趙家河山洪溝治理實(shí)踐研究

邵云琦

（遼寧省水利水電勘察設(shè)計(jì)研究院 遼寧 沈陽(yáng) 110006）

1 治理背景

南芬區(qū)位于遼寧省本溪市市區(qū)南部，全區(qū)面積617km2，人口8.78萬(wàn)人。其東南部與本溪縣接壤，西部與遼陽(yáng)市相鄰，位置優(yōu)越，交通發(fā)達(dá)。趙家河發(fā)源于南芬區(qū)中部趙家村的高家街屯，總體由東流向西，先后流經(jīng)郭家街道趙家村、南芬區(qū)城區(qū)，最終匯入太子河一級(jí)支流細(xì)河，趙家河河口以上集水面積39.5km2，河道長(zhǎng)度13km，平均比降16.6‰。兩岸遍布民居，道路，耕地和工廠，隨著人口增長(zhǎng)，臨河居民向河內(nèi)填筑造地，一些單位也向河道內(nèi)傾倒建筑垃圾和生活垃圾，嚴(yán)重縮窄河道行洪斷面，目前河寬僅15m～25m。沿河大部河段無(wú)防護(hù)工程，少部河段有居民自建防洪墻，自建防洪墻修建年代較早，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不高及沖刷破壞，多數(shù)不能滿足防洪要求，每到汛期都需應(yīng)急搶險(xiǎn)。2012年趙家河上游暴雨成災(zāi)，洪水順流而下，沖毀道路、房屋，受災(zāi)面積達(dá)9.0km2，受災(zāi)人口3500人，由于搶險(xiǎn)及時(shí)未造成人員傷亡，但受災(zāi)損失高達(dá)2110萬(wàn)元。

2 防洪標(biāo)準(zhǔn)及治理原則

趙家河山洪溝防洪治理河道總長(zhǎng)度為3.13km。主要保護(hù)南芬區(qū)郭家街道趙家村，保護(hù)人口2287人、耕地面積459.83畝及南芬區(qū)選礦廠一個(gè)工礦企業(yè)?？紤]保護(hù)區(qū)影響人口及耕地規(guī)模，參照《重點(diǎn)山洪溝防洪治理項(xiàng)目建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)》，本次工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇。

本次工程治理原則為：工程措施與非工程措施相結(jié)合，消能護(hù)岸與預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)相結(jié)合，優(yōu)先保護(hù)居民地和重要基礎(chǔ)設(shè)施。對(duì)現(xiàn)狀無(wú)防護(hù)措施、沖刷嚴(yán)重的岸坡采取新建工程措施防護(hù)，對(duì)不能達(dá)到10年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)存防護(hù)段進(jìn)行加固使其滿足防洪要求。對(duì)河道內(nèi)影響正常行洪的淤積塊石、礫石及沿岸堆積礦渣垃圾進(jìn)行清理疏浚。

3 工程措施方案比選與設(shè)計(jì)

3.1 水力計(jì)算

本次水力計(jì)算采用丹麥DHI公司開發(fā)的MIKE軟件MIKE11模型進(jìn)行計(jì)算。MIKE11河流模型采用水動(dòng)力學(xué)模型(HD模型)，即明渠不穩(wěn)定流隱式格式有限差分解。其差分格式采用六點(diǎn)中心隱式差分格式（Abbott格式），其數(shù)值計(jì)算采用傳統(tǒng)的“追趕法”，即“雙掃”算法。該模型可以根據(jù)不同地區(qū)的水流條件及亞臨界水流，也可以從陡峭山區(qū)性河流到感潮河口的各種垂向均質(zhì)水流條件的模擬，此外在進(jìn)行完全水動(dòng)力學(xué)模擬的同時(shí)，也可進(jìn)行各種簡(jiǎn)化的水流模擬，如擴(kuò)散波、運(yùn)動(dòng)波及準(zhǔn)穩(wěn)定流的計(jì)算，是一個(gè)結(jié)構(gòu)清晰、界面友好、應(yīng)用廣泛的模擬系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于河口、河流、河網(wǎng)的水量模擬、潮汐、風(fēng)暴潮、洪水分析與預(yù)報(bào)等，完全適用于本工程。計(jì)算成果見(jiàn)表1。

3.2 新建工程方案比選

項(xiàng)目區(qū)所處位置為山區(qū)，堤基地質(zhì)以卵礫石為主，河床上游呈U形，下游近似矩形，河道狹窄，居民點(diǎn)多臨河而建且未經(jīng)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，沿河兩岸高壓電線桿（電話桿）林立，施工限制條件多?？紤]現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本次對(duì)河道岸坎無(wú)防護(hù)處采取新建工程措施進(jìn)行防護(hù)。選取以下兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選。

方案一：仰斜式混凝土擋墻方案

設(shè)計(jì)擋墻頂寬0.6m，迎水側(cè)坡度1∶0.55，背水側(cè)坡度 1∶0.25，前趾寬 0.5m，高1m，基礎(chǔ)埋深1.5m。墻頂設(shè)0.3m寬，0.7m高防浪墻。墻體典型斷面示意圖見(jiàn)圖1。

方案二：重力式漿砌石擋墻方案

設(shè)計(jì)擋墻頂寬0.6m，設(shè)計(jì)水位以上墻體為直墻，設(shè)計(jì)水位以下墻體迎水側(cè)坡度1∶0.4，背水側(cè)坡度1∶0.2，墻趾、墻踵寬度及高度均為0.5m。墻體典型斷面示意圖見(jiàn)圖1。

表1 趙家河各樁號(hào)水力計(jì)算成果表

圖1 仰斜式混凝土擋墻、重力式漿砌石擋墻典型斷面圖

表2 方案比較成果表

圖2 加固墻體典型斷面圖

通過(guò)對(duì)以上兩種方案在工程投資、占地、開挖、拆遷、材料抗沖刷性、耐久性等幾個(gè)方面進(jìn)行比較（見(jiàn)表2），特別是現(xiàn)狀河道兩側(cè)均為民居、道路和電話（線）桿等，拆遷占地很難解決，因此本次選取占地較少，拆遷量少，耐久性好的方案一仰斜式混凝土擋墻方案。

3.3 加固工程方案比選

通過(guò)水力計(jì)算成果可知，本河道設(shè)計(jì)流速最大達(dá)7.99m/s，河道沖刷深度最大達(dá)1.42m，而現(xiàn)狀墻體基礎(chǔ)埋深僅0.5m～1m，部分墻體經(jīng)過(guò)2012年洪水沖刷，河底高程已經(jīng)低于墻體基礎(chǔ)高程，由于征地困難而無(wú)法對(duì)原墻體實(shí)施拆除重建。因此采用何種方式對(duì)原墻體進(jìn)行加固防護(hù)成為迫切需要解決的問(wèn)題。

現(xiàn)狀墻體多為居民自建，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不高，墻體結(jié)構(gòu)不滿足防洪要求，本次墻體加固主要從兩個(gè)方面進(jìn)行，一是對(duì)原墻體進(jìn)行加厚并對(duì)其進(jìn)行灌漿加固，二是對(duì)墻體進(jìn)行基礎(chǔ)防護(hù)。對(duì)墻體加厚，可采取的方式有漿砌石材料加厚和混凝土材料加厚，由于施工及石料尺寸限制，采用漿砌石加厚必然導(dǎo)致墻體結(jié)構(gòu)斷面增大較多，擠占河道過(guò)流斷面，此外漿砌石抗沖性、耐久性均不如混凝土好，河道兩岸現(xiàn)存漿砌石墻體均損毀嚴(yán)重。綜合比較，采用混凝土加厚方案更適合本工程。

趙家河墻體基礎(chǔ)埋深較淺，不滿足沖刷要求，需對(duì)墻體基礎(chǔ)進(jìn)行防護(hù)。當(dāng)前河道防護(hù)多采用生態(tài)護(hù)岸、格賓石籠、漿砌塊石以及混凝土板等材料，由于趙家河設(shè)計(jì)流速超過(guò)格賓石籠、砌石等材料的不沖流速（見(jiàn)表3）。本次墻體基礎(chǔ)選擇采用混凝土板進(jìn)行防護(hù)。

表3 各種材料允許不沖流速[1](m/s)

現(xiàn)存墻體加固方案設(shè)計(jì)如下：首先對(duì)現(xiàn)有漿砌石墻體表面進(jìn)行勾縫修補(bǔ)，對(duì)結(jié)構(gòu)松散處采用灌漿進(jìn)行回填修補(bǔ)，灌漿鉆孔水平方向間距3m，孔徑Ф45mm，灌漿后對(duì)原墻體采用鋼筋混凝土罩面。罩面上部厚0.3m，下部厚0.5m。鋼筋混凝土罩面與原墻體采用植筋式錨桿連接，錨桿間距1.5m，梅花形布置，錨桿長(zhǎng)1m，垂直深入原漿砌石墻內(nèi)0.5m。鋼筋混凝土罩面下部設(shè)置鋼筋混凝土地梁作為罩面基礎(chǔ)，罩面與地梁采用插筋連接，鋼筋混凝土地梁尺寸0.5m×0.5m。此外，加固墻體設(shè)置PE排水管，橫向間距3m，縱向間距1.0m～1.5m，排水管內(nèi)端頭包土工布作為反濾，保證排水通暢。罩面、地梁分縫長(zhǎng)度為15m，縫間設(shè)20mm厚閉孔泡沫板。地梁采用300mm厚混凝土板進(jìn)行水平防護(hù)，末端邊坡1∶1，埋深1.5m，其上部回填卵礫石并壓實(shí)。工程典型斷面示意圖見(jiàn)圖2。

4 非工程措施

鑒于山洪災(zāi)害破壞力大，暴發(fā)突然，對(duì)山洪溝防洪治理措施除了建設(shè)以護(hù)岸工程、河道清淤疏浚、河道建筑物工程等典型工程措施為主的綜合防護(hù)體系外，更重要的還應(yīng)以預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、群策群防體系為主[2]。趙家河山洪溝治理工程建設(shè)納入了南芬區(qū)防汛抗旱指揮系統(tǒng)中，依據(jù)《南芬區(qū)山洪災(zāi)害防御預(yù)案》，區(qū)防汛指揮機(jī)構(gòu)統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和組織山洪災(zāi)害防御工作，區(qū)主要領(lǐng)導(dǎo)任總指揮，相關(guān)職能部門負(fù)責(zé)人為成員。防汛指揮機(jī)構(gòu)下設(shè)辦公室，各街道辦負(fù)責(zé)各轄區(qū)內(nèi)山洪災(zāi)害防御工作。村級(jí)負(fù)責(zé)本行政村內(nèi)降雨監(jiān)測(cè)、預(yù)警、人員轉(zhuǎn)移和搶險(xiǎn)等工作，一旦發(fā)生險(xiǎn)情依據(jù)《南芬區(qū)山洪災(zāi)害防御預(yù)案》組織搶險(xiǎn)，轉(zhuǎn)移群眾，避免發(fā)生損失。

5 結(jié)語(yǔ)與建議

我國(guó)是世界上山洪災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。山洪溝治理作為山洪災(zāi)害治理中的重要一環(huán)，它已成為當(dāng)前防災(zāi)減災(zāi)工作中的一個(gè)突出問(wèn)題，也是必須高度重視和亟待解決的重大民生問(wèn)題[2]。本次趙家河山防洪治洪溝理工程設(shè)計(jì)針對(duì)趙家河治理河段地形地貌特征、暴雨山洪特征及工程現(xiàn)狀情況，分析存在問(wèn)題，從提高河道防洪能力，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、構(gòu)建和諧社會(huì)的角度出發(fā)，將防洪減災(zāi)與生態(tài)建設(shè)相結(jié)合，努力實(shí)現(xiàn)趙家河相對(duì)完善的山洪溝災(zāi)害防治體系，有效減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，切實(shí)提高山洪災(zāi)害綜合防御能力的目標(biāo)，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益均較為顯著，并可為條件相近地區(qū)提供可借鑒經(jīng)驗(yàn)。陜西水利

[1]武漢大學(xué)水利水電學(xué)院水力學(xué)流體力學(xué)教研室.水力計(jì)算手冊(cè)[K].北京：中國(guó)水利水電出版社，2006.

[2]胡詩(shī)文.山洪溝防洪治理典型工程措施研究——以會(huì)昌縣古坊河為例[D].南昌，南昌大學(xué)，2014.

[3]何秉順，黃先龍，張雙艷.山洪溝治理工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討[J].中國(guó)水利，2012(23)：13-15.