趙家河山洪溝治理實踐研究

邵云琦

（遼寧省水利水電勘察設計研究院 遼寧 沈陽 110006）

1 治理背景

南芬區位于遼寧省本溪市市區南部，全區面積617km2，人口8.78萬人。其東南部與本溪縣接壤，西部與遼陽市相鄰，位置優越，交通發達。趙家河發源于南芬區中部趙家村的高家街屯，總體由東流向西，先后流經郭家街道趙家村、南芬區城區，最終匯入太子河一級支流細河，趙家河河口以上集水面積39.5km2，河道長度13km，平均比降16.6‰。兩岸遍布民居，道路，耕地和工廠，隨著人口增長，臨河居民向河內填筑造地，一些單位也向河道內傾倒建筑垃圾和生活垃圾，嚴重縮窄河道行洪斷面，目前河寬僅15m～25m。沿河大部河段無防護工程，少部河段有居民自建防洪墻，自建防洪墻修建年代較早，建設標準不高及沖刷破壞，多數不能滿足防洪要求，每到汛期都需應急搶險。2012年趙家河上游暴雨成災，洪水順流而下，沖毀道路、房屋，受災面積達9.0km2，受災人口3500人，由于搶險及時未造成人員傷亡，但受災損失高達2110萬元。

2 防洪標準及治理原則

趙家河山洪溝防洪治理河道總長度為3.13km。主要保護南芬區郭家街道趙家村，保護人口2287人、耕地面積459.83畝及南芬區選礦廠一個工礦企業。考慮保護區影響人口及耕地規模，參照《重點山洪溝防洪治理項目建設指導意見》，本次工程的防洪標準為10年一遇。

本次工程治理原則為：工程措施與非工程措施相結合，消能護岸與預測預報相結合，優先保護居民地和重要基礎設施。對現狀無防護措施、沖刷嚴重的岸坡采取新建工程措施防護，對不能達到10年一遇防洪標準的現存防護段進行加固使其滿足防洪要求。對河道內影響正常行洪的淤積塊石、礫石及沿岸堆積礦渣垃圾進行清理疏浚。

3 工程措施方案比選與設計

3.1 水力計算

本次水力計算采用丹麥DHI公司開發的MIKE軟件MIKE11模型進行計算。MIKE11河流模型采用水動力學模型(HD模型)，即明渠不穩定流隱式格式有限差分解。其差分格式采用六點中心隱式差分格式（Abbott格式），其數值計算采用傳統的“追趕法”，即“雙掃”算法。該模型可以根據不同地區的水流條件及亞臨界水流，也可以從陡峭山區性河流到感潮河口的各種垂向均質水流條件的模擬，此外在進行完全水動力學模擬的同時，也可進行各種簡化的水流模擬，如擴散波、運動波及準穩定流的計算，是一個結構清晰、界面友好、應用廣泛的模擬系統，廣泛應用于河口、河流、河網的水量模擬、潮汐、風暴潮、洪水分析與預報等，完全適用于本工程。計算成果見表1。

3.2 新建工程方案比選

項目區所處位置為山區，堤基地質以卵礫石為主，河床上游呈U形，下游近似矩形，河道狹窄，居民點多臨河而建且未經系統規劃設計，沿河兩岸高壓電線桿（電話桿）林立，施工限制條件多。考慮現場實際情況，本次對河道岸坎無防護處采取新建工程措施進行防護。選取以下兩種設計方案進行比選。

方案一：仰斜式混凝土擋墻方案

設計擋墻頂寬0.6m，迎水側坡度1∶0.55，背水側坡度 1∶0.25，前趾寬 0.5m，高1m，基礎埋深1.5m。墻頂設0.3m寬，0.7m高防浪墻。墻體典型斷面示意圖見圖1。

方案二：重力式漿砌石擋墻方案

設計擋墻頂寬0.6m，設計水位以上墻體為直墻，設計水位以下墻體迎水側坡度1∶0.4，背水側坡度1∶0.2，墻趾、墻踵寬度及高度均為0.5m。墻體典型斷面示意圖見圖1。

表1 趙家河各樁號水力計算成果表

圖1 仰斜式混凝土擋墻、重力式漿砌石擋墻典型斷面圖

表2 方案比較成果表

圖2 加固墻體典型斷面圖

通過對以上兩種方案在工程投資、占地、開挖、拆遷、材料抗沖刷性、耐久性等幾個方面進行比較（見表2），特別是現狀河道兩側均為民居、道路和電話（線）桿等，拆遷占地很難解決，因此本次選取占地較少，拆遷量少，耐久性好的方案一仰斜式混凝土擋墻方案。

3.3 加固工程方案比選

通過水力計算成果可知，本河道設計流速最大達7.99m/s，河道沖刷深度最大達1.42m，而現狀墻體基礎埋深僅0.5m～1m，部分墻體經過2012年洪水沖刷，河底高程已經低于墻體基礎高程，由于征地困難而無法對原墻體實施拆除重建。因此采用何種方式對原墻體進行加固防護成為迫切需要解決的問題。

現狀墻體多為居民自建，建設標準不高，墻體結構不滿足防洪要求，本次墻體加固主要從兩個方面進行，一是對原墻體進行加厚并對其進行灌漿加固，二是對墻體進行基礎防護。對墻體加厚，可采取的方式有漿砌石材料加厚和混凝土材料加厚，由于施工及石料尺寸限制，采用漿砌石加厚必然導致墻體結構斷面增大較多，擠占河道過流斷面，此外漿砌石抗沖性、耐久性均不如混凝土好，河道兩岸現存漿砌石墻體均損毀嚴重。綜合比較，采用混凝土加厚方案更適合本工程。

趙家河墻體基礎埋深較淺，不滿足沖刷要求，需對墻體基礎進行防護。當前河道防護多采用生態護岸、格賓石籠、漿砌塊石以及混凝土板等材料，由于趙家河設計流速超過格賓石籠、砌石等材料的不沖流速（見表3）。本次墻體基礎選擇采用混凝土板進行防護。

表3 各種材料允許不沖流速[1](m/s)

現存墻體加固方案設計如下：首先對現有漿砌石墻體表面進行勾縫修補，對結構松散處采用灌漿進行回填修補，灌漿鉆孔水平方向間距3m，孔徑Ф45mm，灌漿后對原墻體采用鋼筋混凝土罩面。罩面上部厚0.3m，下部厚0.5m。鋼筋混凝土罩面與原墻體采用植筋式錨桿連接，錨桿間距1.5m，梅花形布置，錨桿長1m，垂直深入原漿砌石墻內0.5m。鋼筋混凝土罩面下部設置鋼筋混凝土地梁作為罩面基礎，罩面與地梁采用插筋連接，鋼筋混凝土地梁尺寸0.5m×0.5m。此外，加固墻體設置PE排水管，橫向間距3m，縱向間距1.0m～1.5m，排水管內端頭包土工布作為反濾，保證排水通暢。罩面、地梁分縫長度為15m，縫間設20mm厚閉孔泡沫板。地梁采用300mm厚混凝土板進行水平防護，末端邊坡1∶1，埋深1.5m，其上部回填卵礫石并壓實。工程典型斷面示意圖見圖2。

4 非工程措施

鑒于山洪災害破壞力大，暴發突然，對山洪溝防洪治理措施除了建設以護岸工程、河道清淤疏浚、河道建筑物工程等典型工程措施為主的綜合防護體系外，更重要的還應以預測預報、群策群防體系為主[2]。趙家河山洪溝治理工程建設納入了南芬區防汛抗旱指揮系統中，依據《南芬區山洪災害防御預案》，區防汛指揮機構統一領導和組織山洪災害防御工作，區主要領導任總指揮，相關職能部門負責人為成員。防汛指揮機構下設辦公室，各街道辦負責各轄區內山洪災害防御工作。村級負責本行政村內降雨監測、預警、人員轉移和搶險等工作，一旦發生險情依據《南芬區山洪災害防御預案》組織搶險，轉移群眾，避免發生損失。

5 結語與建議

我國是世界上山洪災害最嚴重的國家之一。山洪溝治理作為山洪災害治理中的重要一環，它已成為當前防災減災工作中的一個突出問題，也是必須高度重視和亟待解決的重大民生問題[2]。本次趙家河山防洪治洪溝理工程設計針對趙家河治理河段地形地貌特征、暴雨山洪特征及工程現狀情況，分析存在問題，從提高河道防洪能力，促進地區經濟發展、構建和諧社會的角度出發，將防洪減災與生態建設相結合，努力實現趙家河相對完善的山洪溝災害防治體系，有效減少人員傷亡和財產損失，切實提高山洪災害綜合防御能力的目標，社會、經濟和生態效益均較為顯著，并可為條件相近地區提供可借鑒經驗。陜西水利

[1]武漢大學水利水電學院水力學流體力學教研室.水力計算手冊[K].北京：中國水利水電出版社，2006.

[2]胡詩文.山洪溝防洪治理典型工程措施研究——以會昌縣古坊河為例[D].南昌，南昌大學，2014.

[3]何秉順，黃先龍，張雙艷.山洪溝治理工程設計要點探討[J].中國水利，2012(23)：13-15.