曉夏街流域溶蝕洼地洪澇治理方案初步研究

唐利華

（湖南三禹工程管理有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410114）

湖南省郴州市宜章縣黃沙鎮(zhèn)曉夏街為一盲谷，地形四周為山崗，中間為盆地，僅在黃沙鎮(zhèn)曉夏街李家灣有2 處落水洞口。曉夏街河與其支流黃沙河流經(jīng)曉夏街澇區(qū)，通過(guò)李家灣落水洞口流入地下落水溶洞。在沙壩村溶洞口露出，匯入南花溪。

曉夏街河集雨面積73.3 km2。澇區(qū)雨洪均經(jīng)落水溶洞排至南花溪，由于曉夏街河落水溶洞泄洪能力不足，曉夏街河流域發(fā)生暴雨后，曉夏街、校場(chǎng)坪附近汪洋一片、莊稼和農(nóng)田受淹嚴(yán)重。

1 澇區(qū)流域情況

曉夏街河屬于南花溪一級(jí)支流，武江二級(jí)支流，發(fā)源于廣東省連州大路邊鎮(zhèn)鴨公塘，曉夏街河在黃沙鎮(zhèn)李家灣下游流入地下溶洞，經(jīng)地下暗河，于宜章縣天塘鄉(xiāng)龍江口村匯入南花溪，流域面積為73.3 km2。黃沙河是曉夏街河的一級(jí)支流，發(fā)源于宜章縣黃沙鎮(zhèn)新岔村牛婆坳，黃沙河集雨面積為34.6 km2。在黃沙鎮(zhèn)李家灣匯入曉夏街河。曉夏街河澇區(qū)內(nèi)有曉夏街、校場(chǎng)坪、堡城、蔡家、大黃家、五甲6 個(gè)行政村，總?cè)丝?0 337 人，區(qū)內(nèi)耕地總面積9 659 畝。澇區(qū)規(guī)模及范圍見(jiàn)圖1。

圖1 曉夏街河流域水系及技術(shù)方案比選圖

2 洪澇災(zāi)害情況及形成原因

2.1 洪澇災(zāi)害情況

黃沙鎮(zhèn)在新中國(guó)成立以后發(fā)生大洪水的年份有：1961、1968、1973、1976、1985、1987、1992、1994、1995、1999、2006 年，其中以1992 年“5·6”洪災(zāi)，1999“8·13”洪災(zāi)、2006“7·15”洪災(zāi)損失最為嚴(yán)重。2006“7·15”特大洪災(zāi)，房屋倒塌58 間，因?yàn)?zāi)死亡7 人，莊稼顆粒無(wú)收，洪災(zāi)最高洪水位為269.04 m。當(dāng)?shù)乩习傩沼芯涿裰{：“曉夏街一年水淹三次禾”，形象地說(shuō)明了曉夏街民眾面對(duì)洪澇災(zāi)害的痛恨和無(wú)奈。

2.2 洪澇災(zāi)害形成的原因

根據(jù)水文氣象和地形條件分析，造成澇災(zāi)的主要原因有：

1）現(xiàn)有落水溶洞泄洪能力小，曉夏街落水溶洞局部地段斷面狹窄，彎曲，致使泄洪流量過(guò)小。澇區(qū)部分垃圾滯留在落水洞中，加上澇區(qū)部分泥沙淤積落水洞內(nèi)，排水更為不暢，加劇內(nèi)澇。

2）曉夏街內(nèi)澇區(qū)集雨面積較大，汛期澇區(qū)降雨豐富，曉夏街澇區(qū)集雨面積達(dá)73.3 km2，澇區(qū)遭遇暴雨時(shí)，洪水流量大，澇區(qū)無(wú)法及時(shí)排水，造成嚴(yán)重內(nèi)澇。

3）澇區(qū)內(nèi)蓄洪滯洪容積小，從1/10 000 地形圖測(cè)量計(jì)算得知，265 m 高程以下蓄洪容積為105 萬(wàn)m3，24 h 暴雨值為60 mm 時(shí)對(duì)應(yīng)的洪量153 萬(wàn)m3，10 年一遇設(shè)計(jì)洪量667 萬(wàn)m3。澇區(qū)內(nèi)蓄洪容積小也是造成嚴(yán)重內(nèi)澇的重要原因。

4）加上連年的水土流失，廢棄物等不斷阻塞，落水溶洞泄洪能力逐年降低，同時(shí)澇區(qū)排澇配套設(shè)施不全，無(wú)法滿足區(qū)域排澇要求。

3 落水洞泄洪能力復(fù)核及澇區(qū)治理思路

3.1 落水洞泄洪能力復(fù)核

目前，曉夏街澇區(qū)主要有兩個(gè)比較大的落水溶洞泄洪，曉夏街河和黃沙河上各有一處溶洞入口。曉夏街河溶洞入口與黃沙河溶洞入口相距110 m，黃沙河經(jīng)地下溶洞匯入曉夏街河。曉夏街河經(jīng)地下落水溶洞排至南花溪，這些落水洞都具備有一定的排水能力。黃沙鎮(zhèn)根據(jù)曉夏街洪澇情況，結(jié)合宜章和黃沙溪?dú)庀笳練庀筚Y料，當(dāng)曉夏街河流域遭遇24 h 暴雨值大于60 mm時(shí)，曉夏街片區(qū)發(fā)生內(nèi)澇。說(shuō)明落水溶洞泄洪能力僅能通過(guò)相當(dāng)于區(qū)域發(fā)生24 h 暴雨值60 mm 時(shí)產(chǎn)生的洪峰流量。因此，需計(jì)算24 h 暴雨值60 mm 時(shí)對(duì)應(yīng)的洪峰流量，同時(shí)復(fù)核本區(qū)域10 年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量。

曉夏街河干流上游建有黃沙溪水庫(kù)（中型水庫(kù)），該水庫(kù)預(yù)留防洪庫(kù)容，水庫(kù)對(duì)流域洪水調(diào)蓄作用較大。根據(jù)黃沙溪水庫(kù)防汛調(diào)度，在發(fā)生10 年一遇的暴雨情況下，水庫(kù)不泄洪。因此在計(jì)算曉夏街河落水溶洞設(shè)計(jì)洪水及排澇流量時(shí)，僅考慮黃沙溪水庫(kù)大壩至落水溶洞口區(qū)間集雨面積產(chǎn)生的洪水。

曉夏街流域?qū)贌o(wú)資料地區(qū)，曉夏街流域設(shè)計(jì)洪水采用《湖南省暴雨查算手冊(cè)》推算。經(jīng)計(jì)算，曉夏街河24 h 暴雨值60 mm 時(shí)對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)洪水流量為35.79 m3/s，即現(xiàn)有落水溶洞泄洪能力約為35.79 m3/s，洪量153 萬(wàn)m3。曉夏街河10 年一遇設(shè)計(jì)洪水峰流量為203.2 m3/s，洪量667 萬(wàn)m3。

通過(guò)計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析，曉夏街現(xiàn)有的落水溶洞泄洪能力遠(yuǎn)小于10 年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量，這是造成曉夏街嚴(yán)重內(nèi)澇的原因。

3.2 澇區(qū)治理總體思路

根據(jù)曉夏街澇區(qū)下游及左右岸三面環(huán)山，上游雨洪無(wú)法順暢排走的特點(diǎn)，需新建排澇工程體系，根治曉夏街澇災(zāi)。通過(guò)新建排澇設(shè)施，排除超過(guò)落水洞泄洪能力的澇水流量。新建排澇工程的排水流量為澇區(qū)設(shè)計(jì)排澇流量扣除落水洞的泄洪流量。

根據(jù)洪澇災(zāi)害現(xiàn)狀，以及現(xiàn)場(chǎng)勘查的地形、地質(zhì)情況，排水措施有：一是將原落水洞行洪通道擴(kuò)卡拓寬，將澇水通過(guò)原路徑排除。二是保留落水洞行洪通道，再開(kāi)鑿一條泄水路線（新開(kāi)排澇明渠、暗涵及排澇隧洞等），把澇水引到下游南花溪。這兩個(gè)方案都可降低澇水位，減少淹沒(méi)面積，縮短洪澇歷時(shí)。

3.3 澇區(qū)排澇流量計(jì)算

根據(jù)實(shí)地調(diào)查，曉夏街河和黃沙河上均有溶洞入口，洞口互通互連，曉夏街干流溶洞進(jìn)口十分狹窄，洞口洞徑僅為1.2 m，支流黃沙河上溶洞稍微大點(diǎn)，洞口寬約1.8 m，高約1.8 m。曉夏街干流溶洞進(jìn)口東側(cè)50 m也有個(gè)洞口，寬約1.5 m，高約1.2 m，洞口位置較高，高程為266.10 m 左右。這幾個(gè)洞口是澇區(qū)最低點(diǎn)，曉夏街流域洪水經(jīng)這些洞口進(jìn)入落水洞。經(jīng)實(shí)地查勘，澇區(qū)沒(méi)有坑塘等設(shè)施蓄滯澇水，因此不再考慮曉夏街澇區(qū)的澇蓄能力。

根據(jù)排水需要，計(jì)算曉夏街澇區(qū)設(shè)計(jì)排澇流量。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50288），排澇標(biāo)準(zhǔn)為5 年一遇24 h 暴雨24 h 排至耐淹深度。

排澇流量根據(jù)下面的公式計(jì)算：Qp=（F×H24面×0.8）/（t×86 400×1 000）

通過(guò)計(jì)算，曉夏街澇區(qū)5 年一遇設(shè)計(jì)排澇流量為77.12 m3/s。

現(xiàn)有落水溶洞泄洪能力為35.79 m3/s，曉夏街澇區(qū)設(shè)計(jì)排澇流量為77.12 m3/s，超過(guò)澇區(qū)落水溶洞泄洪能力的這部分澇水流量由新建排澇設(shè)施排出。因此，新建排澇設(shè)施設(shè)計(jì)排澇流量為41.33 m3/s。

4 洪澇災(zāi)害治理方案及措施

4.1 排洪治澇方案分析論證

根據(jù)曉夏街澇區(qū)的地形、地質(zhì)及人居環(huán)境條件擬定3 個(gè)治澇措施比選方案：

方案一：在曉夏街澇區(qū)上游新開(kāi)撇洪明渠6.5 km，撇洪明渠路線沿堡城——五甲——花園——石山背——南花溪布置。該線路繞過(guò)澇區(qū)，穿越107 國(guó)道和黃莽公路后，通過(guò)石山背附近的溝道，將澇區(qū)澇水排至南花溪。

方案二：新開(kāi)明渠、暗涵和排澇隧洞將澇區(qū)澇水排至南花溪。該方案新建明渠320 m，暗涵77 m，隧洞1 256 m。

方案三：拓寬落水洞進(jìn)出口狹窄處，將落水溶洞進(jìn)口寬敞段和出口寬敞段擴(kuò)寬，同時(shí)新開(kāi)隧洞連接進(jìn)口和出口寬敞段。擴(kuò)寬落水洞進(jìn)口段310 m，擴(kuò)寬落水洞出口段400 m，拓寬后的落水洞進(jìn)出口通過(guò)新開(kāi)隧洞連接，新開(kāi)隧洞長(zhǎng)1 200 m。同時(shí)在落水洞出口拆除重建電站引水壩1 座。

經(jīng)比較，方案一撇洪明渠方案需通過(guò)村鎮(zhèn)居民區(qū)，明渠線路長(zhǎng)，渠道開(kāi)挖斷面較大，需占用大量的土地，同時(shí)需穿越宜連高速、107 國(guó)道及黃莽公路。該方案投資巨大，占地多，施工及協(xié)調(diào)難度也大。

方案二進(jìn)口入裸露的巖層比較完整，無(wú)破碎帶現(xiàn)象，隧洞成洞地質(zhì)條件相對(duì)較好，施工出渣運(yùn)輸方便，堆放渣場(chǎng)近。在施工期間下雨，不會(huì)影響施工，也不影響排洪。但方案二明渠開(kāi)挖需征用工程永久占地4.5畝，占地全部為荒地（因長(zhǎng)期受澇災(zāi)無(wú)法耕種）。該方案雖有少量征地，但均為荒地。該方案地質(zhì)條件好，施工條件好。

方案三無(wú)永久征地，工程征地全部為臨時(shí)征地。該方案存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：①落水溶洞蜿蜒曲折，寬窄不一，施工風(fēng)險(xiǎn)高，施工機(jī)械運(yùn)行困難，施工出渣較困難。②澇區(qū)排澇設(shè)施施工時(shí)無(wú)法安排其他導(dǎo)流方案，施工期洪水需由落水洞導(dǎo)流，施工中產(chǎn)生的松散渣料容易淤堵落水洞。③新開(kāi)隧洞靠近泄洪溶洞，施工期間一旦下大雨，施工作業(yè)面容易被淹沒(méi)，對(duì)施工場(chǎng)地造成極大的破壞，影響工程施工進(jìn)度。④澇區(qū)出露地層為碳酸鹽類巖石，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，該洞線隧洞施工時(shí)容易遇到溶洞、涌水等不良地質(zhì)情況。⑤落水洞出口建有一座小水電站，該方案需在落水洞出口處拆除重建水電站引水壩1 處，這將給工程建設(shè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)糾紛和社會(huì)不穩(wěn)定因素。該方案雖無(wú)永久征地，但施工技術(shù)難度大，施工導(dǎo)流布置有難度，地質(zhì)條件復(fù)雜，施工風(fēng)險(xiǎn)高。

4.2 總體布置方案選定

經(jīng)過(guò)對(duì)3 個(gè)方案的方案布置、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、施工及社會(huì)影響等方面進(jìn)行比較，結(jié)合選定的排澇工程線路的地質(zhì)地形情況，將方案二作為推薦方案。

4.3 工程治理措施

根據(jù)確定的排洪治澇方案，需新開(kāi)排澇明渠、暗涵和隧洞。工程擬在溶洞入口前新開(kāi)排澇明渠，明渠長(zhǎng)320 m。排澇明渠末端連接暗涵，暗涵全長(zhǎng)77 m。暗涵連接排澇隧洞，隧洞全長(zhǎng)1 256 m，隧洞出口設(shè)置消能防沖設(shè)施。工程實(shí)施后，將區(qū)內(nèi)澇水引到新建明渠，再?gòu)陌岛?、隧洞排入南花溪?/p>

4.4 投資效益

曉夏街防洪排澇工程，工程總投資約800 萬(wàn)元。工程實(shí)施后，曉夏街澇區(qū)治澇能力由現(xiàn)狀1 年一遇提高到5 年一遇，將大大減輕防洪治澇負(fù)擔(dān)，有利于社會(huì)正常持續(xù)的發(fā)展。根據(jù)歷次洪澇災(zāi)損失情況及參考有關(guān)資料，測(cè)算本工程多年平均防洪排澇效益可達(dá)85 萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)與建議

黃沙鎮(zhèn)曉夏街溶蝕洼地通過(guò)修建上述排洪治澇設(shè)施，可根治曉夏街溶蝕洼地洪澇災(zāi)害，提高區(qū)域排澇標(biāo)準(zhǔn)，確保區(qū)域滿足生活和生產(chǎn)的基本要求，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施非常有必要。通過(guò)曉夏街澇區(qū)的形成原因分析、治理方案論證和治理措施的布置，為溶蝕洼地地區(qū)的防洪治澇積累治理經(jīng)驗(yàn)。建議項(xiàng)目實(shí)施后，及時(shí)制定超標(biāo)準(zhǔn)洪水應(yīng)急措施，曉夏街澇區(qū)應(yīng)急措施主要依靠非工程措施來(lái)解決：一是建立指揮系統(tǒng)；二是做好防洪治澇預(yù)案，做好防災(zāi)減災(zāi)、撤退轉(zhuǎn)移安置工作。實(shí)施后,建議重新核定上游黃沙溪水庫(kù)的防汛水位、警戒水位等特征水位。