商南縣黑漆河富水鎮段防洪工程方案探析

任云平

（陜西省商洛市水電勘測設計院，陜西 商洛 726000）

1 概況

富水鎮地處商南縣城東10 km處的“312國道”邊，全鎮轄16個行政村20331人。本防洪工程范圍涉及富水鎮淇河黑漆河中下游河段的沐河村、富水街村、茶坊村、王家莊村、馬家溝村、洋淇村、生龍寨，洪水影響區內共7906人，耕地5842畝，是商南縣主要養殖業和茶葉生產區。黑漆河發源于陜西省商南縣富水鎮松樹溝腦，流經商南縣富水鎮，在河南省匯入淇河。在商南縣境內的河道長32 km，流域面積100.6 km2，河道平均比降16.1‰，是富水鎮境內最大一條河流。

2 河道現狀及存在問題

2.1 河道現狀

黑漆河共有4條支溝匯入，其中野馬溝是黑漆河右岸一級支流，于富水鎮沐河村匯入黑漆河，干流全長2.7 km。龍王溝是黑漆河左岸一級支流，于富水鎮富水街村匯入黑漆河，干流全長5.6 km。茶坊溝是黑漆河右岸一級支流，于富水鎮王家莊村匯入黑漆河，干流全長5.3 km。馬家溝是黑漆河右岸一級支流，于富水鎮王家莊村匯入黑漆河，干流全長2.6 km。

工程區位于秦嶺南部商南縣以東的中低山區，地勢北高南低。河谷呈“U”型，谷底寬120 m～300 m。河漫灘寬度10 m～20 m，河道兩岸地形較為開闊，上部粉土、粉質粘土，下部為砂卵石。設計堤線大多位于河漫灘后部或中后部，堤基土層以砂卵石為主。現狀黑漆河兩岸主要為當地群眾自行修建的護岸，堤身結構以干、漿砌石為主，堤頂的寬度0.8 m～1.0 m，堤高1.0 m～4.0 m，基礎埋深0.8 m～1.0m，護岸迎水面坡比為1∶0.25。

2.2 存在主要問題

（1）現狀無堤防段，防洪能力缺失；工程區堤防未經統一規劃，部分段現狀無堤防或為洪水沖刷后的天然岸坎，對工程區沒有形成有效的防洪安全保障，危及河道兩岸人民的生命財產安全。

（2）已成堤防（護岸）多為群眾自發修建的干砌石結構，砌筑質量不滿足規范要求，由于河床沖刷，現堤基已高于河床，堤頂高程遠遠未達到設防標準的要求，不能起到防洪作用；部分堤身護岸砌筑質量好，設防標準高，但護岸基礎埋深較淺，年久失修，基礎在水流淘刷、孤石撞擊下，導致基礎外露或懸空，進而引起堤岸倒塌、毀壞，使河道兩岸防洪能力缺失。

（3）災害損失嚴重。長期以來由于缺乏治理資金，洪水災害未得到系統治理，無法滿足抵御洪水的能力，洪水經常泛濫成災，僅本世紀黑漆河就先后發生4次洪水，給沿岸人民群眾生命財產造成嚴重損失。

綜上，為貫徹落實中省文件精神，加大中小河流域治理力度，保障群眾生命財產安全，促進區域經濟社會發展，構建和諧社會，建設商南縣淇河黑漆河富水鎮段防洪工程必要性很大。

3 堤防方案

3.1 防洪標準

工程涉及富水鎮1個鄉鎮，沐河村、富水街村、茶坊村、王家莊村、馬家溝村、洋淇村6個行政村（社區），根據堤防設計原則及防洪區范圍，結合工程區堤岸現狀，由上至下綜合治理河道長4.3 km。富水鎮段以沐河村沐河橋下游約100 m處黑漆河支流野馬溝溝口處作為治理起點，以洋淇村洋淇橋作為終點。根據《防洪標準》（GB 50201-2014）和《堤防工程設計規范》（GB 50286-2013）中的有關規定，考慮洪水影響區內的房屋、人口、耕地，以及該區域在未來發展中所處的特殊經濟地位，綜合確定黑漆河富水鎮段河道治理的設防標準為20年一遇洪水，工程等級均為4級。工程措施主要為新修或加固護岸。

3.2 堤距確定

本次對堤距的確定，主要以經驗公式法和多年來河道的實際行洪寬度來分析確定。

3.2.1 經驗公式法

本次設計造床流量的確定采用洪水頻率法，即取1.5年一遇（P=66.7%）的洪峰流量。穩定河寬的確定通常采用兩種方法，即阿爾圖寧公式和由水流阻力公式、水流連續方程及河相關系式連立求解計算，本次設計采用兩種不同的計算方法進行計算核定。

（1）阿爾圖寧公式式中:A為穩定河寬系數，取1.5；Q為造床流量（m3/s）；J為河道比降。

（2）水流阻力公式、水流連續方程及河相關系式連立求解計算

式中:ξ為河相系數；Q為造床流量，m3/s；J為河道比降，取各段實測河道比降；N為綜合糙率；B為計算河道寬度，m；h為計算河道水深，m。

公式中參數取值及計算穩定河寬結果見表1。

表1 穩定河寬成果表

3.2.2 河道現狀河寬

工程區位于黑漆河中下游河段，該段河道斷面形狀變化較大，河道洪水主要由主槽宣泄。富水鎮段黑漆河干流段河道現狀河寬26 m～60 m，支流龍王溝現狀河寬6 m，支流茶坊溝現狀河寬9 m，支流馬家溝現狀河寬15 m～17 m。

3.2.3 堤距的確定

由于黑漆河兩岸均為居民區和耕地，并且山區用地非常緊張，故堤防基本沿原堤線布置，在不拆遷及少壓占耕地的情況下，依據經驗公式計算結果及工程區實際情況確定:富水鎮段黑漆河干流段設計堤距不小于26 m，支流龍王溝設計堤距不小于6 m，支流茶坊溝設計堤距不小于10 m，支流馬家溝設計堤距不小于15 m。

3.3 新修護岸

根據《堤防工程設計規范》（GB 50286-2013）要求，設計堤頂高程按設計洪水位加堤頂超高確定，4級堤防工程不允許越浪的安全加高取值為0.6 m，5級堤防工程不允許越浪的安全加高取值為0.5 m。根據波浪爬高富水鎮段0.423 m、風壅增高0.005 m的計算結果，出于安全考慮，綜合確定富水鎮段堤防超高值Y=1.1 m，再加20年一遇洪水位，即可得到富水鎮段堤防的堤頂高程；生龍寨段堤防超高值Y=1.0 m，再加5年一遇洪水位，即可得到生龍寨段堤防的堤頂高程。

3.4 堤防橫斷面形式

根據堤線布置原則及所確定的堤距，結合現狀堤防，綜合考慮，本次堤防結構形式對仰斜式漿砌石擋土墻、俯斜式重力漿砌石擋墻、衡重式擋土墻這三種形式進行比較。根據設計斷面情況，選取墻高6.0 m的設計斷面對三種結構型式進行比較（見圖1～圖3），造價比較見表2。

圖1 仰斜式重力漿砌石擋墻斷面設計（推薦方案）

圖2 俯斜式重力式漿砌石擋墻斷面設計（比較方案）

圖3 衡重式擋墻斷面設計（比較方案）

表2 擋墻方案比較表

從表2可知，仰斜式重力漿砌石擋墻比俯斜式重力漿砌石擋墻和衡重式漿砌石擋土墻經濟，本著安全、經濟、合理的原則，以及結合工程區已成護岸斷面形式和工程經驗確定本次設計斷面選用重力式漿砌石擋墻的斷面形式。本次推薦仰斜式重力擋土墻斷面。

富水鎮段護岸采用M7.5漿砌石擋土墻，基礎埋深2.0 m，堤身高度為3.4 m～4.2 m，頂寬0.6 m，臨水側邊坡比為1∶0.4，背水側邊坡比為1∶0.1。高出地面的堤防背水面坡比采用1∶2，局部段堤防背水面與堤頂齊平，堤頂寬度3.0 m，堤頂為20 cm厚泥結石路面，漿砌石擋墻頂采用8 cm厚C15混凝土壓頂。

3.5 堤防細部結構

1）砌體伸縮縫。漿砌石擋墻每隔15 m設一道伸縮縫，縫寬2 cm，縫間填塞聚乙烯閉孔低發泡沫板。

2）排水管。在漿砌石擋墻中埋設塑料排水管，管徑50 mm，由下向上第一排距河床面1.0 m，向上排距1.5 m布置至設計堤頂，每排孔距3.0 m，呈梅花狀排列。

3）踏步。每隔200 m左右，在適當部位臨水側面和背水側面設一道寬1.2 m的下河踏步，共計25處，下堤踏步5處。

3.6 加固護岸

根據富水鎮段現狀河道，部分已建堤段基礎裸露，需對裸露堤基進行加固處理。防洪墻加固措施應根據原有墻的結構形式、河道情況、墻后道路及施工條件等進行技術經濟比較后確定。加固斷面可選用漿砌石結構和埋石混凝土兩種型式。對本工程而言，漿砌石結構施工比埋石混凝土施工較方便；在滿足防洪工程要求的情況下，埋石混凝土較漿砌石結構費用高，故本工程加固斷面采用漿砌石結構形式。施工時15 m為一檔，各檔之間設伸縮縫，填塞20 mm厚聚乙烯閉孔泡沫板。開挖時跳檔施工，原堤防做好支撐，防止垮塌，安全施工。

4 結語

為提高黑漆河富水鎮段防洪能力，本文在分析討論黑漆河現狀、防洪能力、堤距寬度、堤頂高程、堤線布設原則的基礎上，結合實際需要，經過技術、經濟、適宜性等多方面的比選，提出采用仰斜式重力擋土墻斷面進行堤防建設，加固斷面選用漿砌石結構，共建設堤防4.3 km，促使當地防洪能力達到20年一遇，可供陜南中小河流防洪建設進行參考。