橫山縣城段防洪工程方案探析

尚鳳羽

（橫山縣水電隊(duì) 陜西 橫山 719100）

1 工程概況

榆林市橫山縣位于黃河中游、陜西省北部，縣城坐落在縣境西北部、蘆河下游段的蘆河岸邊，蘆河由南向北流過(guò)，是橫山縣人民政府所在地，城市呈帶狀形態(tài)，南北長(zhǎng)7公里多，城區(qū)地貌為典型的黃土丘陵溝壑區(qū)。橫山屬溫帶半干旱大陸性氣候，其干燥度K＝1.48，四季分明。多年平均氣溫8.6℃，日照2815.3小時(shí)，全年無(wú)霜期145天，年平均降雨量為409.7mm，六至九月份降雨占全年的60%～70%。橫山縣城是橫山縣政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，轄18個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，358個(gè)行政村，人口330178人，其中農(nóng)業(yè)人口299814人。全縣總耕地面積650萬(wàn)畝，農(nóng)耕地100萬(wàn)畝。據(jù)2004年鑒統(tǒng)計(jì)，全縣實(shí)現(xiàn)社會(huì)總產(chǎn)值18.04億元，地區(qū)生產(chǎn)總值8.4億元，工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值10.13億元，地方財(cái)政收入4987萬(wàn)元，農(nóng)民人均純收入1388元。

蘆河發(fā)源于白于山北坡，流經(jīng)靖邊、橫山兩縣，河流全長(zhǎng)166km，全流域面積2486km2，橫山境內(nèi)流程55km，至石馬洼流入無(wú)定河。

2 防洪現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

2.1 防洪現(xiàn)狀

橫山縣城歷史上曾多次遭洪水侵害。據(jù)橫山水文站1956年～2005年實(shí)測(cè)資料介紹，1990年出現(xiàn)一次最大流量379m3/s（河口廟水庫(kù)建成以后）。隨著西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，城區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度明顯加快。但由于資金等諸多因素，橫山縣城防洪設(shè)施除了環(huán)城公路小河口以上不足1km是漿砌石護(hù)岸而外，其余全部河道依然是歷史形成的自然河道，沒(méi)有任何防洪設(shè)施，上游出現(xiàn)大洪水主要靠河口廟水庫(kù)來(lái)調(diào)節(jié)，下游區(qū)間只能聽(tīng)天由命。

2.2 存在問(wèn)題

由于沒(méi)有堤防，橫山縣城近6km河段沒(méi)有任何防護(hù)措施，使得城區(qū)防洪形勢(shì)嚴(yán)峻，主要存在以下問(wèn)題：

（1）行洪斷面逐年減小?？h城人口逐年增加，房屋等設(shè)施建設(shè)離河道越來(lái)越近，甚至擠占河道而建，此區(qū)間己建成大橋6座，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不一，行洪能力有大有小。由于人口增加，建筑及生活垃圾急劇增加，向河道傾倒垃圾的現(xiàn)象時(shí)有出現(xiàn)。由于這些原因，久而久之，此河道行洪斷面逐年變小而影響行洪。

（2）河底比降變緩。蘆河屬黃河流域、無(wú)定河水系，是無(wú)定河的一級(jí)支流，此區(qū)間經(jīng)10km流程匯入無(wú)定河，由于響水?dāng)r河壩、下?tīng)€泥灣橋等建筑物的影響以及無(wú)定河多泥沙的特點(diǎn)，泥沙淤積使河道比降逐年變緩，石馬洼大橋段僅1980年～2005年已抬高1米多，而蘆河比降也隨著變緩，現(xiàn)實(shí)測(cè)河道比降2‰不等，行洪能力下降。雖然逐年也對(duì)病險(xiǎn)河段進(jìn)行清理，但大部分是應(yīng)急措施，設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)較低，不能抵御較大洪水。

（3）防洪非工程措施不適應(yīng)新形勢(shì)需要。該河段水文通訊設(shè)施較缺乏，設(shè)備老化，嚴(yán)重影響了正常的水文觀測(cè)。由此可見(jiàn)，橫山縣城區(qū)防洪形勢(shì)嚴(yán)峻，必須進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，全面治理。

3 工程地質(zhì)及水文分析

3.1 工程地質(zhì)

縣城蘆河防洪堤工程地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，主要由雜填土、粉土、砂巖組成，而且地殼穩(wěn)定，基巖埋藏淺，未有斷層、褶皺、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象，修建河堤是適宜的。因此，本工程可直接采用天然地基方案，基礎(chǔ)挖掘至砂巖層1.0m厚，直接坐落其上。

3.2 主河道水文計(jì)算

根據(jù)相關(guān)資料，用現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析計(jì)算，確定滿足工程設(shè)計(jì)要求的洪水流量。橫山水文站位于橫山縣城，與所求洪水的斷面相吻合，為設(shè)計(jì)依據(jù)站。該站控制流域面積2415km2，有1956年～2005年的年最大洪水實(shí)測(cè)資料。流域上游有河口廟水庫(kù)，建于1975年，屬中型水庫(kù)，壩控流域面積1670km2（來(lái)源于該壩設(shè)計(jì)資料），設(shè)溢洪道與泄洪洞，其設(shè)計(jì)泄量為120m3/s、80m3/s。因此，城市防洪必須是以水庫(kù)安全為前提，水庫(kù)永久性的安全泄洪成為城市防洪的先決條件。

按水庫(kù)終久運(yùn)行方式規(guī)劃，河口廟水庫(kù)：當(dāng)設(shè)計(jì)P＝3.33時(shí)，最大泄量為124m3/s；橫山縣城區(qū)間段設(shè)計(jì)洪水，經(jīng)計(jì)算，Q區(qū)30＝365m3/s；橫山縣城設(shè)計(jì)洪水應(yīng)由上游河口廟水庫(kù)下泄流量與縣城區(qū)間段設(shè)計(jì)洪水疊加而成，即：489m3/s。同理，查算河口廟水庫(kù)30年-遇最大下泄量與區(qū)間10年一遇疊加而成的流量為：10年一遇的區(qū)間流量為265m3/s，則Q橫＝Q河+Q區(qū)＝124+265＝389m3/s，為復(fù)式斷面下段的設(shè)計(jì)過(guò)水?dāng)嗝嬉罁?jù)。

30年一遇河口廟水庫(kù)最大下泄洪水流量經(jīng)內(nèi)插分析計(jì)算得：30年一遇洪峰流量為 1335m3/s，24小時(shí)洪水總量為2032萬(wàn)m3。用五點(diǎn)概化法求得洪水過(guò)程線，經(jīng)調(diào)洪演算得出溢洪道和排沙洞最大下泄流量為124m3/s。

4 工程方案

4.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)和范圍

橫山縣城區(qū)堤防工程規(guī)劃范圍蘆河主河道上自邵家洼新大橋、下至張家洼新大橋，河道全長(zhǎng)5.901km。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)年為2008年，設(shè)計(jì)水平年為2043年。

根據(jù)2001年《橫山縣縣城總體規(guī)劃》，到 2043年城建用地將達(dá)到 716hm2，到2043年全縣人口總數(shù)為34.5萬(wàn)人。按《防洪標(biāo)準(zhǔn)》20萬(wàn)人口以下的城市堤防工程等級(jí)為四級(jí)，而《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中相應(yīng)于四級(jí)堤防工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)〔重現(xiàn)期（年）〕小于30年一遇、大于等于20年一遇。本設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定為30年一遇。

4.2 蘆河河道比降確定

根據(jù)水文計(jì)算以30年-遇洪峰流量作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。即：Q設(shè)＝124+365＝489m3/s，其中，區(qū)間 Q30＝365m3/s，河口廟最大泄量 Q30泄＝124m3/s。

據(jù)對(duì)規(guī)劃段河道進(jìn)行實(shí)測(cè)，比降分為三段，四中大橋向上301m至小河灘口，0+000 ～2+679， 共 2.679km，i=0.0019=1/526。小河灘口至梁家灣大橋，2+679～4+181，共 1.502km，i=0.0027=1/370。梁家灣大橋至張家洼大橋 4+181～5+826，共1.645km，i=0.002=1/500。

4.3 河道斷面選擇。

由橫山縣水文站提供蘆河實(shí)測(cè)斷面（樁號(hào)3+728）1956年～2005年資料，繪制出水位與流量關(guān)系曲線圖，由該圖查得Q30=489m3/s時(shí)相應(yīng)水位1022.606m，河底高程1019.826m，水深2.78m。為更好的利用兩岸綠地，同時(shí)綜合考慮河床、公路、街面等諸多關(guān)系，在設(shè)計(jì)時(shí)選用三個(gè)河道斷面設(shè)計(jì)進(jìn)行比較后確定理想斷面：當(dāng)斷面寬度取55m時(shí)，流速為3.6m/s，設(shè)計(jì)水深為2.68m，相應(yīng)水位高程為1023.898m；當(dāng)斷面寬度取50m時(shí)，流速為3.7m/s，設(shè)計(jì)水深為2.85m，相應(yīng)水位高程為1024.068m。與45m斷面寬度相比較，斷面寬度加寬，其水深、堤高降低、堤頂距公路高度增加，投資相對(duì)減少，但河堤兩岸綠化、景觀休閑、娛樂(lè)活動(dòng)面積減少，故取斷面寬為45m。

4.4 堤頂超高確定

計(jì)算堤頂超高依據(jù)：y=R+E+A式中,y——堤頂超高，m；

R——設(shè)計(jì)波浪爬高，m；

E——設(shè)計(jì)風(fēng)壅增水高度，m；

A——安全加高，m，按《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》查得3級(jí)堤防不允許越浪情況的安全加高值為0.7m。當(dāng)設(shè)計(jì)風(fēng)浪爬高R=0.58m，風(fēng)壅增水高度e=0.02m。

所以y=0.58+0.02+0.7=1.3m。

根據(jù)以上計(jì)算，西沙大橋、羊肚子灣、舊橋，聯(lián)合大橋三座橋和廢棄堤壩二座，現(xiàn)過(guò)洪斷面不能滿足設(shè)計(jì)要求，需拆除。

4.5 擋土墻

根據(jù)《堤防工程規(guī)范》確定土壤內(nèi)摩擦角為30°，滲水高度H2=1.8m，浮容重γ=9kN/m，塊石容重γc=22kN/m3。取擋土墻延向1m。從1+066～3+125段，堤長(zhǎng)2124m，為擋土直墻，其余為復(fù)式斷面，堤長(zhǎng)3796m；右岸全為復(fù)式斷面，堤長(zhǎng)5929m。設(shè)計(jì)河槽寬45m，戧臺(tái)寬5m，直立式擋土墻收頂60cm，擋土墻平均高度4.99m。

4.6 埋設(shè)滲水、排污、排水管

河堤每跨小河、溝道均按排洪排污要求埋設(shè)D=1m的排污、排水管；沿河堤方向每5m在凍層以下埋設(shè)D＝1.5英寸塑料滲水管。

4.7 橡膠壩

本堤防工程規(guī)劃段內(nèi)共設(shè)計(jì)橡膠壩5處，具體位置為：1＃位于2+010樁號(hào)處，2＃位于 2+923樁號(hào)處，3＃位于 3+795樁號(hào)處，4＃位于4+453樁號(hào)處,5＃位于5+901樁號(hào)處。工程施工時(shí)預(yù)留其基礎(chǔ)，每壩兩側(cè)各留50m長(zhǎng)，暫不建堤。

4.8 主堤頂預(yù)埋工程。

兩岸堤頂、戧臺(tái)預(yù)埋160mm電纜、穿線管22304m，1.5寸給水管11652m。

5 結(jié)語(yǔ)

橫山縣是榆林市國(guó)家級(jí)能源化工基地的重要組成部分，又是水土流失重點(diǎn)防治區(qū)，同時(shí)也是國(guó)家重點(diǎn)扶貧區(qū)，城區(qū)蘆河段是縣城最繁華地段之一。蘆河堤防工程對(duì)促進(jìn)城區(qū)乃至縣域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全有著舉足輕重的作用。本方案以《水法》和《防洪法》為指導(dǎo)，按照“泄洪、輸沙、固槽、景觀”的指導(dǎo)思想，根據(jù)河道的現(xiàn)狀，著眼當(dāng)前，兼顧長(zhǎng)遠(yuǎn)，確定此工程從總體布置上采用雙向堤，河道設(shè)計(jì)河堤從0+000～5+901，河長(zhǎng)5901m，堤總長(zhǎng)11849m；從結(jié)構(gòu)形式上采用擋土墻式和復(fù)式兩種斷面，擋土墻平均高度4.99m。墻體每隔15m留一道沉降縫，寬2cm，縫內(nèi)用瀝青砂板填實(shí)防水。工程建成后，可有效防御蘆河30年一遇洪水。陜西水利