南汀河干流孟定壩段防洪治理分析

李燕娟，李榮忠

(云南省臨滄市水利水電勘測設計研究院，云南 臨翔 677099)

1 工程概況

南汀河屬怒江流域南汀河水系的一級支流，位于云南省臨滄市境內中部，是臨滄市最大的一條出境國際河流，流經臨滄市臨翔區、云縣、永德、鎮康、滄源、耿馬5縣1區，干流在境內全長264.2km，境內流域面積8097km2，占臨滄市國土面積的33.1%，南汀河流經區域是臨滄市最主要糧油基地。南汀河孟定壩段屬耿馬傣族、佤族自治縣，位于南汀河干流下游，是一個受其侵蝕并堆積而成的沖積型寬谷盆地，四面被山丘環繞，南汀河從東北流向西南并穿過整個壩區，處于北回歸線附近，屬典型的亞熱帶季風氣候，日照長、常年無霜。壩內常住人口11.71萬人，平均海拔500m，壩區坡度在8°以內的土地面積為13.37萬畝，壩內土地資源、生物資源、水資源、氣候條件優越，是臨滄市糧食、橡膠、咖啡等經濟作物的主產區，是支撐臨滄市孟定邊境貿易合作區的“動脈”。

但南汀河孟定壩區堤防工程建設滯后，防洪標準偏低，導致災害損失日趨加重，總體呈現3年一小災，5年一大災的不利局面。據統計，建國以來就有12年發生大洪水，造成孟定壩人員傷亡和財產損失巨大。其中“98洪水”造成孟定壩1400戶7000人受災，直接經濟損失達22040萬元；2007年“7.20”特大洪水造成孟定壩3.18萬群眾受災，3.2萬畝農田被淹，淹沒時間長達7天之久，最大淹沒水深達4.5m，3216名群眾被洪水圍困，直接經濟損失2.316億元。洪水嚴重威脅著當地人民群眾生命財產安全，影響邊疆的穩定和社會的發展。由于洪災頻繁、損失巨大，南汀河孟定壩段治河防洪工程歷來受到了省市有關領導的高度重視。早在1996年云南省政府扶貧現場辦公會在臨滄召開，明確了南汀河開發、治理、保護的重要性和必要性及實施的緊迫性，提出“全面啟動治理、保護和開發南汀河流域”的跨世紀工程。1997年省政府批準南汀河流域整治規劃，1999年南汀河干流孟定壩段治河防洪工程立項，同意治理南汀河干流孟定壩段河道長31.6km，分期實施，10年完成。批準工程概算總投資20803萬元，防洪標準10年一遇。孟定壩的防洪治理作為南汀河流域全面治理的啟動項目，整個南汀河孟定壩段河道治理工作從2000年開始至2011年基本完成規劃治理31.6km的建設任務，共分為5期進行整治。工程實施后，南汀河孟定壩段河道防洪標準已系統提高到10年一遇，實現了保護農田7萬多畝，保護沿河兩岸2.2萬人，項目區人民群眾生命財產得以保障。

2 關鍵技術內容

2.1 工程基本條件

南汀河孟定段從姑老河水文站至南汀河大橋斷面，長38.6km，徑流面積從4185km2增加到7986km2，多年平均洪峰流量577～1300m3/s，10年一遇設計洪峰流量891～1290m3/s，20年一遇洪峰流量1040～2270m3/s。據觀測資料分析，孟定壩泥沙含量有逐年增加的趨勢，從20世紀60年代1.18kg/m3增至3.73kg/m3，多年平均輸沙量從546萬t增至1094萬t。懸移質泥沙粒徑枯季在0.002～0.791mm之間，平均粒徑為0.086mm。汛期在0.002～0.791mm之間，平均粒徑為0.073mm。河床質粒徑在0.008～9.5mm之間，枯水期中值粒徑0.135mm，平均粒徑為0.227mm，個別粒徑達20mm。

孟定壩為沖積盆地，河床堆積作用十分強烈，河堤基礎為松散沙質，淤積層深厚，抗沖刷能力低，屬河流沖積地貌。孟定壩南汀河地形平坦、自然河岸低，地層巖性復雜，構造發育，工程地質條件差，干流河床為沉積的沖洪積層，在10m深度范圍內無強度較高、耐沖刷的堅硬巖組，表層5m以上屬粉細砂、中細砂、粉砂和含礫中砂層、砂質壤土層，承載力低、松散、局部軟弱，易被沖刷和淘蝕，不能滿足河堤堤基的要求；5m以下礫中粗砂土、砂卵礫石層，承載力一般較高，摩擦角較大，根據原位測試指標，可作基礎持力層，堤基置于卵礫砂層上，開挖清基工程量較大。

2.2 治理原則

南汀河干流防洪治理的總原則是“上堵，中固，下排”。上堵即對河道上游及支流采取生物措施及部分工程措施，減少水土流失，減小中下游主河槽的淤積，從而提高防洪能力。中固是對河勢較平緩段(壩區段)筑堤束水，使洪水從主河道安全通過，以堤防工程建設為主。下排是以切除畸彎，清除河中阻水障隘物，擴寬過水斷面，增大下泄流量。孟定壩南汀河治理原則為“穩定主槽，加固河堤，以泄為主”。在治理措施上采取守點顧線，自上而下，逐段治理，因地制宜，就地取材；采用多種治理方法和堤防結構形式進行綜合治理。

2.3 河道治理方案分析

2.3.1河床演變及沖淤變化分析

從調查歷史資料和近幾十年河道演變分析，孟定壩南汀河主槽改道頻繁，其變化過程符合一般沖淤河流在自然條件下的變化規律，是水流與河床通過河道的輸沙能力自動調整的過程，河床泥沙的沖淤不平衡是南汀河演變、改道的主要原因。根據河道特性、水沙條件及河床演變分的分析得出如下結論。

(1)孟定壩南汀河河道水沙時空分布極不均勻，洪枯流量變幅大，洪水變差系數大，中水以上流量持續時間短；多年平均含泥量及輸沙量增長較快，河床逐年淤積，上游來沙與輸沙能力比大于1，河床淤積嚴重。

(2)孟定壩南汀河河道組成物質較細，河道穩定性極差，泥沙沖淤極不平衡，河身寬淺，水流散亂，主槽經常變動，擺動速度及幅度均較大，無固定深槽，泥沙淤積嚴重，河岸抗沖刷能力低，極易發生沖刷展寬，河道縱橫向均不穩定，是一條散亂型河道。

(3)堤防工程布置應充分考慮上游來水來沙的影響，堤距的選擇應留有適當的余地以適應上游來泥帶來的沖淤變化，確保堤防工程及河道行洪的安全。

(4)孟定壩南汀河河道穩定性極差，河床曾多次在此處變遷，河道發生改道，河堤基礎差，河床抗沖能力低，分析該段河道動力軸線走向，選定河道治導線，充分利用天然河道的各節點，采取相應工程措施控制河勢，重視做好堤防工程的防沖防淘設計，增強河道的抗沖性和穩定性。

2.3.2治導線確定

南汀河孟定壩干流河道經過多次河床演變、改道，目前河道走向多靠右岸山腳走，河道直段或畸彎段相對較少，河相關系比較良好，從多次實測河道地形圖看，南汀河主槽河道每年都在擺動，局部河道分叉，但總的河道走向沒有發生大的變化，說明經過歷年的河道自動調整，河床對來水來沙的自我適應、不斷塑造，現狀河道的走向、河底縱坡、河道彎度等河相關系符合該段河道的河道沖淤演變規律，基本能滿足該段河道的輸水、輸沙及河道動力軸線的要求，河床治導線相對穩定。治導線走向遵循天然河道走向，局部彎道及河床寬度不足的地段適當調整，河床縱坡不做大的調整。

2.3.3堤型結構研究

針對南汀河孟定壩干流河床“沙淤厚、沖刷強”的實際，根據歷年治理南汀河的實踐經驗及河堤基礎和河道沖淤變化的分析結論，孟定壩堤防工程在設施布局及堤型結構方面進行了探索創新，提出“生態治河、寬河筑堤”的理念，采用柔性河堤結構型式治理，河道斷面采用主槽、邊灘的復式斷面形式。

設計在漿砌石重力式擋土墻固槽、M7.5漿砌石重力階梯式擋土墻固槽、仰斜(臥)式現澆砼結構護坡(坡腳設齒墻)、鋼筋網堆石(分坡式及直墻)、混凝土鉸接式護坡、護底，C25混凝土鉸接式護坡、護底等多種方案經適應性、可靠性、水生態環境、施工、占地及工程造價進行綜合比較，最終確定以鋼筋石籠或小雞嘴壩固腳、拋石堤固槽、土堤防洪的河堤結構型式(其中河道斷面根據實際情況又分設邊灘及不設邊灘2種)。

(1)淹沒式透水拋(堆)毛石挑水壩護岸。此種挑水壩能起到緩沖落淤而不對主流流態、流向形成太大的影響，經分析計算結合孟定實際，挑水壩挑水角度為20°～22°，在設計中針對不同斷面的河勢情況，在丁壩的形式上采用圓頭丁壩、拐頭丁壩、斜線壩進行有機的組合，組成丁壩群，以達到緩沖落淤，防沖固槽的目的。3種形式的優缺點分析如下：圓頭壩具有能適應各種來流情況，施工簡單，但具有對河勢控制能力差，壩下游回流大的特點；拐頭壩送流條件好，壩下回流小，但對來水流態、流向有更嚴格的要求，同時有壩上游回流大的特點；斜線壩的優缺點介于二者之間，故設計在丁壩群上游用圓頭壩，中間多用斜線壩，而下游則用拐頭壩，同時用竹木樁作基礎處理，鋼筋石籠固腳。

(2)淹沒式拋(堆)毛石逆丁壩(上挑式丁壩)。此種結構形式在水流漫越丁壩后，在丁壩后產生水平軸的螺旋流，其方向直指河岸，因此能將泥沙帶向河岸，發生淤積，有利于防止沖刷，保護堤腳，故此，在轉彎角度大、半徑小的凹岸采用此種結構型式進行防沖固槽護岸。

(3)拋(堆)毛石順水壩。在轉彎偏急的凹岸和右岸寨子邊段，由于防護對象的重要性及寨子靠河邊，順水堤有利于平順水流、節省土地。

(4)拋(堆)石直丁壩。主要用于邊灘，在邊灘上每300m左右設一道土心墻拋(堆)石直丁壩以防水流在邊灘上形成高速水流沖刷土堤腳。

(5)小雞嘴壩。此種壩型基本為潛壩，多用于固腳，作用為防沖防坍塌，確保村寨及農田地的安全，在一期工程南里段中采用較多，固腳效果特別明顯。

(6)生物措施固槽。在右岸保護對象不太重要的地段，擬用推土筑堤達多年平均洪水位高程，后植樹固槽的形式達到防洪目的。

3 存在不足

在當時的歷史、社會經濟條件下，南汀河孟定段治理工程治導線的選定、堤防工程布置，堤型結構型式的確定等方面取得了成功，對孟定壩的防洪安全作出了巨大貢獻。但隨著國家對生態文明建設要求提高，河道治理要堅持生態優先、系統治理，充分發揮河流的綜合功能，以滿足人民群眾日益增長的持續水安瀾、健康水生態、宜居水環境、先進水文化的需求，該工程設計在水生態、城市發展的協調性和新技術運用等方面還存在不足，建議在南汀河流域水生態修復整治項目(已列入市“十四五”水安全保障規劃重點項目)中予以系統完善。

(1)水生態、水文化的展示設計方面考慮不足。受歷史時期工程投資等方面的限制，治河工程設計注重防洪功能需求，對水生態保護與修復、水景觀、親水設施及當地鄉土文化保護等需求設計不足。

(2)對經濟社會發展預測及城市發展的協調性考慮不足。該項目開展前期設計工作時，尚未統一的孟定城鎮規劃，治河工程設計只注重防洪功能需求，與目前的孟定城鎮發展要求，特別是臨滄邊境經濟合作區及現代化邊境小康村建設的發展定位需求存在差距。

(3)新技術、新工藝應用不足。該項目設計年代相對較早，設計雖綜合考慮多種治理措施，但由于歷史條件、經濟條件、邊疆地方政府及人民群眾對新材料，新工藝的接受能力等的限制，設計擬采用的如運用南汀河泥沙進行管袋吹填筑堤、石塊或混凝土塊串鋪蓋、混凝土聯鎖式護坡護岸防沖防淘技術等均無法運用到工程中。

(4)排澇放淤問題。南汀河孟定壩治河防洪設計時著重解決防洪安全問題，基本上按農耕需求設置放澇放淤閘，但從后期運行情況分析，南汀河排澇是個重要問題，是孟定城鎮良好運行的關鍵，需在后續的南汀河流域綜合整治項目統籌規劃、妥善解決。

4 工程實施效果評價

南汀河干流孟定壩段自1998年正式開工啟動建設，一期工程先做孟定壩入口南里段及壩尾響水疏浚工程，二、三期工程接南里段向下游逐段治理，按照批復資金下達情況已完成河道治理干流26.142km，實施后，汛期洪水下泄速度明顯加快。工程已經歷多年洪水考驗，特別經受了2007年“7·20”、2010年“6·21”、2014年“7·22”特大洪水考驗，汛期過后，堤壩安然無恙，說明已建堤防工程已具備了抵御10年一遇洪水的能力，項目區內形成了較為完整的防洪體系，多次避免了災情的發生，使土地資源得到合理開發利用，土地價值增高，當地群眾的經濟收入有了明顯提高，最為顯著的是項目區人民群眾安居樂業，呈現出經濟穩步發展的趨勢。據不完全統計，1999—2020年的20多年間，一期、二期、三期堤防防洪減災減少經濟損失約1.7億元，實現了保護7.668萬畝農田，墾復2.9566萬畝，保護沿河兩岸2.2萬人的顯著效益，對維護邊疆少數民族地區經濟發展，政治穩定，邊貿繁榮作用顯著。

項目區工程措施和生物措施結合實施，使生態環境也得到較大改善，特別是水土保持措施的實施，在堤上、堤后和淤灘中種植竹子、金合歡、柳樹、蘆葦等植物，長勢良好，已逐步形成了孟定壩一道亮麗的風景線，為今后孟定發展及南汀河自然景區的建立奠定了堅實基礎。

5 結語

南汀河孟定壩段堤基處理難以達到基巖及砂卵礫石層的基礎持力層，大部份河堤基礎置于中、細砂層上，抗沖刷能力極低，設計總結歷年治河成敗經驗，采用柔性河堤結構型式治理，選擇適應河床沖刷變形的“散體”順水堤型和布置合理的“丁壩”、“雞嘴壩”消能分流措施，施工簡單、投資節省，是符合河道實際的有效治河防洪工程措施。該工程實施后已歷經數次洪水考驗，具備了抵御10年一遇洪水的能力。但圍繞新時期生態優先、系統治理的治河理念要求，該項目設計在水生態和排澇等方面還存在不足，需在后期的南汀河流域水生態修復整治項目中進一步系統完善。