淺談甘南州夏河縣大夏河防洪工程規劃設計

王世珍（甘肅省甘蘭水利水電建筑設計院，甘肅　蘭州　730000）

淺談甘南州夏河縣大夏河防洪工程規劃設計

王世珍
（甘肅省甘蘭水利水電建筑設計院，甘肅蘭州730000）

本文以夏河縣大夏河防洪工程為例，細述大夏河夏河縣段河道防洪規劃設計依據，工程任務及規模、工程布置及建筑物。防洪工程在技術上可行，經濟上合理，項目實施后，可抵御洪水對河岸的沖刷，保護農田及村莊，并增加農田和植樹綠化面積，具有良好的生態效益、社會效益和經濟效益。

規劃依據；必要性；工程規模；護腳；堤防；細粒砼灌砌塊石

一、河道防洪規劃依據

黨和國家歷來重視藏區的經濟社會發展，2005年黨中央、國務院就頒布了《關于進一步做好藏區發展穩定工作的意見》。2008年11月國務院出臺了《關于支持青海等省藏區經濟社會發展的若干意見》（國發〔2008〕34號），為貫徹國發〔2008〕34號文件，甘肅省人民政府以甘政發〔2009〕30號《甘肅省人民政府關于貫徹國務院支持青海等省藏區經濟社會發展若干意見的實施意見》文件明確指出，甘南州是藏區，是藏族與其他民族共同聚居的民族自治地方。提出的目標是到2012年，生態環境惡化的趨勢得到初步遏制，局部有明顯改善，植被覆蓋度、“三化”草原治理率、水源涵養能力逐步提高，水土流失防治面積穩步增加，城鄉居民收入接近或達到西部地區平均水平。到2020年，生態環境總體改善，生態系統步入良性循環。

為貫徹落實中央1號文件發布的《中共中央、國務院關于加快水利改革發展的決定》（中發〔2011〕1號）、國務院批復的《全國中小河流治理和病險水庫除險加固、山洪地質災害防御和綜合治理總體規劃》、甘肅省發改委、水利廳編制的《甘肅省江河主要支流和內陸河治理規劃實施方案》及《甘肅省發改委、甘肅省水利廳關于印發甘肅省江河主要支流和內陸河治理規劃實施方案的通知》等文件精神，進一步加快我省中小河流治理，增強河流綜合泄洪能力，促進各地區經濟可持續發展。

二、項目工程概況

（一）地理位置

大夏河流域位于東經102°7′～103°5′，北緯34° 56′～34°40′，流域面積7 154km2，是黃河上游一級支流，發源于青海省同仁縣東南部的大布勒赫卡，河源平均海拔4270m，流域分水嶺最高點為達里加山，海拔4 636m，在甘肅省甘南夏河縣桑科鄉入境與桑科曲合流成為大夏河，在臨夏境內流程90km，是當地生產生活用水的主要來源，僅臨夏市用于灌溉的農田就達4.6萬畝。大夏河經夏河縣城東北流，出土門關進入臨夏盆地，過臨夏市后至康家灣注入劉家峽水庫。全長203km，流域面積7 152km2。

夏河縣位于甘肅省南部，甘南藏族自治州西北部，介于東經101°54＇～103°25＇，北緯34°32＇～35°34＇之間，大夏河干流上，總土地面積6 274km2，平均海拔在3 000m以上。氣候屬寒冷濕潤類型，高原大陸性氣候特點比較明顯。平均氣溫2.6℃，平均降水量516mm，平均無霜期56天，全年日照時間為2 296小時。是甘肅南行旅游線進入甘南州的第一站。夏河多深谷高山，自古為“將兵略地”，因藏傳佛教文化獨特，風情濃郁而有“小西藏”之稱。全縣共轄10個鄉3個鎮，總人口8.05萬人，有藏、漢、回等18個民族，其中藏族人口占79.2%，農牧業人口占80.6%。1985年經國務院批準為對外開放縣，2002年被國務院列為扶貧開發工作重點縣。

（二）水文、氣象

大夏河上游河源至桑科河段地處青藏高原的東北緣，海拔較高，高原區氣候高寒陰濕，冬季漫長，春秋較短，基本無夏季，無霜期短是本地區的氣候特征。大夏河中游桑科至土門關河段為高山峽谷區河段，氣候垂直變化較明顯。土門關以東為暴雨中心的邊緣地帶，降雨量由河谷至高山不斷遞增，降雨量主要集中在5-9月。

根據夏河氣象站1971-2008年觀測資料統計：多年平均氣溫3.2℃，極端最高氣溫30.7℃（2000年7月24日），極端最低氣溫-26.7℃（1975年12月14日）；多年平均降水量451.5mm，降水量多集中于5-9月，約占全年降水量的82.7%以上；年蒸發量1 353.0mm；年日照時數2 404.2h；多年平均風速2.1m/s，最大風速11.7m/s；歷年最大凍土深度158cm；歷年最大積雪深度為16.0cm；平均無霜期約69天。

大夏河左右岸在夏河縣境內的較大支流有格河和且隆溝，故將大夏河分為上、中、下三段，故依據雙城以上流域Qmp～F關系線，根據支流匯入情況計算得到設計洪水成果：

設計值（m3/s）Q5%Q10%Q20%Q50%桑科草原-格河匯入口以上　2092　287　194　114　48.2格河匯入口—且隆溝匯入口　3919　432　294　177　75.1且隆溝匯入口—土門關　5440　531　365　222　95.7河段　集水面積（km2）

（三）地質

根據工程布置，堤線大部分沿Ⅰ級階地前緣岸坎布設，部分位于河漫灘上，局部處于Ⅰ級階地前部。Ⅰ級階地前部巖性為雙層結構，表層有少量砂土、砂壤土及粉質壤土，抗沖刷能力弱，不宜作持力層，下部砂卵礫石層為良好的持力層。河漫灘巖性為單一的砂卵礫石層，為良好的持力層。砂卵礫石層含少量漂石，呈青灰色，結構比較松散，無膠結。卵礫石磨圓度一般，分選性稍差，成分主要為灰巖、變質砂巖及板巖等。砂以細砂為主，成份為巖屑及石英。砂卵礫石層厚度大于5m。鑒于砂卵礫石層厚度較大，建議將堤防基礎置于該層之中。根據砂礫石試驗成果表及顆粒大小分布曲線，卵石（60～200mm）含量為2.3～9.6%，礫粒（2～60mm）含量為85.9～95.0%，砂粒（0.075～2mm）含量為1.7～4.5%，粉、黏粒（≤0.075mm）含量為0.0～0.1%；中值粒徑d50=28.75～31.39mm，平均值為30.24mm；不均勻系數Cu=3.67～5.16，曲率系數Cc=1.29～1.72。砂礫石層為良好的持力層，建基條件滿足設計要求。

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001），設防水準為50年超越概率10%時，地震動峰值加速度為0.10g，相應的地震基本烈度為Ⅶ度，地震動反應譜特征周期為0.40～0.45s。

（四）建設必要性

大夏河在夏河縣境內長約113 km。兩岸發育有多條支溝，流域內地形復雜，山大溝深，水流湍急，洪水暴漲暴落，頻繁而歷時短暫，流量及水位變幅較大，一旦發生暴雨洪水，沖刷比較嚴重，而兩岸又缺乏較完善的防洪工程，常對兩岸造成嚴重的水災為患。為了保護沿岸人民群眾的生命財產和農田的安全，促進當地經濟社會的發展，興建該防洪工程是必要的。

三、工程規模

根據臨夏河城長期規劃和流域實際情況，確定建設任務時必須統籌兼顧，在充分認識河段水情特點、水勢變化規律的前提下，依照防洪法和防洪標準，采取堤防與夏河縣城長遠發展相結合，完善防洪體系，提高河道整體防洪能力，確保工程防護區在設計洪水標準下不受洪水侵害，促進當地經濟可持續發展。

夏河縣城下游主要保護拉卜楞鎮、達麥鄉、王格爾塘鄉、麻當鄉、曲奧鄉村莊及農田安全，依據《防洪標準》（GB50201-94）和《堤防工程設計規范》（GB50286—2013）的規定，工程等級為5級，其防洪標準按10年一遇洪水設計。

四、工程布置

根據工程布置原則，結合現狀堤防存在的問題、地形條件及穩定河寬及防洪區內的各種建筑物位置等綜合因素進行考慮防洪堤基線布局，堤線盡量靠岸邊高地布置，堤身盡量考慮修建在土質好、比較穩定的灘岸上。在河道明顯變窄的河段，采取展寬堤距或考慮清除障礙，部分地段截彎取直，使各堤段平緩連接，在保證河道行洪能力的前提下，對原有地段的寬、淺式河道斷面進行縮整，由此確定了河堤線的平面布置及走向；在原河道較為寬闊的河段，即要保護兩岸的居民生命財產，又要保證下游的安全，應留有足夠的滯洪區，以防洪水災害轉移至下游，對下游形成威脅。

五、堤防工程設計

本著因地制宜、經濟合理的原則，結合堤段所處地理位置、工程現狀、堤基地層巖性、筑堤建筑材料、施工條件、工程造價等因素綜合比較。

（一）堤岸防護型式的比選

根據堤防工程的設計原則，對堤防工程的型式進行了夯填砂礫石梯形斷面土堤（砼或漿砌石護面）和C20細粒砼灌砌塊石擋土墻（重力式、仰斜式）兩種堤型的比較：

方案一：夯填砂礫石梯形斷面土堤（砼或漿砌石護面）：堤身采用夯填砂礫石土堤，護面采用砌筑漿砌石或現澆C20砼。這種堤型堤身適應地基變形能力強，施工簡單，進度快，在同一堤身高度下，單位km造價較低。缺點是抗沖刷防護能力較弱，防凍脹能力較差。本方案要求地形開闊，在不涉及占地、拆遷等問題的河段，是一種較理想的堤型方案。

方案二：C20細粒砼灌砌塊石擋土墻堤（重力式）：堤身采用重力式C20細粒砼灌砌塊石擋土墻，堤后填筑砂礫石，此方案抗沖性能好，適用于河道狹窄、堤防后建筑物密集、涉及占地及拆遷量較大的地段，對地基承載力要求相對較高，在同一堤身高度下，漿砌石工程量較大，單位km工程造價較高。

方案三：C20細粒砼灌砌塊石擋土墻（仰斜式）：堤身采用仰斜式C20細粒砼灌砌塊石擋土墻，堤后對原有地形削坡，不存在堤身填筑，此方案抗沖性能好，適用于河道狹窄、堤防后建筑物密集、涉及占地及拆遷量較大的地段，對地基承載力要求相對較高，在同一堤身高度下，相對于重力式C20細粒砼灌砌塊石堤工程量較小，但相對于貼坡式斷面所需墻身斷面較大，圬工量大，工程造價也較高，單位km工程造價介于夯填砂礫石梯形斷面土堤（砼或漿砌石護面）（方案一）和重力式漿砌石堤（方案二）之間。

大夏河在本防護區內兩岸地形較為開闊，但臨河面多為村莊或耕地，河道現狀較窄，堤防均沿現有堤防或岸坎布置，采用坡式防洪堤斷面存在大量的占地問題，及房屋拆遷問題，對耕地稀少的藏民區很難實施，本著因地制宜、經濟合理的原則，結合堤段所處地理位置、工程現狀、堤基地層巖性、筑堤建筑材料、施工條件、工程造價等因素綜合比較，認為該工程在本防護區內局部堤防選擇方案二（C20細粒砼灌砌塊石擋土墻堤（重力式）和局部堤防及護腳選擇方案三（C20細粒砼灌砌塊石擋土墻（仰斜式））比較適宜。

（二）砼或C20細粒砼灌砌塊石擋土墻材料的比選

本次設計砼或C20細粒砼灌砌塊石擋土墻，采用C20細粒砼灌砌塊石與現澆C20砼材料進行比較。

護腳擋墻采用砼或C20細粒砼灌砌塊石砌筑，擋墻頂部厚度0.45m，迎水面邊坡系數m=1：0.35，背水面邊坡系數m=1：0.15，在基礎底部向下設寬0.4m，深0.8m的漿砌石趾墻。

重力式擋墻采用砼或C20細粒砼灌砌塊石砌筑方式襯砌，堤頂頂部混凝土厚度0.45m，在基礎底部迎水面和背水面各設寬0.5m，深1.0m的趾墻，迎水面為直墻式，背水面邊坡系數m=1：0.35。

兩種材料構筑護腳型式在堤防工程中都適用，從技術角度比較，漿砌石護腳具有結構簡單，抗凍脹、抗泥石流沖擊性能好，而且施工方便，但堤身斷面大，圬工量較大、對基礎條件要求高。砼護腳具有堤身斷面較小，具有一定抗凍脹能力，結構較輕，且圬工量較小等優點，但由于砼面板厚度小，相對抗沖擊性較差。

兩種方案除護面材料、砌筑厚度、伸縮縫間隔不同外，其它設計均相同，以堤身高度4.5m為準，計算得兩種方案每km堤防工程量及經濟投資見表2、表3。

從表2、表3可以看出，C20砼堤防及護腳比C20細粒砼灌砌塊石堤防及護腳投資高，經初步勘察，工程所需砼粗細骨料在附近料場購買，儲量、質量可滿足工程需要，選取2個塊石料場為工程所用，其開采運輸條件良好，儲量可以滿足本段工程需求。綜合考慮，本次新建仰斜式擋土墻護腳設計選取C20細粒砼灌切塊石作為構筑材料。

六、結論

該工程在技術上可行，經濟上合理，項目實施后，可提高該地區的防洪能力，減少洪災損失，具有較好的社會效益、經濟效益和生態環境效益，對于促進當地社會經濟的發展具有特別重要的意義。

表2　護坡式護腳方案比較表（每km）

表3　重力式堤防方案比較表（每km）

（編輯：劉國華）

TV544

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1673-9019（2016）20-0039-03

2016-05-25

王世珍（1977-），男，甘肅皋蘭人，工程師，主要從事水利水電工程勘測設計。