米脂縣鎮(zhèn)川溝防洪工程建設(shè)方案初探

趙 琴（米脂縣水利工作隊 陜西 米脂 718100）

1 概況

米脂縣位于陜西省北部東側(cè)，榆林市中部，無定河中游，土地總面積1212 km2。境內(nèi)地形屬黃土高原丘陵溝壑區(qū)，地勢呈東西高、中間低，平均海拔1049m。全縣轄3鎮(zhèn)、12鄉(xiāng)、396個村民委員會。總?cè)丝?1.6萬，農(nóng)業(yè)人口占89.4%，總面積1212km2。

擬建的鎮(zhèn)川溝防洪工程位于米脂縣北部，距離縣城約18km。鎮(zhèn)川溝發(fā)源于榆陽區(qū)宣梁，在米脂縣鎮(zhèn)川鎮(zhèn)自北向南匯入無定河。鎮(zhèn)川溝隸屬黃河水系無定河左岸一級支流，流域面積287km2，該河流經(jīng)榆陽區(qū)、米脂兩縣地，主溝長40km。李家站鄉(xiāng)段防洪工程涉及米脂縣李家站鄉(xiāng)的4個行政村，本次設(shè)計河段主要位于李家站鄉(xiāng)境內(nèi)，保護人口0.21萬人，農(nóng)田1.13萬畝。

2 鎮(zhèn)川溝河道現(xiàn)狀及防洪問題

2.1 河道現(xiàn)狀

鎮(zhèn)川溝李家站鄉(xiāng)段受季風氣候影響以及其特殊的自然地理條件，洪澇災(zāi)害一直是沿岸人民的心腹大患?，F(xiàn)有河道基本已形成溝槽，多處有基巖出露，河道未設(shè)置任何堤防工程，部分河床兩岸淘涮嚴重，對李站鄉(xiāng)4個自然村（孫渠村、亢渠村、李家站村、史家坬村）的防洪安全構(gòu)成嚴重威脅。

2.2 防洪存在的主要問題

根據(jù)現(xiàn)場踏勘和實地測量，鎮(zhèn)川溝李站鄉(xiāng)段處于無設(shè)防狀態(tài)。堤防為自然堤岸，未進行防洪治理，河道主要存在以下問題：

（1）河道為天然河道，沿河口糧田多暴露在洪水威脅之下。河道兩岸分布有農(nóng)田及村莊，部分農(nóng)田與河底高差不足3m，不能滿足10年一遇的洪水要求。據(jù)測算，當鎮(zhèn)川溝李站鄉(xiāng)段發(fā)生10年一遇洪水時，淹沒農(nóng)田700畝以上，淹沒房屋260m2。

（2）隨著新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃的提出和村鎮(zhèn)人口、經(jīng)濟的不斷發(fā)展，該河段的防洪問題日益突出，因此對鎮(zhèn)川溝重點段河道進行防洪治理顯得尤為重要。但由于米脂縣屬傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)縣，地方財力有限，對河道治理的投入遠不能滿足鎮(zhèn)川溝防洪工程的需要，沿河居民和農(nóng)田防洪保護設(shè)施基本處于空白狀態(tài)。

（3）經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，現(xiàn)狀主河槽較窄，灘面裸露，雜草叢生，河道內(nèi)亂堆、亂種現(xiàn)象嚴重，與鄉(xiāng)鎮(zhèn)環(huán)境的改善和發(fā)展要求很不適應(yīng)，嚴重影響了米脂縣李站鄉(xiāng)的整體形象，制約著當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。

綜上所述，鎮(zhèn)川溝李站鄉(xiāng)沿岸單位、居民及農(nóng)田存在著很大的安全隱患，嚴重威脅著人民群眾的生命和財產(chǎn)安全。為了促進李站鄉(xiāng)的經(jīng)濟穩(wěn)步、持續(xù)發(fā)展，提升旅游經(jīng)濟，整合土地資源，同時，落實好國家關(guān)于中小河流治理建設(shè)精神，鎮(zhèn)川溝（李家站鄉(xiāng)段）治理工程是十分必要和迫切的。

3 水文

3.1 流域概況

鎮(zhèn)川溝發(fā)源于榆陽區(qū)宣梁，在米脂縣鎮(zhèn)川鎮(zhèn)匯入無定河。鎮(zhèn)川溝是黃河水系無定河左岸一級支流，流域面積287km2，主河道長37.8km，河道平均比降為7.91‰。從防洪安全角度考慮，本次選取亢渠村治理工程出口斷面（以下稱斷面A）、史家坬村治理工程進口斷面（以下稱斷面B）作為控制斷面，斷面A和斷面B的控制流域面積分別為93.0km2和176 km2，各斷面以上河長分別為19.2km、和23.6km，各斷面以上主河道比降分別為5.7‰和5.2‰。

3.2 氣候、氣象

表1 歷史大洪水記錄表

表2 工程區(qū)段典型斷面計算成果表

表3 沖刷深度計算成果表

鎮(zhèn)川溝流域地處內(nèi)陸，屬溫帶、半干旱帶大陸性季風氣候，氣候特點是：春季干旱多風，夏季炎熱干燥，秋季涼爽短促，冬季干冷漫長；多年平均降雨量451.6mm，降水主要集中在7月～9月，占全年降水量的64%。

3.3 徑流、泥沙

由于鎮(zhèn)川溝流域無實測水文資料，因此本次依據(jù)馬湖峪水文站為參證站推算鎮(zhèn)川溝控制斷面多年平均徑流量及輸沙量。馬湖峪流域面積為371 km2，徑流模數(shù)為 0.001m3/(s·km2)，流域輸沙模數(shù)為 2.01萬 t/km2。經(jīng)計算鎮(zhèn)川溝斷面A段控制區(qū)多年平均輸沙量為186.93萬t，鎮(zhèn)川溝斷面B段控制區(qū)多年平均輸沙量為353.76萬t。泥沙推懸比按10%估算，則鎮(zhèn)川溝斷面A段控制區(qū)年來沙量為18.7萬t，鎮(zhèn)川溝斷面B段控制區(qū)年來沙量為35.4萬t。

3.4 洪水

建國以來，鎮(zhèn)川溝流域遭受水災(zāi)達二十多次，其中以1954年、1956年、1959年、1970年、1964年、1978年、1994年七次為最。根據(jù)米脂縣水利局于2011年10月對上段馬家梁大橋和下段史家坬村橋附近的大洪水進行調(diào)查，推算得上述七次洪水的洪峰流量，并對歷次洪水進行排序，結(jié)果見表1。

由表1可知，自新中國成立以來六十年間，鎮(zhèn)川溝流域共發(fā)生七次大洪水，其中，1954年的洪水排序第六，因此可以初步將1954年洪水的重現(xiàn)期定為10年一遇洪水標準，與上述歷史調(diào)查洪水較為接近。綜上分析，本次從防洪安全角度出發(fā)，根據(jù)相近流域馬湖峪水文站資料，在1954年發(fā)生了10年一遇洪水，所以鎮(zhèn)川溝的設(shè)計洪水也按10年一遇計算，對采用臨近水文站實測糙率所推水面的的合理性，進行洪痕驗證。鎮(zhèn)川溝防洪工程10年一遇亢渠村段洪峰流量為378 m3/s，史家坬村段洪峰流量為578 m3/s。

3.5 地質(zhì)條件

鎮(zhèn)川溝河谷兩岸不對稱地發(fā)育一、二級階地，岸坡較陡。工程區(qū)位于鄂爾多斯臺向斜陜北坳陷的東部。基底基巖為一套巨厚的中生界河湖相巖系。地質(zhì)構(gòu)造簡單，褶皺、斷裂少見，屬構(gòu)造穩(wěn)定地區(qū)，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅵ度。

4 工程設(shè)計

按照確保安全、結(jié)構(gòu)合理、便于施工，有利維護、節(jié)約投資、因地制宜的原則進行堤防工程設(shè)計。

4.1 堤頂高程確定

根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-98）規(guī)定，堤頂高程應(yīng)按設(shè)計洪水位加堤頂超高確定，堤頂超高計算公式：

式中，Y——堤頂超高，m；

R——設(shè)計波浪爬高，m；

e——設(shè)計風壅增水高度，m；

A——安全加高，m。

本次設(shè)計洪水位采用10年一遇洪水位，堤防工程的級別按5級考慮，相應(yīng)安全加高A=0.5m。其中，各工程區(qū)段典型斷面計算結(jié)果如表2。

4.2 基礎(chǔ)沖刷深度確定

擋墻基礎(chǔ)的作用主要是支撐墻體和防止水流沖刷坡腳，基礎(chǔ)埋深應(yīng)依據(jù)設(shè)計沖刷深度和基底地層巖性綜合確定。本次設(shè)計段堤防全部為平順段，設(shè)計結(jié)合洪水水面線計算結(jié)果，進行臨水側(cè)坡腳的沖刷深度計算，結(jié)果及參數(shù)見表3。

由地質(zhì)報告知工程沿線局部巖層出露，整體巖層埋深較淺。當計算擋墻基底高程位于巖石層內(nèi)或者與巖石層相距小于1.0m時，清除巖石表層風化層，基礎(chǔ)直接做至基巖上，當計算擋墻基底高程與巖石層相距大于1.0m時，為節(jié)約投資，基礎(chǔ)做在現(xiàn)有地層內(nèi)。按此原則，本工程新建堤防擋墻基礎(chǔ)全部位于基巖上。

4.3 堤防及堤防橫斷面設(shè)計

結(jié)合實際地形情況，綜合各種因素考慮，本次設(shè)計防洪堤采用擋墻護岸形式。根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50286—98）關(guān)于擋土墻的計算要求及規(guī)定，在計算時，考慮墻體設(shè)排水孔，按正常運用條件和非常運用條件分別進行計算。在進行堤防斷面形式比較時，考慮了在滿足墻身強度、整體穩(wěn)定的情況下，盡量減小設(shè)計斷面，采用經(jīng)濟材料，本著安全、經(jīng)濟、合理的原則確定仰斜式擋土墻。因堤防高度大多數(shù)在7m以下，結(jié)合工程實際情況，從滿足穩(wěn)定要求的前提下盡量減少工程量的角度考慮，堤防和堤防均選用仰斜式漿砌石擋土墻。

仰斜式擋土墻基礎(chǔ)及堤身采用M7.5漿砌石砌筑，堤頂寬0.80m，前趾0.50m，迎水坡坡比為1:0.4，背水坡坡比為1:0.15；齒墻高度為1m。漿砌石砌體每隔15m設(shè)一道沉降縫，縫寬2cm，縫內(nèi)填充閉孔泡沫板，臨河側(cè)填充瀝青砂板條，填充深度20cm。在漿砌石砌體中埋設(shè)塑料排水管2排～3排，管徑50mm，由下向上第一排距河床0.5m，排距1.5m，孔距均為2.5m，呈梅花狀布置。排水管伸入土堤段長300mm，管端用無紡布包裹。

5 結(jié)語

鎮(zhèn)川溝李家站鄉(xiāng)段所屬流域內(nèi)無堤防和堤防，抗洪能力十分薄弱，一到洪水期水流滿槽，淹沒灘地，造成兩岸耕地坍塌，并危機沿河村莊。為此，米脂縣以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，以防洪治理工程為主要內(nèi)容，防洪工程與非工程措施相結(jié)合，堅持統(tǒng)籌、兼顧、考慮上下游、左右岸的協(xié)調(diào)發(fā)展，因地制宜。本次設(shè)計以農(nóng)田鄉(xiāng)村防洪為主要建設(shè)內(nèi)容，新建堤防防洪工程十處,總長4271m。工程的實施可提高鎮(zhèn)川溝溝兩岸的防洪能力，保護耕地和新增部分可耕地，對該區(qū)域的社會環(huán)境和自然環(huán)境改善具有顯著的促進作用。陜西水利