文殊沙河存在問題及修復方案

謝龍

（珠江水利委員會珠江水利科學研究院,廣東 廣州 510611）

1 工程區(qū)流域概況

文殊沙河是討賴河流域的一條季節(jié)河，也是嘉峪關市和酒泉市肅州區(qū)的界河，河流與討賴河干流、洪水河相鄰，河水主要是汛期祁連山淺山區(qū)及山前洪積扇面上的暴雨洪水，文殊沙河上游呈多條支溝，主要有東紅溝、九條溝、松大板溝、大直溝、小直溝、榆樹溝、干溝，腦皮溝、獨山子溝等溝，各溝道洪水沿洪積扇面由南向北下泄后，在文殊山南坡腳折向東流，于文殊山東、西二峰之間的文殊溝沿溝道下泄，穿越蘭新鐵路后，在被兩岸束窄的狹長河道內曲折穿梭，最后在清嘉高速公路討賴河特大橋以南1.50 km處匯入討賴河。文殊沙河在文殊鎮(zhèn)至肅州區(qū)公路橋以上流域面積483 km2。

2 工程區(qū)水文及地質

2.1 水文

2.1.1 氣象

工程區(qū)位于酒泉盆地西部，遠離海洋，具有明顯大陸性氣候特征。總的氣候特點是：氣候干燥、降雨稀少、蒸發(fā)強烈，日照時間長，冬季寒冷，夏季炎熱，晝夜溫差大，秋涼春旱多風沙。據當地氣象站多年氣象觀測資料，工程區(qū)年平均氣溫7.30 ℃，歷年極端最高氣溫38.40 ℃，歷年極端最低氣溫-31.60 ℃，平均無霜期130 d，年平均降水量85.30 mm，年平均蒸發(fā)量2 148.80 mm。

2.1.2 洪水

文殊沙河為間歇性季節(jié)河道，P=2%時設計洪水流量318 m3/s，P=5%時設計洪水流量221 m3/s，P=20%時設計洪水流量75 m3/s。

文殊沙河流域3-4月份由于氣溫升高，冰雪融化而偶有春汛發(fā)生；5月份為過渡期，6-9月份降雨集中，多發(fā)生洪水，為汛期；10 月份為過渡期，11 月份至次年2 月份降雨稀少，為枯水期，溝道干涸。

2.2 工程地質

2.2.1 區(qū)域地質

項目所在地貌單元為文殊沙河河谷地貌，文殊沙河由南向北匯入討賴河。河谷地貌要素較為完整，河床、河漫難、階地等均有發(fā)育。由南至北構成地貌形態(tài)上的傾斜洪積扇形戈壁平原-洪積平原-湖沼平原。

2.2.2 工程區(qū)地質條件

通過實地查看、調閱《甘肅省嘉峪關市文殊沙河治理工程初步設計報告》，工程區(qū)地質條件比較簡單，主要可劃分為以下幾個工程地質段：樁號0+000-0+905：堤基地層為第四系沖洪積砂礫卵石層。樁號0+905-2+293、4+595-4+757、8+655-9+312.2河堤，堤線沿現代河床布設，堤基巖性為沖洪積砂礫卵石土層，允許滲透坡降I=0.10～0.12，承載力300 kPa。樁號2+293-4+595、4+757-8+655，堤基地層為第四系沖洪積砂礫卵石層，允許滲透坡降J允許=0.10～0.20，承載力350 kPa。

3 工程區(qū)現狀及存在的主要問題

3.1 工程區(qū)現狀

文殊沙河右岸由酒泉市管理，左岸由嘉峪關市管理，2012年嘉峪關市水務局實施的《甘肅省嘉峪關市文殊沙河治理工程》中，新建左岸河堤長2 207.07 m，維修加固河堤長6 640.73 m。2020 年1 月17 日，該站技術人員會同嘉峪關市水務領導，對河堤現狀進行了勘測和現場排查，混凝土護坡被洪水沖刷掏空、垮塌、基礎外漏部分，主要分布在樁號4+595-4+757，河堤長度162 m，該段在《甘肅省嘉峪關市文殊沙河治理工程》中是新建河堤段。

4+595-4+757段河道蜿蜒曲折呈“S”型，平面彎曲較小，縱向比降由陡變緩。堤岸與主河槽的高差逐漸增大。河床寬闊約90 m。左岸為嘉峪關市文殊鎮(zhèn)耕地，右岸為酒泉市肅州區(qū)耕地。河堤是砂礫土壩加護坡的型式，斷面為梯形，總高6.10 m，深泓線以下3.62～2.84 m，堤頂寬3.00 m，迎水面坡比1：1.50，背水面坡比為1：1.25，護岸C15混凝土現澆，厚度15～25 cm。

樁號4+595.2堤頂高程為1 596.83 m，堤底高程為1 590.73 m，深泓線高程為1 594.35 m；樁號4+757.0堤頂高程為1 593.91 m，堤底高程為1 587.81 m，深泓線高程為1 590.65 m，比降18.04‰

3.2 存在問題

2019年入汛以來，嘉峪關市多次出現強降雨天氣，特別是2019年6月20日，受極端天氣影響，文殊鎮(zhèn)發(fā)生了自氣象記錄以來歷史最大值降雨量，降雨量達到54 mm，導致嘉峪關市文殊鎮(zhèn)部分農田、農業(yè)設施不同程度受損。文殊沙河承擔著嘉峪關市及酒泉市肅州區(qū)防洪安全，靠近嘉峪關市左岸防洪堤壩基礎被洪水沖刷掏空，垮塌13 塊65 m，基礎外漏162 m，已成為影響河道行洪的重大安全隱患并嚴重影響文殊鎮(zhèn)人員及財產安全。

4 工程維修的必要性

自2011年河道治理完成經過幾年的運行到2019年入汛以來，嘉峪關市多次出現強降雨天氣，特別是2019 年6 月20 日，受極端天氣影響，文殊鎮(zhèn)發(fā)生了自氣象記錄以來歷史最大值降雨量，降雨量達到54 mm，導致嘉峪關市文殊鎮(zhèn)部分農田、農業(yè)設施不同程度受損。文殊沙河承擔著嘉峪關市及酒泉市肅州區(qū)防洪安全，靠近嘉峪關市部分堤防垮塌，已成為影響河道行洪的重大安全隱患并嚴重影響文殊鎮(zhèn)人員及財產安全。因此，此項目的維修實施對促進地方經濟發(fā)展具有重要的意義，對促進當地工農業(yè)生產，加快當地群眾全面建設小康社會步伐，穩(wěn)定人民群眾生活是非常必要的。

5 工程維修方案

5.1 維修任務及規(guī)模

對原有河堤的混凝土坡面垮塌嚴重部分在深泓線位置拆除并重新澆筑混凝土，基礎外漏嚴重的砂礫石回填至深泓線位置，河床不穩(wěn)定段格賓籠加固。

主要修復內容：拆除C15混凝土94.41 m3，澆筑C20混凝土護坡78.16 m3，鋪設格賓石籠1 380 m3，拉運回填砂土料54 263.58 m3。

5.2 工程等別和標準

此項目主要是維修項目，通過現場實地查看，結合甘肅省小流域洪峰流量經驗公式法、《甘肅省水文圖集》暴雨洪水經驗公式法、推理公式法三種方法推求洪水，并結合《甘肅省嘉峪關市文殊沙河治理工程初步設計報告》中洪水分析成果，以維持原設計防洪標準為準，按50年一遇洪水設防，50年一遇的設計洪水流量為318 m3/s，堤防工程級別為Ⅱ級。保持原堤防橫斷面不變，只對垮塌的混凝土坡面拆除并進行新澆筑混凝土坡面。

5.3 維修方案

拆除混凝土位置在深泓線位置，采用切割機切開，挖掘機挖除，將拆除混凝土保存好，墊到第一道格賓籠導流墻后，增加格賓籠導流墻穩(wěn)定性。砂礫石回填至深泓線以下0.75 m時，開始鋪設格賓籠，每道格賓籠之間相互連接，裝填石粒徑120～250 mm，中值粒徑190 mm。

5.4 維修的施工方案

此維修項目施工以石土料挖填和格賓籠鋪設為主，因此施工采用機械施工為主，輔之以人工的方法。

施工順序為混凝土坡面拆除→坡面平整→混凝土坡面澆筑→砂土料回填→格賓籠鋪設→砂土料回填。各分項施工需按國家有關施工規(guī)范進行，砂土料由機械從河心向岸邊開挖推進，開挖寬度由河中心分別向左右延伸，成“U”形狀，深度為1.50～2.00 m，開挖要求與上下游河床平順連接，挖墊平衡，洪水能順利通過。

5.4.1 混凝土拆除

混凝土坡面在深泓線位置采用切割機切開，挖掘機挖除的方式。

5.4.2 混凝土澆筑

混凝土用量少，采用商品混凝土，混凝土料的水平運輸采用翻斗車配合架子車運輸。人工平倉，平板式振搗器振搗，振搗至混凝土不再顯著下沉或不再冒氣泡為止，人工原漿抹面、收光、壓光。人工灑水，草袋覆蓋，自然保護。

5.4.3 砂土料回填

砂土料回填鋪料時，鋪料厚度要均勻，保持在約50 cm，自卸汽車卸料宜采用進占法倒退鋪土，裝載機推平的方式回填。

5.5 施工進度安排

此維修項目施工方式以機械為主、人工為輔，計劃維修工期1個月，在2020年文殊沙河汛期來臨前完成維修工作。

6 結語

此次文殊沙河修復項目是一項以社會效益為主的工程，受益對象主要涉及文殊鎮(zhèn)文殊村的2、3、4 和9 組，馮家溝村的4組以及塔灣村的1、2組，可保護人口4 200人，耕地553.33 hm2，保護公路1.20 km。