清姜河防洪工程堤線布設(shè)方案探析

郭蔚

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院陜西西安710001）

清姜河防洪工程堤線布設(shè)方案探析

郭蔚

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院陜西西安710001）

本文結(jié)合清姜河防洪工程現(xiàn)狀，分析了影響防洪工程堤線布設(shè)的主要因素，對(duì)堤線進(jìn)行了優(yōu)化布設(shè)，為類似防洪工程堤線布設(shè)提供借鑒。

防洪工程；堤線設(shè)計(jì)；方案探析

1 清姜河防洪工程概況

清姜河是渭河右岸一級(jí)支流，源頭位于秦嶺北麓玉皇山北坡，在寶雞市渭濱區(qū)流入渭河，清姜河干流總長(zhǎng)43.0km，流域面積237km2，河道平均比降31.8‰。

清姜河防洪工程位于寶雞市渭濱區(qū)，工程治理范圍上起鐵路橋，下至姜潭橋，治理段全長(zhǎng)2.60km。設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇洪水[1]。

2 堤線布設(shè)考慮的因素

2.1 河道現(xiàn)狀

清姜河治理河段基本為天然岸坎，局部段落分布有沿岸企業(yè)自行修建的護(hù)岸工程，但標(biāo)準(zhǔn)低、不連續(xù)，無法滿足防洪要求。據(jù)調(diào)查，左岸現(xiàn)狀護(hù)岸長(zhǎng)776.34m、右岸1008.39m，漿砌石結(jié)構(gòu)為主，迎水坡坡度為55°～80°，高度2.5m～7.5m。迎水坡大部分砌石開裂、砂漿脫落，尤其在迎流頂沖段，漿砌石基礎(chǔ)開裂，洪水淘蝕懸空、滑塌嚴(yán)重[2]。

目前，清姜河治理段存在的主要問題：

（1）防洪工程未進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，防洪體系不完整。河道兩岸分布有護(hù)岸工程，但段落不連續(xù)，大部分建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，破壞嚴(yán)重。

（2）現(xiàn)狀治理河段基本為天然岸坎，岸坡無護(hù)砌。洪水期由于河道比降陡，水流急，水流淘刷和洪水漫溢現(xiàn)象嚴(yán)重，防洪壓力大。

（3）現(xiàn)狀堤頂管理道路不連續(xù)。無專門防汛道路，只能依托現(xiàn)有城區(qū)及鄉(xiāng)村路，不能滿足防汛搶險(xiǎn)及日常管理要求。

（4）目前人為侵占河道、建筑垃圾傾倒現(xiàn)象嚴(yán)重，尤其城區(qū)段支流河道部分河段過窄，影響行洪安全。

（5）防洪非工程措施不完善，工程管理設(shè)施落后。

2.2 河道洪水特性

清姜河流域的洪水來源于上游秦嶺山區(qū)，主要由暴雨形成。暴雨的特性和流域的下墊面條件決定著洪水的特性，該流域的洪水最早出現(xiàn)在4月～5月，其量值較小，年最大洪水出現(xiàn)在7月～9月較多，10月份由于受霪雨影響，也有洪水發(fā)生[3]。

據(jù)洪水資料統(tǒng)計(jì)，洪水峰型呈單峰、雙峰和復(fù)峰，雙峰和復(fù)峰洪水中，主峰位置一般偏后；一次洪水過程，單峰約1天～2天，雙峰或復(fù)峰約3天左右，一次洪水歷時(shí)最長(zhǎng)為5天，主峰歷時(shí)約1天～2天[4]。

從渭濱區(qū)地形地質(zhì)情況看，地表覆蓋層薄，匯流時(shí)間短，地形坡比大，容易形成具備較大沖擊力的地表徑流，導(dǎo)致山洪暴發(fā)。由于洪水形成時(shí)間短、峰高量大，流速快，極易對(duì)岸坎側(cè)蝕淘刷，造成重大損失。

2.3 河道特點(diǎn)

（1）洪水量級(jí)大：多年來洪災(zāi)給渭濱區(qū)造成的巨大損失，均是短時(shí)間強(qiáng)降雨造成災(zāi)害。

（2）防洪能力薄弱：清姜河現(xiàn)狀多為天然岸坎，局部分布有沿岸企業(yè)自行修建護(hù)岸工程，但標(biāo)準(zhǔn)低、不連續(xù)，無法滿足防洪要求。

（3）河道縱坡大，易形成地質(zhì)災(zāi)害：流域內(nèi)暴雨強(qiáng)度大，加之山高坡陡，河道縱坡大，容易引起滑坡、泥石流和塌岸等，阻塞河道，影響過洪。

（4）與河爭(zhēng)地，束窄河道：兩側(cè)道路和農(nóng)田均依河兩岸而建，部分地段農(nóng)田和建筑物過分侵占河道，沿河道兩岸一些企業(yè)和群眾隨意侵占河堤或臨時(shí)建設(shè)房屋，擠占河道，致使有的河段突然縮窄，有的突然放寬，甚至形成折線和急彎，阻塞河道的行洪斷面，造成洪水下泄不暢，易形成水災(zāi)。2.4河道演變分析

治理段河道從斷面形態(tài)上可分為兩種特征。上世紀(jì)50年代寶雞發(fā)電廠引水樞紐建成后，由于溢流堰導(dǎo)致河床升高，造成堰上游局部河段淤積，溢流堰及沖砂閘下游河床沖刷下切，在下游形成約330m深槽峽谷段，深約15m，寬約15m～30m，目前形態(tài)已基本穩(wěn)定。峽谷上游及下游段河道沿線地勢(shì)較為平緩，河道斷面呈平緩的“U”字型形態(tài)[5]。

清姜河為山區(qū)性河流，治理段位于山前丘陵和渭河谷地，根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查走訪和地形圖套繪，該段河道地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)無大的差異，河道橫向變化較小，平面上基本無大的擺動(dòng)，治理段河道河勢(shì)基本穩(wěn)定

2.5 河道堤距分析

堤距確定是多因素的，從河道的行洪安全考慮，河道寬度越大，水深越淺、流速越小，洪水的破壞性越弱，越有利于工程安全，但勢(shì)必占地增多，拆遷難度增加。特別是山區(qū)，土地資源十分寶貴，為減少占地，減小拆遷難度，僅對(duì)局部不合理堤線進(jìn)行優(yōu)化拓寬。本次設(shè)計(jì)堤線基本沿現(xiàn)狀岸坎或高灘布設(shè)，對(duì)現(xiàn)狀岸坎彎折、凸出及水流不平順段，按照有條件時(shí)盡量拓寬河道的原則進(jìn)行局部調(diào)整，確保堤距不小于現(xiàn)狀堤距和設(shè)計(jì)最小堤距[6]。根據(jù)水面線計(jì)算成果，最小面寬為49.2m～142.1m。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的設(shè)計(jì)最小堤距為49m。

綜合分析，充分考慮治理段河道現(xiàn)狀及水面線計(jì)算成果，確定治理段河道最小堤距為49m。

3 影響堤線布設(shè)的因素分析

根據(jù)清姜河治理段的河道現(xiàn)狀、地形、地質(zhì)條件，水文泥沙特性，河床演變特點(diǎn)，沖於變化規(guī)律，最小堤距等因素分析，結(jié)合治理段社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，堤線布設(shè)時(shí)在自然因素和社會(huì)因素的基礎(chǔ)上，結(jié)合治理段的實(shí)際情況分析[7]，堤線優(yōu)化布設(shè)綜合考慮以下主要因素：

（1）考慮治理段范圍內(nèi)現(xiàn)有的堤防、岸坎、橋梁以及兩側(cè)交通道路等因素進(jìn)行布線，使其與河勢(shì)、橋梁建筑物等相適應(yīng)，與洪水主流線大致平行；

（2）考慮與上下游、左右岸的相協(xié)調(diào)，各堤段平緩連接，不采用折線或急彎，使堤線力求平順，使其形成完整的防洪體系；

（3）在滿足最小堤距和防洪安全的前提下，根據(jù)地形條件，盡可能減少拆遷占地；

（4）清姜河現(xiàn)狀河道兩岸堤線較順直，但岸坡陡峻、河床下切，大的河勢(shì)基本穩(wěn)定。因此堤線布設(shè)盡量維持現(xiàn)狀地形地貌、維持現(xiàn)有岸坡和高坎。

（5）要考慮便于施工、注重工程的生態(tài)性，外觀協(xié)調(diào)美觀。

4 堤線的布設(shè)

治理段中部建有寶雞發(fā)電廠引水樞紐一座，目前已停用。該引水樞紐建成后，在溢流堰及沖砂閘下游，造成河床沖刷下切，在下游形成長(zhǎng)約330m的深槽峽谷段，溢流堰與沖砂閘下游深槽之間形成夾心高灘。由于溢流壩斷面上下游水位高差約12m，此處平時(shí)為瀑布景觀。因此本段為天然的瀑布、峽谷及夾心高灘段，加之兩岸為紅色粉質(zhì)壤土，景觀獨(dú)特。根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，目前本段河槽基本穩(wěn)定，為了維持本段的獨(dú)特自然景觀，本段不采取工程措施[8]。

本次以溢流壩下游峽谷段為界，分為峽谷上段及下段兩段進(jìn)行布設(shè)。

4.1 治理上段堤線布設(shè)

上段上起橋梁廠鐵路大橋，下至電廠溢流壩，治理河道長(zhǎng)1.06km。本段現(xiàn)狀河道寬約57m～162m，兩岸間隔分布有現(xiàn)狀堤防護(hù)岸。沿線地形主要為二、三級(jí)階地，高出河槽約3m～8m。

本段左岸布置堤線起始點(diǎn)位于鐵路橋橋臺(tái)，堤線沿天然岸坎外沿向下游布置，其中第一段為岸頂3m寬鄉(xiāng)村砼路面，岸坡擬進(jìn)行砌護(hù)整治，對(duì)岸頂路面加以利用，布置為新修護(hù)岸工程；以下至燈泡廠大橋段現(xiàn)狀為自然高坎，堤線沿高坎外沿布置，與燈泡廠橋臺(tái)自然連接，岸坡擬進(jìn)行砌護(hù)；燈泡廠大橋～發(fā)電廠引水樞紐左側(cè)引水閘上游擋墻段，擬沿現(xiàn)狀堤防布置，堤頂高程基本滿足要求，擬對(duì)堤頂加寬、堤坡砌護(hù)，工程布置為新修護(hù)岸。

上段右岸沿線為天然岸坎，坎頂外側(cè)基本為企業(yè)單位、養(yǎng)殖場(chǎng)、抽水站及居民房后墻等，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘及地質(zhì)評(píng)價(jià)對(duì)于部分護(hù)岸表面平整，座漿牢固，填筑質(zhì)量較好，無塌陷及裂縫現(xiàn)象，局部基礎(chǔ)淘蝕懸空，擬對(duì)該部分進(jìn)行基礎(chǔ)加固處理。其余各段堤線基本維持現(xiàn)狀，沿岸坎外沿布置，擬對(duì)岸坡進(jìn)行砌護(hù)整治，布置為新修護(hù)岸。右岸上段堤線共長(zhǎng)1041.55m。4.2治理下段堤線布設(shè)

本段上起發(fā)電廠引水樞紐溢流壩下游峽谷段出口處，下至姜潭橋，治理河道長(zhǎng)1.21km。本段現(xiàn)狀河道寬約50m～110m。

本段左岸第一段為自然高坎，堤線沿岸坎外邊沿至寶雞鋼廠邊墻外側(cè)處。第二段為民房后墻邊，部分砌護(hù)，但基礎(chǔ)埋深較淺，堤線在不影響民房的前提下盡量順直、平緩。以下至姜潭橋現(xiàn)狀為自然岸坎，沿岸頂布置堤線與下游姜潭橋橋臺(tái)自然銜接。設(shè)計(jì)對(duì)左岸坡進(jìn)行護(hù)砌整治，工程布置為新修護(hù)岸。

右岸第一段沿線基本為居民小區(qū)，工廠企業(yè)，局部段有漿砌石防護(hù)，但不滿足設(shè)計(jì)要求，基礎(chǔ)埋深不夠，拆除重建。堤線布置沿邊墻盡量順直、平緩。設(shè)計(jì)對(duì)岸坡進(jìn)行護(hù)砌整治，布置為新修護(hù)岸。以下至姜潭橋橋臺(tái)段為已成堤防，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，護(hù)岸表面平整，座漿牢固，填筑質(zhì)量較好，無塌陷及裂縫現(xiàn)象，局部基礎(chǔ)淘蝕懸空，本處進(jìn)行基礎(chǔ)加固處理，堤線維持現(xiàn)有堤防與姜潭橋自然銜接，設(shè)計(jì)對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固，布置為基礎(chǔ)加固。

5 結(jié)語

防洪工程堤線布設(shè)是工程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，對(duì)防洪工程的安全運(yùn)行及工程造價(jià)有著決定性的影響，而布設(shè)堤線又受到各種因素的影響，要滿足不同工程不同功能的要求，堤線布設(shè)時(shí)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

（1）堤線布置應(yīng)與治理段河勢(shì)相適應(yīng)，盡量保持河道的自然特性，并能形成完整的防洪體系。

（2）堤線布置應(yīng)考慮各種因素的影響，綜合考慮利弊得失，結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行布置。

（3）堤線布置應(yīng)與工程所處區(qū)域的現(xiàn)狀設(shè)施結(jié)合，并與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致。陜西水利

[1]張斌等.寶雞市渭濱區(qū)清姜河益門鎮(zhèn)重點(diǎn)段防洪工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R]，西安：陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2015.

[2]GB50286-2013，堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2013.

[3]崔承章等.治河防洪工程[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

（責(zé)任編輯：唐紅云）

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