府谷縣清水川防洪工程建設(shè)影響探析

齊小利

(府谷縣應(yīng)急救援保障中心，陜西 府谷 719499)

府谷縣清水川工業(yè)園區(qū)防洪工程(以下簡(jiǎn)稱項(xiàng)目工程)位于府谷縣清水川鎮(zhèn)白家園則至鳳凰塔，全長(zhǎng)1.158 km，其中右岸1.158 km，左岸長(zhǎng)1653.6 m。設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇洪水。因?yàn)楣こ痰靥廃S土高原區(qū)，地貌復(fù)雜，河道為游蕩性河流，為確保項(xiàng)目工程充分發(fā)揮作用，需對(duì)項(xiàng)目建設(shè)帶來(lái)的影響進(jìn)行分析。

1 概述

清水川在府谷縣內(nèi)長(zhǎng)47.0 km，地貌為黃土梁峁縱橫，地勢(shì)為西北高、東南低。多年平均流量1.2 m3/s，最大流量1980 m3/s，為確保清水川工業(yè)園區(qū)防洪安全，建設(shè)白家園則至鳳凰塔防洪工程。

1.1 右岸河堤設(shè)計(jì)

在k0+000～k1+031間修筑河堤，其型式為右仰斜式路肩墻。采用M7.5漿砌塊片石，外包30 cmC30混凝土。每隔10 m～15 m設(shè)置沉降(伸縮)縫2 cm，用瀝青麻絮在墻內(nèi)、外、頂三面嵌塞，中間用膠土填充。分段主要尺寸見(jiàn)表1。

表1 右岸河堤工程主要尺寸表

河堤工程頂部設(shè)防浪墻，高1.10 m，寬0.50 m，結(jié)構(gòu)為M7.5漿砌磚。河堤墻體基礎(chǔ)嵌入巖層1.0 m，擋墻高度視基底開(kāi)挖情況進(jìn)行調(diào)整。

1.2 左岸河堤設(shè)計(jì)

左岸河堤由北向南布設(shè)，總體按180 m堤距設(shè)計(jì)，部分堤距為142 m。堤頂設(shè)計(jì)縱坡由上游至下游為5%。堤型式和右岸相同。河堤背側(cè)為填方，堤頂寬3 m(包括墻身寬度)。河堤分段設(shè)計(jì)主要尺寸見(jiàn)表2。河堤墻體基礎(chǔ)嵌入巖層0.5 m，擋墻高度視基底開(kāi)挖情況進(jìn)行調(diào)整。

表2 分段設(shè)計(jì)主要尺寸表

2 河道設(shè)計(jì)洪水分析

根據(jù)《清水川防洪工程施工設(shè)計(jì)》，項(xiàng)目工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇洪水，其防護(hù)對(duì)象為鄉(xiāng)村防護(hù)區(qū)。項(xiàng)目工程防洪標(biāo)準(zhǔn)符合《防洪標(biāo)準(zhǔn)》的要求。項(xiàng)目河段位于清水水文站上游，河段起點(diǎn)(在河段的下游端)距清水站3.3 km，河段終點(diǎn)(在河段的上游端)距清水站5.0 km，項(xiàng)目河段兩岸無(wú)較大支流，河段集水面積只有6.3 km2，因此，整個(gè)河段的設(shè)計(jì)洪水按河段起點(diǎn)斷面進(jìn)行計(jì)算。因項(xiàng)目河段距清水水文站較近，區(qū)間無(wú)較大支流匯入，區(qū)間集水面積很小，出于對(duì)項(xiàng)目工程偏安全、項(xiàng)目河段防洪偏安全考慮，項(xiàng)目河段的設(shè)計(jì)洪峰流量直接采用清水站的值，即50 a一遇洪峰流量為3520 m3/s，相應(yīng)的洪水位為919.21 m。項(xiàng)目河段天然河道呈“U”型斷面，右岸為已建成清水川工業(yè)園區(qū)進(jìn)場(chǎng)道路路堤，左岸山坡較陡，斷面較穩(wěn)定。

3 河勢(shì)影響分析

3.1 河段河勢(shì)演變分析

項(xiàng)目河段處在清水川下游，河段寬闊，河谷寬400 m左右。根據(jù)實(shí)地勘測(cè)，河床組成為巖石、沙質(zhì)壤土、卵石、礫石。右岸岸坡較陡，基巖裸露，左岸岸坡較緩，一級(jí)階地寬100多米，為當(dāng)?shù)鼐用竦母亍Ｉ嫌味沃鞑劭拷蟀叮蟀稙閹r石陡岸坡，右岸為寬100多米的階地，階地與巖石陡岸坡相接。下游右岸為已建成的清水川工業(yè)園區(qū)進(jìn)場(chǎng)道路及河堤，左岸為自然岸坡。項(xiàng)目河段除下段的河堤工程，全河段為天然河道。在兩岸山體和彎道控制下，主槽從上游段由左岸轉(zhuǎn)向右岸，然后基本靠近右岸，主河槽基本穩(wěn)定。沖淤變化不大，沖淤基本平衡。項(xiàng)目河段下游有清水水文站，項(xiàng)目河段河床組成、河道情勢(shì)與清水水文站相似，采用清水站實(shí)測(cè)資料對(duì)項(xiàng)目河段河道演變做進(jìn)一步的定量分析。依據(jù)清水站1980年以來(lái)的實(shí)測(cè)資料，分年代點(diǎn)繪清水站歷年大斷面套繪圖，見(jiàn)圖1～圖3。

圖1 清水水文站80年代大斷面套繪圖

圖2 清水水文站90年代大斷面套繪圖

圖3 清水水文站近幾年大斷面套繪圖

根據(jù)清水水文站1977年以來(lái)實(shí)測(cè)斷面資料，計(jì)算造床洪水下，斷面平均水深，從而得出歷年平均河底高程見(jiàn)表3。點(diǎn)繪清水站歷年河底高程變化過(guò)程見(jiàn)圖4。

表3 清水水文站歷年河底高程成果表

圖4 清水水文站歷年河底高程變化過(guò)程

通過(guò)以上分析可見(jiàn)：

(1)天然條件時(shí)，縱向變化沖淤基本平衡

從平均河底高程分析結(jié)果看，清水川水文站測(cè)驗(yàn)斷面沖淤交替出現(xiàn)，沖淤變化較小，沖淤基本平衡。曾出現(xiàn)連續(xù)沖刷年組和連續(xù)淤積年組，連續(xù)沖刷年組最大沖刷量為0.39 m，連續(xù)淤積年組最大淤積量為0.40 m。2011年后，因清水川工業(yè)園區(qū)河堤建設(shè)，縮窄了河道行洪斷面，改變河道自然演變規(guī)律，河床表現(xiàn)為沖刷，目前平均高程連續(xù)沖刷量為0.70 m。

(2)河道橫向演變小，河谷保持穩(wěn)定

根據(jù)清水川水文站歷年大斷面圖可見(jiàn)，河道橫向演變較小。修建堤防前，造床洪水相應(yīng)的水位下，水面寬為145 m～167 m，變幅為22 m；2011年之后，因河堤工程建設(shè)，水面寬縮窄了20 m。由于河道較寬，中低水時(shí)出現(xiàn)分汊現(xiàn)象，高水時(shí)，中泓線擺動(dòng)較小。

(3)項(xiàng)目河段沖淤變化預(yù)測(cè)

根據(jù)清水川水文站天然狀態(tài)下河道沖淤變化規(guī)律，預(yù)測(cè)項(xiàng)目河段沖淤變化范圍，天然洪水引起的項(xiàng)目河段的沖淤將交替出現(xiàn)，可能出現(xiàn)連續(xù)沖刷年組和連續(xù)淤積年組，連續(xù)沖刷量取0.55 m，淤積量取0.67 m。

3.2 對(duì)河床演變影響分析

(1)對(duì)水位的影響

項(xiàng)目工程建設(shè)使河道行洪斷面縮窄，河段內(nèi)水位將會(huì)抬高，在設(shè)計(jì)洪水下，水位將抬高0.04 m～0.60 m。

(2)對(duì)河道平面起控制作用

右岸項(xiàng)目工程與前期建設(shè)的河堤相接，向上游延伸1158 m，左岸河堤沿一級(jí)階地邊緣布線，終點(diǎn)與右岸堤防的起點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，上游延伸至鳳凰塔村，全長(zhǎng)1653.6 m。堤防建成后，河道平面達(dá)到有效控制，將保持穩(wěn)定。

(3)對(duì)河床沖淤變化的影響

項(xiàng)目工程建設(shè)后，使河道行洪斷面縮窄，在造床洪水下，水面寬由天然狀態(tài)下的300 m～400 m，控制在180 m，最窄斷面控制在160 m范圍內(nèi)，對(duì)水流起到壓縮作用，會(huì)使河段水流流速增加，水流挾沙能力增大，河床將主要表現(xiàn)為沖刷，直至水流達(dá)到新的動(dòng)態(tài)平衡。

4 堤防影響評(píng)價(jià)

4.1 法規(guī)規(guī)劃適應(yīng)性評(píng)價(jià)

防洪工程經(jīng)過(guò)府谷縣委、縣政府審批，其設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)符合《防洪標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，也與《府谷縣防洪規(guī)劃》基本適應(yīng)。堤距不能滿足規(guī)劃要求的河段位于項(xiàng)目河段的中部，該河段右岸為巖石陡岸坡，岸坡參差不齊；左岸為耕地及農(nóng)灌設(shè)施，如按規(guī)劃堤距實(shí)施，則使居民的利益受損，不能實(shí)施。如果整治右岸岸坡，工程量很大，工程造價(jià)也大大增加。考慮各方利益，設(shè)計(jì)堤距較規(guī)劃堤距小。

4.2 河道行洪影響評(píng)價(jià)

4.2.1 施工期影響評(píng)價(jià)

項(xiàng)目工程全線處在清水川河道內(nèi)，河堤工程的基坑開(kāi)挖產(chǎn)生大量土石方，如果處理不當(dāng)將會(huì)影響河道行洪。另外，施工設(shè)施、施工道路、工程物料等，如果布置不合理，也將影響清水川行洪。清水川洪水期主要集中在汛期，即6月～9月，非汛期基流很小，甚至干涸。所以，要將施工期安排在非汛期，以消除施工對(duì)河道行洪的影響，保障安全。

4.2.2 建成后影響評(píng)價(jià)

在設(shè)計(jì)洪水下，項(xiàng)目工程建設(shè)后，上段較天然河道水位抬高0.04 m～0.19 m，下段較天然河道水位抬高0.04 m～0.60 m。左岸堤頂高出設(shè)計(jì)洪水位0.76 m以上，右岸堤頂高出設(shè)計(jì)洪水位3.16 m以上，對(duì)河道行洪沒(méi)有影響。

4.3 河勢(shì)穩(wěn)定影響評(píng)價(jià)

項(xiàng)目工程對(duì)河段河勢(shì)穩(wěn)定的影響主要表現(xiàn)為：水位較天然河道時(shí)有所抬高，河道平面達(dá)到有效控制，加劇河道一般沖刷，在河堤堤腳產(chǎn)生局部沖刷。在設(shè)計(jì)洪水下，項(xiàng)目工程建設(shè)雖然使河道水位抬高0.04 m～0.60 m，但兩岸河堤堤頂均高出建設(shè)后的設(shè)計(jì)洪水位，洪水被控制在河堤內(nèi)，使河勢(shì)保持穩(wěn)定。項(xiàng)目工程建設(shè)對(duì)水流起到壓縮作用，會(huì)使河床沖刷增強(qiáng)，但在洪水條件、河道邊界條件、河床組成條件的共同作用下，河道沖淤變化將達(dá)到新的動(dòng)態(tài)平衡，沖淤變化趨于穩(wěn)定。項(xiàng)目河段下段受兩岸河堤控制，上段受左岸河堤及右岸天然巖石陡岸坡的控制，河道平面將保持穩(wěn)定。

總之，項(xiàng)目工程建設(shè)對(duì)提高河段的防洪能力、保持河段河勢(shì)穩(wěn)定是有益的。

4.4 其他設(shè)施影響評(píng)價(jià)

(1)項(xiàng)目河段上段右岸一級(jí)階地為當(dāng)?shù)鼐用窀兀鶕?jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201-2014)的規(guī)定，其防洪標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇洪水。項(xiàng)目河段10 a一遇洪峰流量為1970 m3/s，項(xiàng)目工程建設(shè)前后，1斷面相應(yīng)水位均為926.54 m，水位不抬高，不新增淹沒(méi)影響范圍；受上游彎道控制，主流仍靠近左岸，所以，對(duì)其沒(méi)有影響。

(2)項(xiàng)目工程左岸河堤設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇洪水，左岸現(xiàn)有設(shè)施及耕地的防洪標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇洪水，項(xiàng)目建設(shè)對(duì)其起著防護(hù)作用。

4.5 防汛搶險(xiǎn)影響評(píng)價(jià)

建設(shè)項(xiàng)目不改變現(xiàn)有交通體系，所以，對(duì)防汛搶險(xiǎn)沒(méi)有影響。但在施工期間，施工車輛可能影響交通，同時(shí)對(duì)防汛搶險(xiǎn)產(chǎn)生影響。所以，建設(shè)項(xiàng)目在施工期，要采取相應(yīng)措施，保證交通暢通，同時(shí)降低對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響。

5 消除或減輕工程影響措施

5.1 工程措施

項(xiàng)目工程的左岸河堤工程，堤頂超高不符合《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，要采取相應(yīng)的工程措施，以保證工程安全。因設(shè)計(jì)堤頂高出設(shè)計(jì)洪水位，考慮波浪爬高、風(fēng)壅高度及安全超高后，堤頂標(biāo)高不符合《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，為此，應(yīng)該在堤頂上部增設(shè)防浪墻，其設(shè)計(jì)可同右岸防浪墻設(shè)計(jì)，即防浪墻高1.1 m，寬0.5 m，采用磚混結(jié)構(gòu)。

5.2 非工程措施

(1)項(xiàng)目施工期要安排在清水川的枯水期，即10月～次年5月，以減少對(duì)汛期行洪的影響，也可避免洪水對(duì)項(xiàng)目工程建設(shè)造成損失。

(2)在施工期間，根據(jù)來(lái)水情況，要做好防護(hù)措施，以確保河道行洪，工程防洪安全。建設(shè)、施工單位對(duì)施工車輛統(tǒng)一調(diào)度，避免造成對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響。

(3)施工結(jié)束，要徹底清除棄渣等，以保證泄洪暢通，并要通過(guò)河道主管部門驗(yàn)收。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分析討論，在設(shè)計(jì)洪水下，項(xiàng)目工程建成后，項(xiàng)目河段上段洪水位較天然河道抬高0.04 m～0.19 m，下段洪水位較天然河道抬高0.04 m～0.60 m，增強(qiáng)了河道沖刷。但由于堤防高于設(shè)計(jì)洪水位，洪水控制在安全河道里，所以對(duì)河道行洪沒(méi)有影響，對(duì)維護(hù)河勢(shì)穩(wěn)定、保障當(dāng)?shù)胤篮榘踩怯欣模灰荛_(kāi)汛期施工，做好施工期管理和施工后的清障工作，不會(huì)產(chǎn)生不利影響的。