文殊沙河存在問題及修復(fù)方案

謝龍

（珠江水利委員會(huì)珠江水利科學(xué)研究院,廣東 廣州 510611）

1 工程區(qū)流域概況

文殊沙河是討賴河流域的一條季節(jié)河，也是嘉峪關(guān)市和酒泉市肅州區(qū)的界河，河流與討賴河干流、洪水河相鄰，河水主要是汛期祁連山淺山區(qū)及山前洪積扇面上的暴雨洪水，文殊沙河上游呈多條支溝，主要有東紅溝、九條溝、松大板溝、大直溝、小直溝、榆樹溝、干溝，腦皮溝、獨(dú)山子溝等溝，各溝道洪水沿洪積扇面由南向北下泄后，在文殊山南坡腳折向東流，于文殊山東、西二峰之間的文殊溝沿溝道下泄，穿越蘭新鐵路后，在被兩岸束窄的狹長河道內(nèi)曲折穿梭，最后在清嘉高速公路討賴河特大橋以南1.50 km處匯入討賴河。文殊沙河在文殊鎮(zhèn)至肅州區(qū)公路橋以上流域面積483 km2。

2 工程區(qū)水文及地質(zhì)

2.1 水文

2.1.1 氣象

工程區(qū)位于酒泉盆地西部，遠(yuǎn)離海洋，具有明顯大陸性氣候特征。總的氣候特點(diǎn)是：氣候干燥、降雨稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈，日照時(shí)間長，冬季寒冷，夏季炎熱，晝夜溫差大，秋涼春旱多風(fēng)沙。據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳径嗄隁庀笥^測(cè)資料，工程區(qū)年平均氣溫7.30 ℃，歷年極端最高氣溫38.40 ℃，歷年極端最低氣溫-31.60 ℃，平均無霜期130 d，年平均降水量85.30 mm，年平均蒸發(fā)量2 148.80 mm。

2.1.2 洪水

文殊沙河為間歇性季節(jié)河道，P=2%時(shí)設(shè)計(jì)洪水流量318 m3/s，P=5%時(shí)設(shè)計(jì)洪水流量221 m3/s，P=20%時(shí)設(shè)計(jì)洪水流量75 m3/s。

文殊沙河流域3-4月份由于氣溫升高，冰雪融化而偶有春汛發(fā)生；5月份為過渡期，6-9月份降雨集中，多發(fā)生洪水，為汛期；10 月份為過渡期，11 月份至次年2 月份降雨稀少，為枯水期，溝道干涸。

2.2 工程地質(zhì)

2.2.1 區(qū)域地質(zhì)

項(xiàng)目所在地貌單元為文殊沙河河谷地貌，文殊沙河由南向北匯入討賴河。河谷地貌要素較為完整，河床、河漫難、階地等均有發(fā)育。由南至北構(gòu)成地貌形態(tài)上的傾斜洪積扇形戈壁平原-洪積平原-湖沼平原。

2.2.2 工程區(qū)地質(zhì)條件

通過實(shí)地查看、調(diào)閱《甘肅省嘉峪關(guān)市文殊沙河治理工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，工程區(qū)地質(zhì)條件比較簡單，主要可劃分為以下幾個(gè)工程地質(zhì)段：樁號(hào)0+000-0+905：堤基地層為第四系沖洪積砂礫卵石層。樁號(hào)0+905-2+293、4+595-4+757、8+655-9+312.2河堤，堤線沿現(xiàn)代河床布設(shè)，堤基巖性為沖洪積砂礫卵石土層，允許滲透坡降I=0.10～0.12，承載力300 kPa。樁號(hào)2+293-4+595、4+757-8+655，堤基地層為第四系沖洪積砂礫卵石層，允許滲透坡降J允許=0.10～0.20，承載力350 kPa。

3 工程區(qū)現(xiàn)狀及存在的主要問題

3.1 工程區(qū)現(xiàn)狀

文殊沙河右岸由酒泉市管理，左岸由嘉峪關(guān)市管理，2012年嘉峪關(guān)市水務(wù)局實(shí)施的《甘肅省嘉峪關(guān)市文殊沙河治理工程》中，新建左岸河堤長2 207.07 m，維修加固河堤長6 640.73 m。2020 年1 月17 日，該站技術(shù)人員會(huì)同嘉峪關(guān)市水務(wù)領(lǐng)導(dǎo)，對(duì)河堤現(xiàn)狀進(jìn)行了勘測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)排查，混凝土護(hù)坡被洪水沖刷掏空、垮塌、基礎(chǔ)外漏部分，主要分布在樁號(hào)4+595-4+757，河堤長度162 m，該段在《甘肅省嘉峪關(guān)市文殊沙河治理工程》中是新建河堤段。

4+595-4+757段河道蜿蜒曲折呈“S”型，平面彎曲較小，縱向比降由陡變緩。堤岸與主河槽的高差逐漸增大。河床寬闊約90 m。左岸為嘉峪關(guān)市文殊鎮(zhèn)耕地，右岸為酒泉市肅州區(qū)耕地。河堤是砂礫土壩加護(hù)坡的型式，斷面為梯形，總高6.10 m，深泓線以下3.62～2.84 m，堤頂寬3.00 m，迎水面坡比1：1.50，背水面坡比為1：1.25，護(hù)岸C15混凝土現(xiàn)澆，厚度15～25 cm。

樁號(hào)4+595.2堤頂高程為1 596.83 m，堤底高程為1 590.73 m，深泓線高程為1 594.35 m；樁號(hào)4+757.0堤頂高程為1 593.91 m，堤底高程為1 587.81 m，深泓線高程為1 590.65 m，比降18.04‰

3.2 存在問題

2019年入汛以來，嘉峪關(guān)市多次出現(xiàn)強(qiáng)降雨天氣，特別是2019年6月20日，受極端天氣影響，文殊鎮(zhèn)發(fā)生了自氣象記錄以來歷史最大值降雨量，降雨量達(dá)到54 mm，導(dǎo)致嘉峪關(guān)市文殊鎮(zhèn)部分農(nóng)田、農(nóng)業(yè)設(shè)施不同程度受損。文殊沙河承擔(dān)著嘉峪關(guān)市及酒泉市肅州區(qū)防洪安全，靠近嘉峪關(guān)市左岸防洪堤壩基礎(chǔ)被洪水沖刷掏空，垮塌13 塊65 m，基礎(chǔ)外漏162 m，已成為影響河道行洪的重大安全隱患并嚴(yán)重影響文殊鎮(zhèn)人員及財(cái)產(chǎn)安全。

4 工程維修的必要性

自2011年河道治理完成經(jīng)過幾年的運(yùn)行到2019年入汛以來，嘉峪關(guān)市多次出現(xiàn)強(qiáng)降雨天氣，特別是2019 年6 月20 日，受極端天氣影響，文殊鎮(zhèn)發(fā)生了自氣象記錄以來歷史最大值降雨量，降雨量達(dá)到54 mm，導(dǎo)致嘉峪關(guān)市文殊鎮(zhèn)部分農(nóng)田、農(nóng)業(yè)設(shè)施不同程度受損。文殊沙河承擔(dān)著嘉峪關(guān)市及酒泉市肅州區(qū)防洪安全，靠近嘉峪關(guān)市部分堤防垮塌，已成為影響河道行洪的重大安全隱患并嚴(yán)重影響文殊鎮(zhèn)人員及財(cái)產(chǎn)安全。因此，此項(xiàng)目的維修實(shí)施對(duì)促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義，對(duì)促進(jìn)當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)，加快當(dāng)?shù)厝罕娙娼ㄔO(shè)小康社會(huì)步伐，穩(wěn)定人民群眾生活是非常必要的。

5 工程維修方案

5.1 維修任務(wù)及規(guī)模

對(duì)原有河堤的混凝土坡面垮塌嚴(yán)重部分在深泓線位置拆除并重新澆筑混凝土，基礎(chǔ)外漏嚴(yán)重的砂礫石回填至深泓線位置，河床不穩(wěn)定段格賓籠加固。

主要修復(fù)內(nèi)容：拆除C15混凝土94.41 m3，澆筑C20混凝土護(hù)坡78.16 m3，鋪設(shè)格賓石籠1 380 m3，拉運(yùn)回填砂土料54 263.58 m3。

5.2 工程等別和標(biāo)準(zhǔn)

此項(xiàng)目主要是維修項(xiàng)目，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地查看，結(jié)合甘肅省小流域洪峰流量經(jīng)驗(yàn)公式法、《甘肅省水文圖集》暴雨洪水經(jīng)驗(yàn)公式法、推理公式法三種方法推求洪水，并結(jié)合《甘肅省嘉峪關(guān)市文殊沙河治理工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》中洪水分析成果，以維持原設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)，按50年一遇洪水設(shè)防，50年一遇的設(shè)計(jì)洪水流量為318 m3/s，堤防工程級(jí)別為Ⅱ級(jí)。保持原堤防橫斷面不變，只對(duì)垮塌的混凝土坡面拆除并進(jìn)行新澆筑混凝土坡面。

5.3 維修方案

拆除混凝土位置在深泓線位置，采用切割機(jī)切開，挖掘機(jī)挖除，將拆除混凝土保存好，墊到第一道格賓籠導(dǎo)流墻后，增加格賓籠導(dǎo)流墻穩(wěn)定性。砂礫石回填至深泓線以下0.75 m時(shí)，開始鋪設(shè)格賓籠，每道格賓籠之間相互連接，裝填石粒徑120～250 mm，中值粒徑190 mm。

5.4 維修的施工方案

此維修項(xiàng)目施工以石土料挖填和格賓籠鋪設(shè)為主，因此施工采用機(jī)械施工為主，輔之以人工的方法。

施工順序?yàn)榛炷疗旅娌鸪旅嫫秸炷疗旅鏉仓巴亮匣靥睢褓e籠鋪設(shè)→砂土料回填。各分項(xiàng)施工需按國家有關(guān)施工規(guī)范進(jìn)行，砂土料由機(jī)械從河心向岸邊開挖推進(jìn)，開挖寬度由河中心分別向左右延伸，成“U”形狀，深度為1.50～2.00 m，開挖要求與上下游河床平順連接，挖墊平衡，洪水能順利通過。

5.4.1 混凝土拆除

混凝土坡面在深泓線位置采用切割機(jī)切開，挖掘機(jī)挖除的方式。

5.4.2 混凝土澆筑

混凝土用量少，采用商品混凝土，混凝土料的水平運(yùn)輸采用翻斗車配合架子車運(yùn)輸。人工平倉，平板式振搗器振搗，振搗至混凝土不再顯著下沉或不再冒氣泡為止，人工原漿抹面、收光、壓光。人工灑水，草袋覆蓋，自然保護(hù)。

5.4.3 砂土料回填

砂土料回填鋪料時(shí)，鋪料厚度要均勻，保持在約50 cm，自卸汽車卸料宜采用進(jìn)占法倒退鋪土，裝載機(jī)推平的方式回填。

5.5 施工進(jìn)度安排

此維修項(xiàng)目施工方式以機(jī)械為主、人工為輔，計(jì)劃維修工期1個(gè)月，在2020年文殊沙河汛期來臨前完成維修工作。

6 結(jié)語

此次文殊沙河修復(fù)項(xiàng)目是一項(xiàng)以社會(huì)效益為主的工程，受益對(duì)象主要涉及文殊鎮(zhèn)文殊村的2、3、4 和9 組，馮家溝村的4組以及塔灣村的1、2組，可保護(hù)人口4 200人，耕地553.33 hm2，保護(hù)公路1.20 km。