淺談甘南州夏河縣大夏河防洪工程規(guī)劃設(shè)計(jì)

王世珍（甘肅省甘蘭水利水電建筑設(shè)計(jì)院，甘肅　蘭州　730000）

淺談甘南州夏河縣大夏河防洪工程規(guī)劃設(shè)計(jì)

王世珍
（甘肅省甘蘭水利水電建筑設(shè)計(jì)院，甘肅蘭州730000）

本文以夏河縣大夏河防洪工程為例，細(xì)述大夏河夏河縣段河道防洪規(guī)劃設(shè)計(jì)依據(jù)，工程任務(wù)及規(guī)模、工程布置及建筑物。防洪工程在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，項(xiàng)目實(shí)施后，可抵御洪水對(duì)河岸的沖刷，保護(hù)農(nóng)田及村莊，并增加農(nóng)田和植樹綠化面積，具有良好的生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

規(guī)劃依據(jù)；必要性；工程規(guī)模；護(hù)腳；堤防；細(xì)粒砼灌砌塊石

一、河道防洪規(guī)劃依據(jù)

黨和國家歷來重視藏區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，2005年黨中央、國務(wù)院就頒布了《關(guān)于進(jìn)一步做好藏區(qū)發(fā)展穩(wěn)定工作的意見》。2008年11月國務(wù)院出臺(tái)了《關(guān)于支持青海等省藏區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的若干意見》（國發(fā)〔2008〕34號(hào)），為貫徹國發(fā)〔2008〕34號(hào)文件，甘肅省人民政府以甘政發(fā)〔2009〕30號(hào)《甘肅省人民政府關(guān)于貫徹國務(wù)院支持青海等省藏區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展若干意見的實(shí)施意見》文件明確指出，甘南州是藏區(qū)，是藏族與其他民族共同聚居的民族自治地方。提出的目標(biāo)是到2012年，生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢(shì)得到初步遏制，局部有明顯改善，植被覆蓋度、“三化”草原治理率、水源涵養(yǎng)能力逐步提高，水土流失防治面積穩(wěn)步增加，城鄉(xiāng)居民收入接近或達(dá)到西部地區(qū)平均水平。到2020年，生態(tài)環(huán)境總體改善，生態(tài)系統(tǒng)步入良性循環(huán)。

為貫徹落實(shí)中央1號(hào)文件發(fā)布的《中共中央、國務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》（中發(fā)〔2011〕1號(hào)）、國務(wù)院批復(fù)的《全國中小河流治理和病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固、山洪地質(zhì)災(zāi)害防御和綜合治理總體規(guī)劃》、甘肅省發(fā)改委、水利廳編制的《甘肅省江河主要支流和內(nèi)陸河治理規(guī)劃實(shí)施方案》及《甘肅省發(fā)改委、甘肅省水利廳關(guān)于印發(fā)甘肅省江河主要支流和內(nèi)陸河治理規(guī)劃實(shí)施方案的通知》等文件精神，進(jìn)一步加快我省中小河流治理，增強(qiáng)河流綜合泄洪能力，促進(jìn)各地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

二、項(xiàng)目工程概況

（一）地理位置

大夏河流域位于東經(jīng)102°7′～103°5′，北緯34° 56′～34°40′，流域面積7 154km2，是黃河上游一級(jí)支流，發(fā)源于青海省同仁縣東南部的大布勒赫卡，河源平均海拔4270m，流域分水嶺最高點(diǎn)為達(dá)里加山，海拔4 636m，在甘肅省甘南夏河縣?？凄l(xiāng)入境與?？魄狭鞒蔀榇笙暮樱谂R夏境內(nèi)流程90km，是當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活用水的主要來源，僅臨夏市用于灌溉的農(nóng)田就達(dá)4.6萬畝。大夏河經(jīng)夏河縣城東北流，出土門關(guān)進(jìn)入臨夏盆地，過臨夏市后至康家灣注入劉家峽水庫。全長203km，流域面積7 152km2。

夏河縣位于甘肅省南部，甘南藏族自治州西北部，介于東經(jīng)101°54＇～103°25＇，北緯34°32＇～35°34＇之間，大夏河干流上，總土地面積6 274km2，平均海拔在3 000m以上。氣候?qū)俸錆駶欘愋?，高原大陸性氣候特點(diǎn)比較明顯。平均氣溫2.6℃，平均降水量516mm，平均無霜期56天，全年日照時(shí)間為2 296小時(shí)。是甘肅南行旅游線進(jìn)入甘南州的第一站。夏河多深谷高山，自古為“將兵略地”，因藏傳佛教文化獨(dú)特，風(fēng)情濃郁而有“小西藏”之稱。全縣共轄10個(gè)鄉(xiāng)3個(gè)鎮(zhèn)，總?cè)丝?.05萬人，有藏、漢、回等18個(gè)民族，其中藏族人口占79.2%，農(nóng)牧業(yè)人口占80.6%。1985年經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)為對(duì)外開放縣，2002年被國務(wù)院列為扶貧開發(fā)工作重點(diǎn)縣。

（二）水文、氣象

大夏河上游河源至?？坪佣蔚靥幥嗖馗咴臇|北緣，海拔較高，高原區(qū)氣候高寒陰濕，冬季漫長，春秋較短，基本無夏季，無霜期短是本地區(qū)的氣候特征。大夏河中游?？浦镣灵T關(guān)河段為高山峽谷區(qū)河段，氣候垂直變化較明顯。土門關(guān)以東為暴雨中心的邊緣地帶，降雨量由河谷至高山不斷遞增，降雨量主要集中在5-9月。

根據(jù)夏河氣象站1971-2008年觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)：多年平均氣溫3.2℃，極端最高氣溫30.7℃（2000年7月24日），極端最低氣溫-26.7℃（1975年12月14日）；多年平均降水量451.5mm，降水量多集中于5-9月，約占全年降水量的82.7%以上；年蒸發(fā)量1 353.0mm；年日照時(shí)數(shù)2 404.2h；多年平均風(fēng)速2.1m/s，最大風(fēng)速11.7m/s；歷年最大凍土深度158cm；歷年最大積雪深度為16.0cm；平均無霜期約69天。

大夏河左右岸在夏河縣境內(nèi)的較大支流有格河和且隆溝，故將大夏河分為上、中、下三段，故依據(jù)雙城以上流域Qmp～F關(guān)系線，根據(jù)支流匯入情況計(jì)算得到設(shè)計(jì)洪水成果：

設(shè)計(jì)值（m3/s）Q5%Q10%Q20%Q50%桑科草原-格河匯入口以上　2092　287　194　114　48.2格河匯入口—且隆溝匯入口　3919　432　294　177　75.1且隆溝匯入口—土門關(guān)　5440　531　365　222　95.7河段　集水面積（km2）

（三）地質(zhì)

根據(jù)工程布置，堤線大部分沿Ⅰ級(jí)階地前緣岸坎布設(shè)，部分位于河漫灘上，局部處于Ⅰ級(jí)階地前部。Ⅰ級(jí)階地前部巖性為雙層結(jié)構(gòu)，表層有少量砂土、砂壤土及粉質(zhì)壤土，抗沖刷能力弱，不宜作持力層，下部砂卵礫石層為良好的持力層。河漫灘巖性為單一的砂卵礫石層，為良好的持力層。砂卵礫石層含少量漂石，呈青灰色，結(jié)構(gòu)比較松散，無膠結(jié)。卵礫石磨圓度一般，分選性稍差，成分主要為灰?guī)r、變質(zhì)砂巖及板巖等。砂以細(xì)砂為主，成份為巖屑及石英。砂卵礫石層厚度大于5m。鑒于砂卵礫石層厚度較大，建議將堤防基礎(chǔ)置于該層之中。根據(jù)砂礫石試驗(yàn)成果表及顆粒大小分布曲線，卵石（60～200mm）含量為2.3～9.6%，礫粒（2～60mm）含量為85.9～95.0%，砂粒（0.075～2mm）含量為1.7～4.5%，粉、黏粒（≤0.075mm）含量為0.0～0.1%；中值粒徑d50=28.75～31.39mm，平均值為30.24mm；不均勻系數(shù)Cu=3.67～5.16，曲率系數(shù)Cc=1.29～1.72。砂礫石層為良好的持力層，建基條件滿足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），設(shè)防水準(zhǔn)為50年超越概率10%時(shí)，地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅶ度，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.40～0.45s。

（四）建設(shè)必要性

大夏河在夏河縣境內(nèi)長約113 km。兩岸發(fā)育有多條支溝，流域內(nèi)地形復(fù)雜，山大溝深，水流湍急，洪水暴漲暴落，頻繁而歷時(shí)短暫，流量及水位變幅較大，一旦發(fā)生暴雨洪水，沖刷比較嚴(yán)重，而兩岸又缺乏較完善的防洪工程，常對(duì)兩岸造成嚴(yán)重的水災(zāi)為患。為了保護(hù)沿岸人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)和農(nóng)田的安全，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，興建該防洪工程是必要的。

三、工程規(guī)模

根據(jù)臨夏河城長期規(guī)劃和流域?qū)嶋H情況，確定建設(shè)任務(wù)時(shí)必須統(tǒng)籌兼顧，在充分認(rèn)識(shí)河段水情特點(diǎn)、水勢(shì)變化規(guī)律的前提下，依照防洪法和防洪標(biāo)準(zhǔn)，采取堤防與夏河縣城長遠(yuǎn)發(fā)展相結(jié)合，完善防洪體系，提高河道整體防洪能力，確保工程防護(hù)區(qū)在設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)下不受洪水侵害，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

夏河縣城下游主要保護(hù)拉卜楞鎮(zhèn)、達(dá)麥鄉(xiāng)、王格爾塘鄉(xiāng)、麻當(dāng)鄉(xiāng)、曲奧鄉(xiāng)村莊及農(nóng)田安全，依據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）和《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286—2013）的規(guī)定，工程等級(jí)為5級(jí)，其防洪標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇洪水設(shè)計(jì)。

四、工程布置

根據(jù)工程布置原則，結(jié)合現(xiàn)狀堤防存在的問題、地形條件及穩(wěn)定河寬及防洪區(qū)內(nèi)的各種建筑物位置等綜合因素進(jìn)行考慮防洪堤基線布局，堤線盡量靠岸邊高地布置，堤身盡量考慮修建在土質(zhì)好、比較穩(wěn)定的灘岸上。在河道明顯變窄的河段，采取展寬堤距或考慮清除障礙，部分地段截彎取直，使各堤段平緩連接，在保證河道行洪能力的前提下，對(duì)原有地段的寬、淺式河道斷面進(jìn)行縮整，由此確定了河堤線的平面布置及走向；在原河道較為寬闊的河段，即要保護(hù)兩岸的居民生命財(cái)產(chǎn)，又要保證下游的安全，應(yīng)留有足夠的滯洪區(qū)，以防洪水災(zāi)害轉(zhuǎn)移至下游，對(duì)下游形成威脅。

五、堤防工程設(shè)計(jì)

本著因地制宜、經(jīng)濟(jì)合理的原則，結(jié)合堤段所處地理位置、工程現(xiàn)狀、堤基地層巖性、筑堤建筑材料、施工條件、工程造價(jià)等因素綜合比較。

（一）堤岸防護(hù)型式的比選

根據(jù)堤防工程的設(shè)計(jì)原則，對(duì)堤防工程的型式進(jìn)行了夯填砂礫石梯形斷面土堤（砼或漿砌石護(hù)面）和C20細(xì)粒砼灌砌塊石擋土墻（重力式、仰斜式）兩種堤型的比較：

方案一：夯填砂礫石梯形斷面土堤（砼或漿砌石護(hù)面）：堤身采用夯填砂礫石土堤，護(hù)面采用砌筑漿砌石或現(xiàn)澆C20砼。這種堤型堤身適應(yīng)地基變形能力強(qiáng)，施工簡(jiǎn)單，進(jìn)度快，在同一堤身高度下，單位km造價(jià)較低。缺點(diǎn)是抗沖刷防護(hù)能力較弱，防凍脹能力較差。本方案要求地形開闊，在不涉及占地、拆遷等問題的河段，是一種較理想的堤型方案。

方案二：C20細(xì)粒砼灌砌塊石擋土墻堤（重力式）：堤身采用重力式C20細(xì)粒砼灌砌塊石擋土墻，堤后填筑砂礫石，此方案抗沖性能好，適用于河道狹窄、堤防后建筑物密集、涉及占地及拆遷量較大的地段，對(duì)地基承載力要求相對(duì)較高，在同一堤身高度下，漿砌石工程量較大，單位km工程造價(jià)較高。

方案三：C20細(xì)粒砼灌砌塊石擋土墻（仰斜式）：堤身采用仰斜式C20細(xì)粒砼灌砌塊石擋土墻，堤后對(duì)原有地形削坡，不存在堤身填筑，此方案抗沖性能好，適用于河道狹窄、堤防后建筑物密集、涉及占地及拆遷量較大的地段，對(duì)地基承載力要求相對(duì)較高，在同一堤身高度下，相對(duì)于重力式C20細(xì)粒砼灌砌塊石堤工程量較小，但相對(duì)于貼坡式斷面所需墻身斷面較大，圬工量大，工程造價(jià)也較高，單位km工程造價(jià)介于夯填砂礫石梯形斷面土堤（砼或漿砌石護(hù)面）（方案一）和重力式漿砌石堤（方案二）之間。

大夏河在本防護(hù)區(qū)內(nèi)兩岸地形較為開闊，但臨河面多為村莊或耕地，河道現(xiàn)狀較窄，堤防均沿現(xiàn)有堤防或岸坎布置，采用坡式防洪堤斷面存在大量的占地問題，及房屋拆遷問題，對(duì)耕地稀少的藏民區(qū)很難實(shí)施，本著因地制宜、經(jīng)濟(jì)合理的原則，結(jié)合堤段所處地理位置、工程現(xiàn)狀、堤基地層巖性、筑堤建筑材料、施工條件、工程造價(jià)等因素綜合比較，認(rèn)為該工程在本防護(hù)區(qū)內(nèi)局部堤防選擇方案二（C20細(xì)粒砼灌砌塊石擋土墻堤（重力式）和局部堤防及護(hù)腳選擇方案三（C20細(xì)粒砼灌砌塊石擋土墻（仰斜式））比較適宜。

（二）砼或C20細(xì)粒砼灌砌塊石擋土墻材料的比選

本次設(shè)計(jì)砼或C20細(xì)粒砼灌砌塊石擋土墻，采用C20細(xì)粒砼灌砌塊石與現(xiàn)澆C20砼材料進(jìn)行比較。

護(hù)腳擋墻采用砼或C20細(xì)粒砼灌砌塊石砌筑，擋墻頂部厚度0.45m，迎水面邊坡系數(shù)m=1：0.35，背水面邊坡系數(shù)m=1：0.15，在基礎(chǔ)底部向下設(shè)寬0.4m，深0.8m的漿砌石趾墻。

重力式擋墻采用砼或C20細(xì)粒砼灌砌塊石砌筑方式襯砌，堤頂頂部混凝土厚度0.45m，在基礎(chǔ)底部迎水面和背水面各設(shè)寬0.5m，深1.0m的趾墻，迎水面為直墻式，背水面邊坡系數(shù)m=1：0.35。

兩種材料構(gòu)筑護(hù)腳型式在堤防工程中都適用，從技術(shù)角度比較，漿砌石護(hù)腳具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗凍脹、抗泥石流沖擊性能好，而且施工方便，但堤身斷面大，圬工量較大、對(duì)基礎(chǔ)條件要求高。砼護(hù)腳具有堤身斷面較小，具有一定抗凍脹能力，結(jié)構(gòu)較輕，且圬工量較小等優(yōu)點(diǎn)，但由于砼面板厚度小，相對(duì)抗沖擊性較差。

兩種方案除護(hù)面材料、砌筑厚度、伸縮縫間隔不同外，其它設(shè)計(jì)均相同，以堤身高度4.5m為準(zhǔn)，計(jì)算得兩種方案每km堤防工程量及經(jīng)濟(jì)投資見表2、表3。

從表2、表3可以看出，C20砼堤防及護(hù)腳比C20細(xì)粒砼灌砌塊石堤防及護(hù)腳投資高，經(jīng)初步勘察，工程所需砼粗細(xì)骨料在附近料場(chǎng)購買，儲(chǔ)量、質(zhì)量可滿足工程需要，選取2個(gè)塊石料場(chǎng)為工程所用，其開采運(yùn)輸條件良好，儲(chǔ)量可以滿足本段工程需求。綜合考慮，本次新建仰斜式擋土墻護(hù)腳設(shè)計(jì)選取C20細(xì)粒砼灌切塊石作為構(gòu)筑材料。

六、結(jié)論

該工程在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，項(xiàng)目實(shí)施后，可提高該地區(qū)的防洪能力，減少洪災(zāi)損失，具有較好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境效益，對(duì)于促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有特別重要的意義。

表2　護(hù)坡式護(hù)腳方案比較表（每km）

表3　重力式堤防方案比較表（每km）

（編輯：劉國華）

TV544

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1673-9019（2016）20-0039-03

2016-05-25

王世珍（1977-），男，甘肅皋蘭人，工程師，主要從事水利水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)。