南汀河干流孟定壩段防洪治理分析

李燕娟，李榮忠

(云南省臨滄市水利水電勘測設(shè)計研究院，云南 臨翔 677099)

1 工程概況

南汀河屬怒江流域南汀河水系的一級支流，位于云南省臨滄市境內(nèi)中部，是臨滄市最大的一條出境國際河流，流經(jīng)臨滄市臨翔區(qū)、云縣、永德、鎮(zhèn)康、滄源、耿馬5縣1區(qū)，干流在境內(nèi)全長264.2km，境內(nèi)流域面積8097km2，占臨滄市國土面積的33.1%，南汀河流經(jīng)區(qū)域是臨滄市最主要糧油基地。南汀河孟定壩段屬耿馬傣族、佤族自治縣，位于南汀河干流下游，是一個受其侵蝕并堆積而成的沖積型寬谷盆地，四面被山丘環(huán)繞，南汀河從東北流向西南并穿過整個壩區(qū)，處于北回歸線附近，屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，日照長、常年無霜。壩內(nèi)常住人口11.71萬人，平均海拔500m，壩區(qū)坡度在8°以內(nèi)的土地面積為13.37萬畝，壩內(nèi)土地資源、生物資源、水資源、氣候條件優(yōu)越，是臨滄市糧食、橡膠、咖啡等經(jīng)濟作物的主產(chǎn)區(qū)，是支撐臨滄市孟定邊境貿(mào)易合作區(qū)的“動脈”。

但南汀河孟定壩區(qū)堤防工程建設(shè)滯后，防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，導(dǎo)致災(zāi)害損失日趨加重，總體呈現(xiàn)3年一小災(zāi)，5年一大災(zāi)的不利局面。據(jù)統(tǒng)計，建國以來就有12年發(fā)生大洪水，造成孟定壩人員傷亡和財產(chǎn)損失巨大。其中“98洪水”造成孟定壩1400戶7000人受災(zāi)，直接經(jīng)濟損失達22040萬元；2007年“7.20”特大洪水造成孟定壩3.18萬群眾受災(zāi)，3.2萬畝農(nóng)田被淹，淹沒時間長達7天之久，最大淹沒水深達4.5m，3216名群眾被洪水圍困，直接經(jīng)濟損失2.316億元。洪水嚴(yán)重威脅著當(dāng)?shù)厝嗣袢罕娚敭a(chǎn)安全，影響邊疆的穩(wěn)定和社會的發(fā)展。由于洪災(zāi)頻繁、損失巨大，南汀河孟定壩段治河防洪工程歷來受到了省市有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的高度重視。早在1996年云南省政府扶貧現(xiàn)場辦公會在臨滄召開，明確了南汀河開發(fā)、治理、保護的重要性和必要性及實施的緊迫性，提出“全面啟動治理、保護和開發(fā)南汀河流域”的跨世紀(jì)工程。1997年省政府批準(zhǔn)南汀河流域整治規(guī)劃，1999年南汀河干流孟定壩段治河防洪工程立項，同意治理南汀河干流孟定壩段河道長31.6km，分期實施，10年完成。批準(zhǔn)工程概算總投資20803萬元，防洪標(biāo)準(zhǔn)10年一遇。孟定壩的防洪治理作為南汀河流域全面治理的啟動項目，整個南汀河孟定壩段河道治理工作從2000年開始至2011年基本完成規(guī)劃治理31.6km的建設(shè)任務(wù)，共分為5期進行整治。工程實施后，南汀河孟定壩段河道防洪標(biāo)準(zhǔn)已系統(tǒng)提高到10年一遇，實現(xiàn)了保護農(nóng)田7萬多畝，保護沿河兩岸2.2萬人，項目區(qū)人民群眾生命財產(chǎn)得以保障。

2 關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容

2.1 工程基本條件

南汀河孟定段從姑老河水文站至南汀河大橋斷面，長38.6km，徑流面積從4185km2增加到7986km2，多年平均洪峰流量577～1300m3/s，10年一遇設(shè)計洪峰流量891～1290m3/s，20年一遇洪峰流量1040～2270m3/s。據(jù)觀測資料分析，孟定壩泥沙含量有逐年增加的趨勢，從20世紀(jì)60年代1.18kg/m3增至3.73kg/m3，多年平均輸沙量從546萬t增至1094萬t。懸移質(zhì)泥沙粒徑枯季在0.002～0.791mm之間，平均粒徑為0.086mm。汛期在0.002～0.791mm之間，平均粒徑為0.073mm。河床質(zhì)粒徑在0.008～9.5mm之間，枯水期中值粒徑0.135mm，平均粒徑為0.227mm，個別粒徑達20mm。

孟定壩為沖積盆地，河床堆積作用十分強烈，河堤基礎(chǔ)為松散沙質(zhì)，淤積層深厚，抗沖刷能力低，屬河流沖積地貌。孟定壩南汀河地形平坦、自然河岸低，地層巖性復(fù)雜，構(gòu)造發(fā)育，工程地質(zhì)條件差，干流河床為沉積的沖洪積層，在10m深度范圍內(nèi)無強度較高、耐沖刷的堅硬巖組，表層5m以上屬粉細砂、中細砂、粉砂和含礫中砂層、砂質(zhì)壤土層，承載力低、松散、局部軟弱，易被沖刷和淘蝕，不能滿足河堤堤基的要求；5m以下礫中粗砂土、砂卵礫石層，承載力一般較高，摩擦角較大，根據(jù)原位測試指標(biāo)，可作基礎(chǔ)持力層，堤基置于卵礫砂層上，開挖清基工程量較大。

2.2 治理原則

南汀河干流防洪治理的總原則是“上堵，中固，下排”。上堵即對河道上游及支流采取生物措施及部分工程措施，減少水土流失，減小中下游主河槽的淤積，從而提高防洪能力。中固是對河勢較平緩段(壩區(qū)段)筑堤束水，使洪水從主河道安全通過，以堤防工程建設(shè)為主。下排是以切除畸彎，清除河中阻水障隘物，擴寬過水?dāng)嗝妫龃笙滦沽髁?。孟定壩南汀河治理原則為“穩(wěn)定主槽，加固河堤，以泄為主”。在治理措施上采取守點顧線，自上而下，逐段治理，因地制宜，就地取材；采用多種治理方法和堤防結(jié)構(gòu)形式進行綜合治理。

2.3 河道治理方案分析

2.3.1河床演變及沖淤變化分析

從調(diào)查歷史資料和近幾十年河道演變分析，孟定壩南汀河主槽改道頻繁，其變化過程符合一般沖淤河流在自然條件下的變化規(guī)律，是水流與河床通過河道的輸沙能力自動調(diào)整的過程，河床泥沙的沖淤不平衡是南汀河演變、改道的主要原因。根據(jù)河道特性、水沙條件及河床演變分的分析得出如下結(jié)論。

(1)孟定壩南汀河河道水沙時空分布極不均勻，洪枯流量變幅大，洪水變差系數(shù)大，中水以上流量持續(xù)時間短；多年平均含泥量及輸沙量增長較快，河床逐年淤積，上游來沙與輸沙能力比大于1，河床淤積嚴(yán)重。

(2)孟定壩南汀河河道組成物質(zhì)較細，河道穩(wěn)定性極差，泥沙沖淤極不平衡，河身寬淺，水流散亂，主槽經(jīng)常變動，擺動速度及幅度均較大，無固定深槽，泥沙淤積嚴(yán)重，河岸抗沖刷能力低，極易發(fā)生沖刷展寬，河道縱橫向均不穩(wěn)定，是一條散亂型河道。

(3)堤防工程布置應(yīng)充分考慮上游來水來沙的影響，堤距的選擇應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗟匾赃m應(yīng)上游來泥帶來的沖淤變化，確保堤防工程及河道行洪的安全。

(4)孟定壩南汀河河道穩(wěn)定性極差，河床曾多次在此處變遷，河道發(fā)生改道，河堤基礎(chǔ)差，河床抗沖能力低，分析該段河道動力軸線走向，選定河道治導(dǎo)線，充分利用天然河道的各節(jié)點，采取相應(yīng)工程措施控制河勢，重視做好堤防工程的防沖防淘設(shè)計，增強河道的抗沖性和穩(wěn)定性。

2.3.2治導(dǎo)線確定

南汀河孟定壩干流河道經(jīng)過多次河床演變、改道，目前河道走向多靠右岸山腳走，河道直段或畸彎段相對較少，河相關(guān)系比較良好，從多次實測河道地形圖看，南汀河主槽河道每年都在擺動，局部河道分叉，但總的河道走向沒有發(fā)生大的變化，說明經(jīng)過歷年的河道自動調(diào)整，河床對來水來沙的自我適應(yīng)、不斷塑造，現(xiàn)狀河道的走向、河底縱坡、河道彎度等河相關(guān)系符合該段河道的河道沖淤演變規(guī)律，基本能滿足該段河道的輸水、輸沙及河道動力軸線的要求，河床治導(dǎo)線相對穩(wěn)定。治導(dǎo)線走向遵循天然河道走向，局部彎道及河床寬度不足的地段適當(dāng)調(diào)整，河床縱坡不做大的調(diào)整。

2.3.3堤型結(jié)構(gòu)研究

針對南汀河孟定壩干流河床“沙淤厚、沖刷強”的實際，根據(jù)歷年治理南汀河的實踐經(jīng)驗及河堤基礎(chǔ)和河道沖淤變化的分析結(jié)論，孟定壩堤防工程在設(shè)施布局及堤型結(jié)構(gòu)方面進行了探索創(chuàng)新，提出“生態(tài)治河、寬河筑堤”的理念，采用柔性河堤結(jié)構(gòu)型式治理，河道斷面采用主槽、邊灘的復(fù)式斷面形式。

設(shè)計在漿砌石重力式擋土墻固槽、M7.5漿砌石重力階梯式擋土墻固槽、仰斜(臥)式現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)護坡(坡腳設(shè)齒墻)、鋼筋網(wǎng)堆石(分坡式及直墻)、混凝土鉸接式護坡、護底，C25混凝土鉸接式護坡、護底等多種方案經(jīng)適應(yīng)性、可靠性、水生態(tài)環(huán)境、施工、占地及工程造價進行綜合比較，最終確定以鋼筋石籠或小雞嘴壩固腳、拋石堤固槽、土堤防洪的河堤結(jié)構(gòu)型式(其中河道斷面根據(jù)實際情況又分設(shè)邊灘及不設(shè)邊灘2種)。

(1)淹沒式透水拋(堆)毛石挑水壩護岸。此種挑水壩能起到緩沖落淤而不對主流流態(tài)、流向形成太大的影響，經(jīng)分析計算結(jié)合孟定實際，挑水壩挑水角度為20°～22°，在設(shè)計中針對不同斷面的河勢情況，在丁壩的形式上采用圓頭丁壩、拐頭丁壩、斜線壩進行有機的組合，組成丁壩群，以達到緩沖落淤，防沖固槽的目的。3種形式的優(yōu)缺點分析如下：圓頭壩具有能適應(yīng)各種來流情況，施工簡單，但具有對河勢控制能力差，壩下游回流大的特點；拐頭壩送流條件好，壩下回流小，但對來水流態(tài)、流向有更嚴(yán)格的要求，同時有壩上游回流大的特點；斜線壩的優(yōu)缺點介于二者之間，故設(shè)計在丁壩群上游用圓頭壩，中間多用斜線壩，而下游則用拐頭壩，同時用竹木樁作基礎(chǔ)處理，鋼筋石籠固腳。

(2)淹沒式拋(堆)毛石逆丁壩(上挑式丁壩)。此種結(jié)構(gòu)形式在水流漫越丁壩后，在丁壩后產(chǎn)生水平軸的螺旋流，其方向直指河岸，因此能將泥沙帶向河岸，發(fā)生淤積，有利于防止沖刷，保護堤腳，故此，在轉(zhuǎn)彎角度大、半徑小的凹岸采用此種結(jié)構(gòu)型式進行防沖固槽護岸。

(3)拋(堆)毛石順?biāo)畨巍Ｔ谵D(zhuǎn)彎偏急的凹岸和右岸寨子邊段，由于防護對象的重要性及寨子靠河邊，順?biāo)逃欣谄巾標(biāo)?、?jié)省土地。

(4)拋(堆)石直丁壩。主要用于邊灘，在邊灘上每300m左右設(shè)一道土心墻拋(堆)石直丁壩以防水流在邊灘上形成高速水流沖刷土堤腳。

(5)小雞嘴壩。此種壩型基本為潛壩，多用于固腳，作用為防沖防坍塌，確保村寨及農(nóng)田地的安全，在一期工程南里段中采用較多，固腳效果特別明顯。

(6)生物措施固槽。在右岸保護對象不太重要的地段，擬用推土筑堤達多年平均洪水位高程，后植樹固槽的形式達到防洪目的。

3 存在不足

在當(dāng)時的歷史、社會經(jīng)濟條件下，南汀河孟定段治理工程治導(dǎo)線的選定、堤防工程布置，堤型結(jié)構(gòu)型式的確定等方面取得了成功，對孟定壩的防洪安全作出了巨大貢獻。但隨著國家對生態(tài)文明建設(shè)要求提高，河道治理要堅持生態(tài)優(yōu)先、系統(tǒng)治理，充分發(fā)揮河流的綜合功能，以滿足人民群眾日益增長的持續(xù)水安瀾、健康水生態(tài)、宜居水環(huán)境、先進水文化的需求，該工程設(shè)計在水生態(tài)、城市發(fā)展的協(xié)調(diào)性和新技術(shù)運用等方面還存在不足，建議在南汀河流域水生態(tài)修復(fù)整治項目(已列入市“十四五”水安全保障規(guī)劃重點項目)中予以系統(tǒng)完善。

(1)水生態(tài)、水文化的展示設(shè)計方面考慮不足。受歷史時期工程投資等方面的限制，治河工程設(shè)計注重防洪功能需求，對水生態(tài)保護與修復(fù)、水景觀、親水設(shè)施及當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土文化保護等需求設(shè)計不足。

(2)對經(jīng)濟社會發(fā)展預(yù)測及城市發(fā)展的協(xié)調(diào)性考慮不足。該項目開展前期設(shè)計工作時，尚未統(tǒng)一的孟定城鎮(zhèn)規(guī)劃，治河工程設(shè)計只注重防洪功能需求，與目前的孟定城鎮(zhèn)發(fā)展要求，特別是臨滄邊境經(jīng)濟合作區(qū)及現(xiàn)代化邊境小康村建設(shè)的發(fā)展定位需求存在差距。

(3)新技術(shù)、新工藝應(yīng)用不足。該項目設(shè)計年代相對較早，設(shè)計雖綜合考慮多種治理措施，但由于歷史條件、經(jīng)濟條件、邊疆地方政府及人民群眾對新材料，新工藝的接受能力等的限制，設(shè)計擬采用的如運用南汀河泥沙進行管袋吹填筑堤、石塊或混凝土塊串鋪蓋、混凝土聯(lián)鎖式護坡護岸防沖防淘技術(shù)等均無法運用到工程中。

(4)排澇放淤問題。南汀河孟定壩治河防洪設(shè)計時著重解決防洪安全問題，基本上按農(nóng)耕需求設(shè)置放澇放淤閘，但從后期運行情況分析，南汀河排澇是個重要問題，是孟定城鎮(zhèn)良好運行的關(guān)鍵，需在后續(xù)的南汀河流域綜合整治項目統(tǒng)籌規(guī)劃、妥善解決。

4 工程實施效果評價

南汀河干流孟定壩段自1998年正式開工啟動建設(shè)，一期工程先做孟定壩入口南里段及壩尾響水疏浚工程，二、三期工程接南里段向下游逐段治理，按照批復(fù)資金下達情況已完成河道治理干流26.142km，實施后，汛期洪水下泄速度明顯加快。工程已經(jīng)歷多年洪水考驗，特別經(jīng)受了2007年“7·20”、2010年“6·21”、2014年“7·22”特大洪水考驗，汛期過后，堤壩安然無恙，說明已建堤防工程已具備了抵御10年一遇洪水的能力，項目區(qū)內(nèi)形成了較為完整的防洪體系，多次避免了災(zāi)情的發(fā)生，使土地資源得到合理開發(fā)利用，土地價值增高，當(dāng)?shù)厝罕姷慕?jīng)濟收入有了明顯提高，最為顯著的是項目區(qū)人民群眾安居樂業(yè)，呈現(xiàn)出經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展的趨勢。據(jù)不完全統(tǒng)計，1999—2020年的20多年間，一期、二期、三期堤防防洪減災(zāi)減少經(jīng)濟損失約1.7億元，實現(xiàn)了保護7.668萬畝農(nóng)田，墾復(fù)2.9566萬畝，保護沿河兩岸2.2萬人的顯著效益，對維護邊疆少數(shù)民族地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，政治穩(wěn)定，邊貿(mào)繁榮作用顯著。

項目區(qū)工程措施和生物措施結(jié)合實施，使生態(tài)環(huán)境也得到較大改善，特別是水土保持措施的實施，在堤上、堤后和淤灘中種植竹子、金合歡、柳樹、蘆葦?shù)戎参?，長勢良好，已逐步形成了孟定壩一道亮麗的風(fēng)景線，為今后孟定發(fā)展及南汀河自然景區(qū)的建立奠定了堅實基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

南汀河孟定壩段堤基處理難以達到基巖及砂卵礫石層的基礎(chǔ)持力層，大部份河堤基礎(chǔ)置于中、細砂層上，抗沖刷能力極低，設(shè)計總結(jié)歷年治河成敗經(jīng)驗，采用柔性河堤結(jié)構(gòu)型式治理，選擇適應(yīng)河床沖刷變形的“散體”順?biāo)绦秃筒贾煤侠淼摹岸巍?、“雞嘴壩”消能分流措施，施工簡單、投資節(jié)省，是符合河道實際的有效治河防洪工程措施。該工程實施后已歷經(jīng)數(shù)次洪水考驗，具備了抵御10年一遇洪水的能力。但圍繞新時期生態(tài)優(yōu)先、系統(tǒng)治理的治河理念要求，該項目設(shè)計在水生態(tài)和排澇等方面還存在不足，需在后期的南汀河流域水生態(tài)修復(fù)整治項目中進一步系統(tǒng)完善。