设计院有限公司

摘要：河道护岸是流域防洪减灾、岸坡稳定、水生态保护的重要水利构筑物，水文计算作为护岸工程设计的前置基础，计算成果直接决定护岸高程、结构形式、工程规模与投资造价。受人类活动、下垫面变化、河道演变等因素影响，部分中小河道护岸项目存在水文资料短缺、参数取值不合理、洪水重现期选用不当等问题，造成护岸高程偏低或工程规模冗余。本文围绕河道护岸工程，梳理水文分析计算核心技术要点，阐述不同护岸结构适用条件，结合工程实例开展多方案技术、经济、生态多维度比选，为河道护岸工程科学设计、安全经济实施提供实践参考。

关键词：河道护岸；水文计算；设计洪水；方案比选；生态护岸

一、引言

随着流域综合治理、水生态文明城市建设持续推进，河道护岸工程不再单纯追求防洪抗冲，同时兼顾岸坡稳定、生态修复、景观提升等多重目标。水文计算是护岸设计的首要环节，设计洪水位、洪峰流量、河道行洪能力等计算结果，是确定护顶高程、抗冲标准、基础埋深的核心依据。部分中小流域实测水文序列不足，设计阶段直接照搬邻近流域参数或者套用经验公式，导致洪水计算结果偏差，出现护岸高度不足汛期漫溢，或是标准过高造成投资浪费。因此把握水文计算关键要点，科学开展多方案比选，兼顾防洪安全、工程造价与生态效益，对提升河道治理项目综合效益具有现实意义。

二、河道护岸工程水文计算核心要点

2.1 基础资料收集与可靠性甄别

水文计算首先需要系统收集流域地形图、历史洪水调查数据、雨量站实测序列、已建水利工程运行资料、河道断面实测资料。对于无实测流量资料的中小河道，要重点开展历史洪水调查，走访当地居民，梳理历史洪痕点位，对洪痕高程进行复核校验。对受上游水库、塘坝拦蓄影响的河道，必须考虑水利工程对洪水过程的调蓄作用，不能直接采用天然状态下洪水成果，避免计算结果失真。同时核对流域下垫面现状，土地利用变化、水土流失、城镇硬化地面扩张都会改变产汇流条件，需要对旧有水文成果进行修正。

2.2 设计洪水推求与重现期合理选用

根据河道保护对象等级确定护岸工程防洪重现期，乡村河道、城镇段河道执行不同防洪标准。有长系列流量资料优先采用频率分析法推求设计洪峰；缺乏流量资料时，采用暴雨公式推求设计暴雨，结合产汇流参数计算设计洪水。参数选取不能直接照搬手册默认值，要结合流域地形、土壤类型、植被覆盖情况进行本地化率定。同时注重洪水过程线的合理拟定，为后续河道水面线演算提供输入条件，不能只计算洪峰流量而忽略洪水过程。

2.3 河道水面线推算与护岸控制高程确定

水面线计算是护岸水文工作的关键环节，依据设计洪水流量，结合河道横断面、糙率、河道纵坡开展逐段推算，得到各断面设计洪水位。河道糙率取值直接影响水位计算精度，需要综合考虑河床材质、滩地植被、河道淤积情况合理选取。护岸顶高程需要在设计洪水位基础上加安全超高，同时充分考量风浪壅高、河道淤积抬升等因素。对于弯道河段，还应当计入弯道横向水位差，防止凹岸护顶高程不足发生越流。

2.4 冲刷深度计算保障基础安全

水流冲刷会造成护岸基础淘刷，是护岸垮塌主要诱因。水文水力计算需要完成一般冲刷、局部冲刷深度计算，以此确定护岸基础埋置深度。弯道凹岸、河道束窄段水流流速大，局部冲刷加剧，需要加大基础埋深或增设护脚。在洪水工况下复核岸坡水流流速，根据流速大小选定护岸结构抗冲等级，避免出现结构选型与实际行洪条件不匹配。

三、常见护岸结构类型及适用条件

传统硬质护岸主要包含浆砌石护岸、混凝土挡墙，结构强度高、抗冲能力强，适合城镇河段、流速大、岸坡陡的区段，但生态通透性较差。生态护岸主要有格宾石笼、生态袋、植草砖、木桩复合护岸等，能够实现水体土壤植被连通，利于水生动植物栖息，适合流速中等、岸坡较缓的乡村河道。不同护岸形式各有优劣，不存在通用最优方案，需要依托水文水力成果，结合现场地质条件、征地条件、投资限额综合比选。

四、护岸工程设计方案多维度比选实践

护岸方案比选应当建立技术安全生态经济四维评价体系。第一，技术安全性，校核各方案在设计洪水、冲刷条件下岸坡整体稳定性、抗冲能力，核查基础埋深是否满足水文冲刷计算结果，汛期不会发生垮塌漫溢。第二，行洪影响，评估护岸布设是否压缩行洪断面，不能因为护岸建设降低河道原有行洪能力。第三，生态环境效益，对比水体交换、植被恢复、生物栖息条件，优先降低硬质化占比。第四，工程投资与运维，对比工程概算、材料采购难度、施工难易程度，同时分析后期运维检修成本。

以某乡村中小河道治理为例，该河道防洪标准10年一遇，经水文计算得到设计洪峰流量、水面线成果，局部河段冲刷深度较大。拟定两个方案：方案一为浆砌石重力挡墙护岸，优点是抗冲刷能力强，施工简便；缺点是硬质化程度高，生态性差，投资偏高。方案二为格宾石笼+生态护坡复合护岸，护脚采用格宾石笼抵御水流淘刷，上部采用生态植草护坡，兼顾抗冲与生态，造价适中；不足是对施工填筑质量要求较高。经过综合比选，最终选用复合生态护岸方案，既满足防洪冲刷安全，又改善河道生态，节约工程投资。

五、工程实施相关建议

护岸设计不能机械依赖计算数值，而是需要结合现场踏勘情况进行综合研判、多方印证。水文计算完成后，要系统开展成果合理性分析，将计算水位与历史洪痕资料进行对比校验，重点核查水面线成果与实测痕迹是否吻合；一旦出现明显偏差，应回溯复核相关参数的取值和计算方法，及时修正，确保水文成果经得起检验。方案比选阶段，应组织设计人员、水利部门、生态专家以及属地管理单位等多方共同参与论证，既要防止重防洪轻生态、一味追求硬质防护的倾向，也要杜绝片面强调景观效果而忽视行洪安全的做法，确保方案在安全、行洪、生态和投资之间取得合理平衡。施工阶段，要复核实际揭露的地质条件和冲刷状况，与原设计依据进行对比，动态微调护脚埋深和防护范围，避免因实际条件变化留下安全隐患。工程完工后，还应加强岸坡变形与冲刷的长期监测，及时掌握运行状态，为后续维护和同类工程积累经验，切实保障工程长期运行安全。

六、结语

水文计算是河道护岸工程安全设计的前提，洪水推求、水面线演算、冲刷深度计算直接决定护岸高程、基础深度与结构选型。中小河道受资料条件限制，水文计算容易出现参数取值不合理的问题，需要做好资料甄别、参数率定，兼顾上游水利工程调蓄、下垫面变化带来的影响。护岸方案比选不能单一考量造价或者景观，立足水文水力成果，统筹安全、行洪、生态、投资多重因素择优确定方案。只有夯实水文基础，科学开展方案论证，才能够建设出既满足防洪减灾，又兼顾水生态修复的河道护岸工程，提升流域综合治理实效。

参考文献

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