淺談肅南縣隆暢河防洪工程堤型選擇

王建明

（甘肅省肅南裕固族自治縣水務局，甘肅肅南734400）

肅南縣降雨時空分布極為不均，70%的降水集中在6—9月，且多數(shù)以大強度、短歷時的暴雨形式出現(xiàn)，加之集水區(qū)域內植被稀疏，土質疏松，地形坡降大，一旦出現(xiàn)暴雨，很容易發(fā)生局部山洪災害。特別是近幾年，肅南縣極端天氣明顯增多，一旦出現(xiàn)局地暴雨，就地起洪，與溝道洪水匯合。其特點是匯流迅速，突發(fā)性強，峰值高，歷時短，雖水量不大，但來勢迅猛。

1 隆暢河概況

隆暢河發(fā)源于祁連山北坡的鍋蓋溝與馬圈溝，源地海拔4 755 m，河流全長169 km，梨園堡以上流域面積2 240 km2。河流自西向東流至白泉門轉向東北，于肅南縣紅灣寺匯東流溝和西流溝，縣城以下納入青溝、海牙溝和白楊溝經(jīng)駱駝脖子至梨園堡出山后轉向北流，于臨澤縣城東側直下至野溝灣匯入黑河。流域呈長條形，流域內總地勢是西南高、東北低，上游祁連山內，山勢陡峻巍峨，源地終年積雪，分布有少量現(xiàn)代冰川。干溝門水文站以上流域植被良好，山地陰坡面分布有天然林，牧草豐盛，降水頗豐，是流域主要的產(chǎn)流區(qū)。干溝門水文站至梨園堡水文站之間流域植被漸少，降水因海拔降低而減少，蒸發(fā)量漸增，暴雨洪水陡漲陡落，地表侵蝕加劇，河水泥沙含量增大，是隆暢河泥沙的主要來源地。

隆暢河出山后縱坡變緩、河道變寬、泥沙沉積加劇、河道淤堵嚴重、主河槽搖擺不定，兩岸鄉(xiāng)村及大片良田經(jīng)常受洪水侵擾。隆暢河徑流主要由大氣降水形成，少量由冰雪融水及地下水補給形成，年內分配極不均勻，絕大部分集中在6—9月份；洪水一般出現(xiàn)在6月下旬—9月上旬，主要出現(xiàn)在7月份和8月份，多為單峰型，一場大洪水可持續(xù)3～5 d。

2 河道演變及河相分析

多年來，肅南縣借鑒鄰縣城市堤防的成功經(jīng)驗，城市堤防除具備基本的防洪任務外，還具有部分特殊的功能，如防洪標準的提高需要對堤岸進行加高或拓寬河道，但考慮到城市發(fā)展規(guī)劃及自身的自然環(huán)境、社會環(huán)境等，堤防工程的設計必須要與流域規(guī)劃及城市建設規(guī)劃相協(xié)調[1]。同時，隆暢河治理河段兩岸地勢相對平坦，河寬30～60 m，水流集中，彎道急又多，河岸、河床由沙礫石層及砂土層組成，結構松散，極易受水流沖刷。

基于上述要求，肅南縣隆暢河防洪工程先后采用細粒砼砌石斜坡式結構、混凝土重力式結構形式對隆暢河進行了防護。

3 堤岸防護型式比選

3.1 防洪堤總體布置原則

根據(jù)隆暢河地質條件、水文復核成果和河道洪水特性，并結合工程運行實際情況，堅持“不束窄河道，不侵占行洪河道，統(tǒng)籌兼顧上下游、左右岸關系”的原則，堤線布置順應河勢，以河道洪水流向為主，盡量顧及原有河岸線和河道的彎曲形態(tài)，在原有河槽基礎上固定凹岸，保持原有順直微彎河道，并充分利用現(xiàn)有河岸、人工建筑物等節(jié)點，上下游平順銜接，確保分洪安全和河勢穩(wěn)定。

3.2 細粒砼砌石斜坡式結構防洪堤

早期隆暢河防洪工程采用砂礫石堤身加C15細粒砼砌石斜坡式結構[2]。平均高度4.8 m，其中深泓線以上2.8 m，深泓線以下2.0 m，護岸為C15細粒砼砌石結構，護坡襯砌厚度自上而下由0.25 m漸變至坡腳0.5 m，砌石護坡單層砌筑，砌石的直徑滿足單層砌筑的質量要求。護坡封頂寬0.5 m，迎水面堤坡1∶0.5，背水面堤坡1∶1.5，堤頂寬3.0 m，堤身為夯填砂礫石，壓實相對密度不應小于0.6。河堤護面橫向每隔10米設1道瀝青砂漿伸縮縫（見圖1）。

優(yōu)點：斜坡式護岸利用河道開挖料碾壓填筑，有利于整治河道，增加泄洪能力；堤身適應堤基變形能力強，結構簡單，施工方便，進度快，適于緊急搶險工程；砼粗、細骨料均在附近村莊料場購買，卵石在隆暢河撿集，投資較小。

缺點：結構占地面積較大，不適于城鎮(zhèn)防洪堤占地受限的地段；建筑物使用壽命較短。

3.3 混凝土重力式結構防洪堤

近年來，隆暢河防洪工程堤防工程級別設定為5級，相應防洪標準(洪水重現(xiàn)期)為10年一遇。采用現(xiàn)澆C20混凝土重力式結構[2]，根據(jù)堤身穩(wěn)定、管理維護、施工要求確定，防洪堤為5級堤防，總高度5.71 m，其中深泓線以上2.74 m，深泓線以下3.0 m，根據(jù)河段實際情況，頂寬0.5 m，迎水面邊坡1∶0.4，基礎趾腳高1 m、寬0.5 m，基礎埋深2.5 m；每隔4米設伸縮縫1道，縫寬3 cm，采用閉孔泡沫板填縫及聚氯乙烯膠泥灌縫（見圖2）。

優(yōu)點：結構占地面積較小，適于城鎮(zhèn)防洪堤占地受限的地段；結構基礎穩(wěn)固，建筑物使用壽命長；利于城鎮(zhèn)景觀規(guī)劃。

缺點：相比較斜坡式護岸結構復雜，施工難度大，不適于緊急搶險工程；投資較大。

4 防洪堤運行情況

4.1 細粒砼砌石斜坡式結構防洪堤

由于隆暢河河道縱坡陡，洪水流速大，洪水來臨時夾雜洪水漂浮物及較大粒徑推移質，容易沖刷砸壞漿砌石壩面，尤其河道內有3處彎道，斜沖角度接近90°，洪水對凹岸的沖刷破壞力極強；多年運行后，多處漿砌石護堤堤腳已沿河床全部沖斷，護堤已經(jīng)懸空，有隨時垮塌的風險。固床壩下未做消能設施，壩下游形成了較深的沖坑，大部分壩基已經(jīng)沖出，影響了壩體安全，并且導致壩肩兩側堤防的垮塌。

4.2 混凝土重力式結構防洪堤

城鎮(zhèn)經(jīng)過多年發(fā)展，原有隆暢河河道已被人為束窄，加之上游集雨面積大、河床陡、匯流快、產(chǎn)流猛，后期選擇堤防整體性能較好，抗沖能力強，施工期間防洪堤基礎開挖至巖石處，基礎穩(wěn)定，施工過程采用鋼加工模板，跳倉進行澆筑，防洪堤成型效果好，整體性大大提高，經(jīng)過幾年的洪水沖刷，未出現(xiàn)基礎懸空及垮塌情況。

4.3 方案選擇

從現(xiàn)有河道情況、堤防運行情況、堤防工程基本功能和對城市景觀相協(xié)調的角度出發(fā)，并對原有防洪堤設計方案進行優(yōu)化后，最近幾年，多選擇混凝土重力式結構防洪堤設計方案。

5 結語

通過多年堤防工程運行，結合新技術、新要求等，總結經(jīng)驗，對適合本地區(qū)的防洪工程設計方案進行優(yōu)化，對于今后的工程建設盡可能做到經(jīng)濟合理、節(jié)省投資、美化環(huán)境、城市防洪規(guī)劃與城市發(fā)展規(guī)劃協(xié)調統(tǒng)一[3]。

從多年堤防運行情況來看，今后縣城地段設計方案趨向于重力式防洪結構，并加強了基礎部分的防沖設計，材料選擇混凝土、拋石混凝土或鋼筋混凝土形式，能有效應對隆暢河河道行洪中出現(xiàn)的各種情況。

隨著人們對防洪工作認識的深入，政府對防洪工程建設投入不斷增加，經(jīng)過多年的建設，有效防止了洪澇災害，減少了水土流失，保護了肅南縣城區(qū)及居民的生命財產(chǎn)安全，肅南縣防洪系統(tǒng)的不斷完善將進一步促進當?shù)厣鐣?jīng)濟又好又快發(fā)展。