山洪溝防洪治理工程方案設計淺析
——以張家川縣馬關鎮竇家溝山洪溝防洪治理工程為例

王奇鋒

（天水市水利水電勘測設計研究院有限公司，甘肅 天水 741000）

0 引言

山洪災害來勢猛、成災快、歷時短、范圍小而散，易造成人員傷亡。針對易發山洪地區，應研究和制定山洪災害防治總體規劃和對策措施，最大限度地減少山洪災害導致的人員傷亡和財產損失。山洪治理首先應對山洪溝進行綜合治理，提高溝道防洪能力，可有效減少大量塌岸帶來的損失，減輕溝道險情，提高山洪災害防治水平，促進人與自然和諧共處。本文以張家川縣馬關鎮竇家溝山洪溝防洪治理工程為對象，剖析其防洪治理設計方案與措施。

1 工程建設背景

竇家溝是清水河右岸一級支流，發源于莊浪縣雷神廟山，控制流域面積145km2，主溝道長約32km，溝道平均比降為11.45‰。溝道兩岸為村莊、耕地，沿溝有縣道通過，工程區沿線大多數無任何防洪工程，已建堤防11 段2.64km，由于資金短缺等諸多原因，沒有形成完整的防洪體系，使現有堤防不能很好發揮防洪作用；很多險段無任何防護措施，洪水嚴重威脅當地村民生命和財產。

根據《水利部辦公廳關于印發2020年度山洪災害防治項目建設工作要求的通知》（辦防函發【2019】1281號）文件、《重點山洪溝防洪治理項目建設指導意見》精神，在認真總結張家川縣防洪減災體系現狀的基礎上，深入研究分析當前防洪減災存在的突出薄弱環節，完善防洪減災體系的總體思路，提出了張家川縣馬關鎮竇家溝山洪溝防洪治理方案，對竇家溝的險工險段先期進行治理規劃。工程建設主要以區內竇家溝溝道洪水災害的治理為主，對直接威脅城鎮、集中居民點、基礎設施安全，且難以實施搬遷避讓的山洪溝進行治理，并以保障人民群眾生命財產安全為首要目標。治導線布置與河勢流向相適應，直線河段堤線盡量與洪水的主流線相平行，彎曲河段采取大彎就勢、小彎取直的原則，防止侵占河道；充分利用現有工程，盡量考慮岸情，照顧灘地隸屬關系，妥善處理好左右岸、上下游的關系；恢復和改善生態環境相結合，實現統一治理的目標。

2 溝道現狀及防洪能力

竇家溝上河村段、竇家溝小莊村段有防洪措施，由于資金短缺等諸多原因，沒有形成完整的防洪體系，使現有堤防不能很好發揮防洪作用；很多險段無任何防護措施，如上豆村、西臺村、馬堡村等，多為砂壤土、砂礫石構成的岸坎，抗沖刷能力弱，防洪能力弱，一遇洪水，洪水側向沖刷、淘蝕、浸泡坡腳，易發生土體坍塌現象，危及村民生命財產，毀壞村莊、耕地和道路以及其他基礎設施，給當地村民造成巨大損失。

3 防洪溝治理方案設計

3.1 治理標準

根據《防洪標準》（GB 50201-2014）[1]、《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2017）[2]、《堤防工程設計規范》（GB 50286-2013）[3]和《山洪溝防洪治理工程技術規范》（SL/T778-2019）[4]之規定，防護區人口＜20 萬人，防護區耕地＜30萬畝，確定防護區等級為鄉村Ⅳ等，堤防工程級別為5級，設計洪水標準10年一遇。10年一遇水面線計算成果見表1。

表1 馬關鎮各溝段10年一遇水面線計算成果

3.2 工程規模

根據竇家溝的溝道特性和治理現狀，該次治理主要對未治理危險段、防洪體系不完善段進行設計，共計保護人口2325人、耕地377.1畝、道路及基礎設施，治理溝長4.29km，新建堤防4.5km；溝道清淤疏浚3.42km[5]。

3.3 堤防設計

3.3.1 堤頂高程

按照“堤頂高程=設計洪水位+堤頂超高（Y）”確定。堤頂超高（Y）計算值見表2所示。

表2 堤頂超高計算成果表

堤防工程安全加高值按《堤防工程設計規范》（GB 50286-2013）規定，根據堤防級別和防浪要求確定，設計堤防均不允許越浪，相應5 級堤防安全加高值為0.5m。

3.3.2 堤防基礎埋深

該次設計采用《堤防工程設計規范》（GB 50286-2013）中平順護岸沖刷深度計算公式，對工程區河段按設計洪水進行沖刷深度計算。平順護岸沖刷深度計算公式：

式中：hS——局部沖刷深度，m；

H0——沖刷處的水深，m；

Ucp——近岸垂線平均流速，m/s；

Uc——泥沙的啟動流速，m/s；

n——與防護岸坡在平面上的形狀有關，該次設計取n=0.25。

該次設計依據治理段洪水流勢及工程布置情況，選取若干典型斷面，結合設計洪水水面線計算結果，按上式計算各斷面在水流平行堤岸情況下堤防臨水側坡腳處的沖刷深度。計算參數及計算結果見表3所示。

表3 沖刷深度計算成果

依照沖刷深度計算結果，竇家溝各段落局部沖刷深度計算值在0.57~1.21m。依據工程地質條件，考慮計算公式的局限性，并考慮一定的安全余地，竇家溝各段落最終確定堤防設計基礎埋深為1.0~1.5m。

3.3.3 堤防斷面設計

該次設計根據當地已建堤防及溝道實際現狀，依據計算結果，堤防高3.0~4.95m，鑒于堤高較小，新建堤防斷面均為碾壓砂礫石梯形斷面堤防，堤防均為仰斜式，采用C15 細粒混凝土砌塊石而成，堤頂寬3.0m，護坡迎水坡坡比1∶0.5，背水坡坡比1∶0.2，基礎底寬0.9m，墻趾寬0.3m、高0.5m。堤高在4m以上堤防設置排水孔，為Ф 50mmPVC 管，呈梅花型（2m×2m）布置，背水側端口設反濾包。堤防要求塊石抗壓強度不小于300kg/cm2，抗凍脹系數不小于F200。防洪堤每10m設一道伸縮縫，采用高密度閉孔聚乙烯泡沫板，縫寬2cm。堤建成后應及時對基坑進行回填及堤后填土，夯填部分要求相對密度不應小于0.6。

3.4 溝道清淤疏浚設計

溝道清淤疏浚共計9 段3.42km。溝寬為12～33m，由于溝道坡降較緩，溝道蜿蜒曲折，淤積嚴重，不滿足溝道安全行洪的要求，需要進行溝道清淤疏浚處理，因勢利導，并應與堤防、環境保護等相結合。根據現場測量及水力計算資料，清理寬度12~33m 左右，清理厚度0~1m，平均清理厚度0.4m，共清理36295m3，疏挖段的進、出口應與原溝道漸變平順連接。

4 結束語

張家川縣馬關鎮竇家溝山洪溝通過綜合防洪治理，可有效減少大量塌岸帶來的損失，減輕溝道險情，進一步提高溝道防洪能力，消除山洪隱患，不僅改善了沿岸人居環境及生態環境，提高區域綠化空間，更為當地群眾實現青山綠水美麗田園，構筑河暢水清岸綠美景，鞏固拓展脫貧攻堅成果同鄉村振興有效銜接奠定堅實基礎。經過對設計方案的分析論證，該工程具備建設條件，技術可靠，經濟合理，效益顯著，建議盡早開工建設。