商南縣黑漆河富水鎮(zhèn)段防洪工程方案探析

任云平

（陜西省商洛市水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，陜西 商洛 726000）

1 概況

富水鎮(zhèn)地處商南縣城東10 km處的“312國(guó)道”邊，全鎮(zhèn)轄16個(gè)行政村20331人。本防洪工程范圍涉及富水鎮(zhèn)淇河黑漆河中下游河段的沐河村、富水街村、茶坊村、王家莊村、馬家溝村、洋淇村、生龍寨，洪水影響區(qū)內(nèi)共7906人，耕地5842畝，是商南縣主要養(yǎng)殖業(yè)和茶葉生產(chǎn)區(qū)。黑漆河發(fā)源于陜西省商南縣富水鎮(zhèn)松樹溝腦，流經(jīng)商南縣富水鎮(zhèn)，在河南省匯入淇河。在商南縣境內(nèi)的河道長(zhǎng)32 km，流域面積100.6 km2，河道平均比降16.1‰，是富水鎮(zhèn)境內(nèi)最大一條河流。

2 河道現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

2.1 河道現(xiàn)狀

黑漆河共有4條支溝匯入，其中野馬溝是黑漆河右岸一級(jí)支流，于富水鎮(zhèn)沐河村匯入黑漆河，干流全長(zhǎng)2.7 km。龍王溝是黑漆河左岸一級(jí)支流，于富水鎮(zhèn)富水街村匯入黑漆河，干流全長(zhǎng)5.6 km。茶坊溝是黑漆河右岸一級(jí)支流，于富水鎮(zhèn)王家莊村匯入黑漆河，干流全長(zhǎng)5.3 km。馬家溝是黑漆河右岸一級(jí)支流，于富水鎮(zhèn)王家莊村匯入黑漆河，干流全長(zhǎng)2.6 km。

工程區(qū)位于秦嶺南部商南縣以東的中低山區(qū)，地勢(shì)北高南低。河谷呈“U”型，谷底寬120 m～300 m。河漫灘寬度10 m～20 m，河道兩岸地形較為開闊，上部粉土、粉質(zhì)粘土，下部為砂卵石。設(shè)計(jì)堤線大多位于河漫灘后部或中后部，堤基土層以砂卵石為主?，F(xiàn)狀黑漆河兩岸主要為當(dāng)?shù)厝罕娮孕行藿ǖ淖o(hù)岸，堤身結(jié)構(gòu)以干、漿砌石為主，堤頂?shù)膶挾?.8 m～1.0 m，堤高1.0 m～4.0 m，基礎(chǔ)埋深0.8 m～1.0m，護(hù)岸迎水面坡比為1∶0.25。

2.2 存在主要問(wèn)題

（1）現(xiàn)狀無(wú)堤防段，防洪能力缺失；工程區(qū)堤防未經(jīng)統(tǒng)一規(guī)劃，部分段現(xiàn)狀無(wú)堤防或?yàn)楹樗疀_刷后的天然岸坎，對(duì)工程區(qū)沒(méi)有形成有效的防洪安全保障，危及河道兩岸人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

（2）已成堤防（護(hù)岸）多為群眾自發(fā)修建的干砌石結(jié)構(gòu)，砌筑質(zhì)量不滿足規(guī)范要求，由于河床沖刷，現(xiàn)堤基已高于河床，堤頂高程遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的要求，不能起到防洪作用；部分堤身護(hù)岸砌筑質(zhì)量好，設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)高，但護(hù)岸基礎(chǔ)埋深較淺，年久失修，基礎(chǔ)在水流淘刷、孤石撞擊下，導(dǎo)致基礎(chǔ)外露或懸空，進(jìn)而引起堤岸倒塌、毀壞，使河道兩岸防洪能力缺失。

（3）災(zāi)害損失嚴(yán)重。長(zhǎng)期以來(lái)由于缺乏治理資金，洪水災(zāi)害未得到系統(tǒng)治理，無(wú)法滿足抵御洪水的能力，洪水經(jīng)常泛濫成災(zāi)，僅本世紀(jì)黑漆河就先后發(fā)生4次洪水，給沿岸人民群眾生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失。

綜上，為貫徹落實(shí)中省文件精神，加大中小河流域治理力度，保障群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，構(gòu)建和諧社會(huì)，建設(shè)商南縣淇河黑漆河富水鎮(zhèn)段防洪工程必要性很大。

3 堤防方案

3.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)

工程涉及富水鎮(zhèn)1個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，沐河村、富水街村、茶坊村、王家莊村、馬家溝村、洋淇村6個(gè)行政村（社區(qū)），根據(jù)堤防設(shè)計(jì)原則及防洪區(qū)范圍，結(jié)合工程區(qū)堤岸現(xiàn)狀，由上至下綜合治理河道長(zhǎng)4.3 km。富水鎮(zhèn)段以沐河村沐河橋下游約100 m處黑漆河支流野馬溝溝口處作為治理起點(diǎn)，以洋淇村洋淇橋作為終點(diǎn)。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-2014）和《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286-2013）中的有關(guān)規(guī)定，考慮洪水影響區(qū)內(nèi)的房屋、人口、耕地，以及該區(qū)域在未來(lái)發(fā)展中所處的特殊經(jīng)濟(jì)地位，綜合確定黑漆河富水鎮(zhèn)段河道治理的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水，工程等級(jí)均為4級(jí)。工程措施主要為新修或加固護(hù)岸。

3.2 堤距確定

本次對(duì)堤距的確定，主要以經(jīng)驗(yàn)公式法和多年來(lái)河道的實(shí)際行洪寬度來(lái)分析確定。

3.2.1 經(jīng)驗(yàn)公式法

本次設(shè)計(jì)造床流量的確定采用洪水頻率法，即取1.5年一遇（P=66.7%）的洪峰流量。穩(wěn)定河寬的確定通常采用兩種方法，即阿爾圖寧公式和由水流阻力公式、水流連續(xù)方程及河相關(guān)系式連立求解計(jì)算，本次設(shè)計(jì)采用兩種不同的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算核定。

（1）阿爾圖寧公式式中:A為穩(wěn)定河寬系數(shù)，取1.5；Q為造床流量（m3/s）；J為河道比降。

（2）水流阻力公式、水流連續(xù)方程及河相關(guān)系式連立求解計(jì)算

式中:ξ為河相系數(shù)；Q為造床流量，m3/s；J為河道比降，取各段實(shí)測(cè)河道比降；N為綜合糙率；B為計(jì)算河道寬度，m；h為計(jì)算河道水深，m。

公式中參數(shù)取值及計(jì)算穩(wěn)定河寬結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 穩(wěn)定河寬成果表

3.2.2 河道現(xiàn)狀河寬

工程區(qū)位于黑漆河中下游河段，該段河道斷面形狀變化較大，河道洪水主要由主槽宣泄。富水鎮(zhèn)段黑漆河干流段河道現(xiàn)狀河寬26 m～60 m，支流龍王溝現(xiàn)狀河寬6 m，支流茶坊溝現(xiàn)狀河寬9 m，支流馬家溝現(xiàn)狀河寬15 m～17 m。

3.2.3 堤距的確定

由于黑漆河兩岸均為居民區(qū)和耕地，并且山區(qū)用地非常緊張，故堤防基本沿原堤線布置，在不拆遷及少壓占耕地的情況下，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果及工程區(qū)實(shí)際情況確定:富水鎮(zhèn)段黑漆河干流段設(shè)計(jì)堤距不小于26 m，支流龍王溝設(shè)計(jì)堤距不小于6 m，支流茶坊溝設(shè)計(jì)堤距不小于10 m，支流馬家溝設(shè)計(jì)堤距不小于15 m。

3.3 新修護(hù)岸

根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286-2013）要求，設(shè)計(jì)堤頂高程按設(shè)計(jì)洪水位加堤頂超高確定，4級(jí)堤防工程不允許越浪的安全加高取值為0.6 m，5級(jí)堤防工程不允許越浪的安全加高取值為0.5 m。根據(jù)波浪爬高富水鎮(zhèn)段0.423 m、風(fēng)壅增高0.005 m的計(jì)算結(jié)果，出于安全考慮，綜合確定富水鎮(zhèn)段堤防超高值Y=1.1 m，再加20年一遇洪水位，即可得到富水鎮(zhèn)段堤防的堤頂高程；生龍寨段堤防超高值Y=1.0 m，再加5年一遇洪水位，即可得到生龍寨段堤防的堤頂高程。

3.4 堤防橫斷面形式

根據(jù)堤線布置原則及所確定的堤距，結(jié)合現(xiàn)狀堤防，綜合考慮，本次堤防結(jié)構(gòu)形式對(duì)仰斜式漿砌石擋土墻、俯斜式重力漿砌石擋墻、衡重式擋土墻這三種形式進(jìn)行比較。根據(jù)設(shè)計(jì)斷面情況，選取墻高6.0 m的設(shè)計(jì)斷面對(duì)三種結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行比較（見(jiàn)圖1～圖3），造價(jià)比較見(jiàn)表2。

圖1 仰斜式重力漿砌石擋墻斷面設(shè)計(jì)（推薦方案）

圖2 俯斜式重力式漿砌石擋墻斷面設(shè)計(jì)（比較方案）

圖3 衡重式擋墻斷面設(shè)計(jì)（比較方案）

表2 擋墻方案比較表

從表2可知，仰斜式重力漿砌石擋墻比俯斜式重力漿砌石擋墻和衡重式漿砌石擋土墻經(jīng)濟(jì)，本著安全、經(jīng)濟(jì)、合理的原則，以及結(jié)合工程區(qū)已成護(hù)岸斷面形式和工程經(jīng)驗(yàn)確定本次設(shè)計(jì)斷面選用重力式漿砌石擋墻的斷面形式。本次推薦仰斜式重力擋土墻斷面。

富水鎮(zhèn)段護(hù)岸采用M7.5漿砌石擋土墻，基礎(chǔ)埋深2.0 m，堤身高度為3.4 m～4.2 m，頂寬0.6 m，臨水側(cè)邊坡比為1∶0.4，背水側(cè)邊坡比為1∶0.1。高出地面的堤防背水面坡比采用1∶2，局部段堤防背水面與堤頂齊平，堤頂寬度3.0 m，堤頂為20 cm厚泥結(jié)石路面，漿砌石擋墻頂采用8 cm厚C15混凝土壓頂。

3.5 堤防細(xì)部結(jié)構(gòu)

1）砌體伸縮縫。漿砌石擋墻每隔15 m設(shè)一道伸縮縫，縫寬2 cm，縫間填塞聚乙烯閉孔低發(fā)泡沫板。

2）排水管。在漿砌石擋墻中埋設(shè)塑料排水管，管徑50 mm，由下向上第一排距河床面1.0 m，向上排距1.5 m布置至設(shè)計(jì)堤頂，每排孔距3.0 m，呈梅花狀排列。

3）踏步。每隔200 m左右，在適當(dāng)部位臨水側(cè)面和背水側(cè)面設(shè)一道寬1.2 m的下河踏步，共計(jì)25處，下堤踏步5處。

3.6 加固護(hù)岸

根據(jù)富水鎮(zhèn)段現(xiàn)狀河道，部分已建堤段基礎(chǔ)裸露，需對(duì)裸露堤基進(jìn)行加固處理。防洪墻加固措施應(yīng)根據(jù)原有墻的結(jié)構(gòu)形式、河道情況、墻后道路及施工條件等進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。加固斷面可選用漿砌石結(jié)構(gòu)和埋石混凝土兩種型式。對(duì)本工程而言，漿砌石結(jié)構(gòu)施工比埋石混凝土施工較方便；在滿足防洪工程要求的情況下，埋石混凝土較漿砌石結(jié)構(gòu)費(fèi)用高，故本工程加固斷面采用漿砌石結(jié)構(gòu)形式。施工時(shí)15 m為一檔，各檔之間設(shè)伸縮縫，填塞20 mm厚聚乙烯閉孔泡沫板。開挖時(shí)跳檔施工，原堤防做好支撐，防止垮塌，安全施工。

4 結(jié)語(yǔ)

為提高黑漆河富水鎮(zhèn)段防洪能力，本文在分析討論黑漆河現(xiàn)狀、防洪能力、堤距寬度、堤頂高程、堤線布設(shè)原則的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際需要，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、適宜性等多方面的比選，提出采用仰斜式重力擋土墻斷面進(jìn)行堤防建設(shè)，加固斷面選用漿砌石結(jié)構(gòu)，共建設(shè)堤防4.3 km，促使當(dāng)?shù)胤篮槟芰_(dá)到20年一遇，可供陜南中小河流防洪建設(shè)進(jìn)行參考。