广西乐业县同乐镇防洪排涝可行性方案比选研究

罗献方

广西水利电力勘测设计研究院 530023

摘要：乐业县同乐镇罗妹洞及城区河道泄洪能力不足，洪涝灾害频繁，给当地造成了较大的经济损失。为保障国家和人民生命财产安全，改善当地旅游环境和促进社会经济的发展，迫切需要结合本县的县城总体规划实施县城城区河道整治工程。本文主要从防洪排涝方面进行分析，文章主要从乐业县同乐镇防洪排涝工程方案比选出发，并结合对环境的影响以及经济的角度进行了可行性研究。

关键词：防洪排涝；方案设计；可行性

1工程概况

1.1 工程背景

乐业县城位于云贵高原南麓的同乐镇，同乐镇地势东北高西南低，以石山为主。沿大利河和平寨河一带为平原场地，建设区的地面大部分在935～990m（黄海高程）之间。城区周边最高山头高程为1070m，山体不完全风化，多有裸石出露，城区周边森林覆盖率低，植被生长缓慢[1]。

乐业县城同乐镇是乐业县政治、经济、文化、交通中心。根据《乐业县城总体规划（2008～2025年）》将乐业县城性质定位为县域中心，以旅游服务业和原材料加工业为主导，具有地方特色的生态旅游山城。乐业县经济基础相对薄弱，通过建设排涝隧洞工程，提高防洪排涝能力，为经济社会发展提供防洪安全保障，根据《防洪标准》（GB 50201-94）乐业县城防洪标准应为20年一遇标准设防，乐业县百朗河（百逢河）同乐镇防洪排涝工程实施后，可保护城区一带免遭免遭20年一遇最大24h暴雨洪水内涝灾害。

1.2 工程方案设计背景

（1）地形、地质条件

工程区山坡表层为第四系残坡积层覆盖，植被较多，多为杂树，部分山坡为旱地、梯田，山间洼地主要是水田。工程区范围内主要出露石炭系下统大塘阶（C1d）、二迭系下统栖霞阶（P1q）、二迭系下统茅口阶（P1m）、三迭系中统板纳组中段（T2b2）、三迭系中统板纳组上段（T2b3）、第四系残坡积层（Qedl）、冲积层（Qal）和人工堆积层（Qcol）等地层。工程区地下水的埋藏条件及分布状况受地质构造、地层岩性、地形地貌的影响，地下水主要类型有：松散岩类孔隙潜水、基岩裂隙水及岩溶水。工程区位于灰岩地区，存在工程地质问题主要为岩溶塌陷、岩溶突水或涌泥和下游河岸坍塌等，修建时需要采取相应的防护措施，确保隧洞施工和运行安全。

（2）特征水位及水文

根据水文计算成果，城区治涝自排按20年一遇的洪水标准设计，罗妹洞洞前20年一遇洪峰流量为101m3/s，经调洪计算，洞前最高洪水位为935.02m，罗妹洞最大下泄流量为70.4m3/s，排涝隧洞承担的下泄流量为30.6m3/s。

乐业县地处北回归线以北，属亚热带气候，多年平均气温16.3℃，多年平均降雨量1370.6mm。城区多年平均风速1.9m/s，最大风速13.0 m/s。

2 方案的提出及研究

2.1 排涝隧洞线路方案的拟定

（1）排涝隧洞线路布置原则

工程所在地洪涝灾害以内涝为主，工程主要目的是通过新建排涝隧洞，消除涝区内的洪涝灾害。线路布置遵循以下原则：

① 满足县城总体规划要求。

② 线路应综合考虑地形、地质、水力学、施工、运行及对周围环境的影响等因素，通过技术经济比较选定。

③ 洞线应选在线路短、沿线地质构造简单、岩体完整稳定、上覆岩层厚度适中、水文地质条件有利及施工方便的地区。

④ 洞线与岩层、构造断裂面及主要软弱带走向宜有较大的交角。

⑤ 选择洞线时应对不同洞段可能出现的局部不稳定岩体进行分析、预测，采取适宜的工程措施，保证隧洞围岩稳定。

⑥ 洞线在平面上宜布置为直线。如需要设置弯段时，弯曲半径尚应考虑施工方法和施工设备的要求。

⑦布置隧洞时应考虑临时占地、永久占地、植被破坏和恢复、施工污染、运行期地下水位变化等对环境的影响和水土保持的要求。

⑧ 隧洞进出口布置，应根据地形地质条件，使水流顺畅，进流均匀，出流平稳，满足使用功能和运行安全的要求。

⑨ 进、出口宜选在有基岩出露、地质构造简单、岩体完整、风化覆盖层较浅、无顺坡不利结构、岩石新鲜完整的地区，避开不良地质构造（断层、破碎带）和容易发生崩塌、冲沟、危崖、滑坡的地区；进、出口洞脸和两侧边坡宜避免高边坡开挖。

（2）隧洞洞向选择

乐业县城城区河流由城北大利河和城南平寨河组成，地势北东高南西低，以石山为主，所在地海拔平均970m。天然形成的罗妹洞是县城唯一的排水通道，大利河和平寨河汇合后通过罗妹洞经地下流至百朗河，最终排入红水河。由于罗妹洞排洪能力不足，造成城区内涝经常发生，需另外设置泄洪建筑物。

从乐业县城区地形及水系分布情況来看，县城的东南面的百逢河为明流河段，百逢河流入布柳河后直达红水河，从罗妹洞附近往百逢河修建排涝隧洞，可减少城区内涝和减轻罗妹洞的排洪压力。本次设计考虑从罗妹洞附近往百逢河修建排涝隧洞，通过防洪与排涝工程，可确保乐业县城区20年一遇洪水不成灾。

（3）隧洞洞线方案的提出

根据城区东面的地形、地址及河流走向，初步拟定隧洞进口位于平寨河县城汽车站附近，该段为石灰岩，成洞条件好，围岩稳定。在进口不变的情况下分别选取两个排涝隧洞的出口进行洞线比较。

①方案一：排涝隧洞进口位于罗妹洞洞口附近平寨河县城汽车站旁，出口位于东南面同乐镇西凤屯附近二级公路下面的西凤沟，隧洞洞线长约2.2km。隧洞穿越碳酸岩山区和碎屑岩山区，海拔高程为880m～1200m，属于低山～低中山地貌，其中隧洞进口处为碳酸岩石峰，溶蚀侵蚀强烈，山上植被较少，露头较好，自然山坡下部较陡甚至直立，山顶大部分呈平缓的圆锥状；隧洞出口处为砂岩、泥岩组成的碎屑岩山区，属构造剥蚀地貌，低中山地形，山坡自然坡角为40°～50°，谷底及对岸公路边坡被公路开挖弃渣覆盖，成份主要为松散堆积砂泥岩块石，隧洞出口山坡表层为第四系残坡积层覆盖，植被较多，多为杂树或旱地、梯田，山间洼地主要是水田。

隧洞全线均位于地下水位线以下，地下水状态以滴水、渗水为主，少量地段有线性流水；隧洞穿越两条断层，均属于武称～乐业压扭性断层，其中F1断层位于隧洞桩号0+758～0+784m处，断层破碎带宽约26m，由硅化的角砾岩组成，并有方解石脉充填，为正断层；F2断层位于隧洞桩号1+782～1+812m处，断层破碎带宽约40m，上部风化为断层泥，下部为断层角砾岩，为正断层。

方案一隧洞洞身长2140m，其中Ⅲ类围岩洞段长1360m，Ⅳ类围岩洞段长514m，Ⅴ类围岩洞段长266m。

②方案二：隧洞进口位置与方案一相同，隧洞出口位于东面同乐镇马乐屯附近马乐屯往县城方向的第二条冲沟，隧洞全长2.95km。隧洞穿越碳酸岩山区和碎屑岩山区，海拔高程为880m～1200m，属于低山～低中山地貌，其中隧洞进口处为碳酸岩石峰，溶蚀侵蚀强烈，山上植被较少，露头较好，自然山坡下部较陡甚至直立，山顶大部分呈平缓的圆锥状；隧洞出口处为砂岩、泥岩组成的碎屑岩山区，属构造剥蚀地貌，低中山地形，山坡自然坡角为40°～50°，谷底出露基岩，山坡多为浮土覆盖。

隧洞全线均位于地下水位线以下，地下水状态以滴水、渗水为主，少量地段有线性流水；隧洞穿越两条断层，均属于武称～乐业压扭性断层，其中F1断层位于隧洞桩号0+750～0+770m处，断层破碎带宽约20m，由硅化的角砾岩组成，并有方解石脉充填，为正断层；F2断层位于隧洞桩号1+600～1+640m处，断层破碎带宽约40m，上部风化为断层泥，下部为断层角砾岩，为正断层。

方案二隧洞洞身长2890m，其中Ⅲ类围岩洞段长1710m，Ⅳ类围岩洞段长1120m，Ⅴ类围岩洞段长60m。

（4）隧洞洞线方案比选分析

从地形地貌、地层岩性、地质构造、岩体风化程度和水文地质条件几方面比较，方案一和方案二排涝隧洞工程地质条件基本相同，二者位于围岩工程地质条件较好的灰岩地段长度基本相等，方案一排涝隧洞总长2.2km，位于围岩工程地质条件较差的砂泥岩地段长度为390m；方案二排涝隧洞总长2.95km，位于围岩工程地质条件较差的砂泥岩地段长度为1280m，因此方案一排涝隧洞总的工程地质条件明显优于方案二。

从环境影响方面进行比较，从方案一隧洞出口位于凌乐二级公路旁，修建约500m的施工临时道路即可到达洞口，临时道路范围是杂树，征地难度不算太大。方案二需修建约3.4公里的临时道路才能到达洞口，沿途地形较陡，且多数是旱地或水田，征地难度大，施工难度较高。由于地形复杂，弃渣场选择较困难，方案一距离城区规划的西凤坳弃渣场才1km，不需要另外寻找弃渣场，方案二则需要另外征地弃渣和修建弃渣场施工道路。因此方案一优于方案二。

从施工条件、施工风险度、运行管理条件进行比较，方案一与方案二条件相当。

从施工工期和工程投资来说，方案一比方案二减少9个月时间和667万元投资，方案一明显优于方案二。

表1 排涝隧洞两个方案综合比较表

序号 项目 方案一 方案二

1 地质条件 洞身长2140m：Ⅲ类围岩洞段长1360m，Ⅳ类围岩洞段长514m，Ⅴ类围岩洞段长266m；断层破碎带66m， 洞身长2890m：Ⅲ类围岩洞段长1710m，Ⅳ类围岩洞段长1120m，Ⅴ类围岩洞段长60m；断层破碎带宽60m，

2 施工条件 隧洞开挖从进口、出口同时进洞，2个工作面平行作业，相向掘进；开挖采用手风钻钻孔爆破，全断面开挖，新奥法施工；立爪装岩机装渣，农用车运输出渣；长抽短吹式通风方式；开挖排水沟、集水井，用水泵排出洞外；隧洞贯通后衬砌。 隧洞开挖从进口、出口同时进洞，2个工作面平行作业，相向掘进；开挖采用手风钻钻孔爆破，全断面开挖，新奥法施工；立爪装岩机装渣，农用车运输出渣；长抽短吹式通风方式；开挖排水沟、集水井，用水泵排出洞外；隧洞贯通后衬砌。

3 施工风险 沿线地下水位高于洞顶，隧洞埋深较大，施工过程极有可能遭遇大规模突水、涌泥，排水抢险困难，存在极大的施工风险。

4 运行管理 隧洞进口设闸门控制，洪水排泄采用自流方式，运行管理简易

5 对环境影响 修建约500m的施工临时道路，施工临时占地少，不需要另外寻找弃渣场，对施工区周边环境的影响小。 修建约3.4公里的临时道路，沿途地形陡，且多数是旱地或水田，征地难度大，施工难度高。施工临时占地多，需要另外征地弃渣和修建弃渣场施工道路，对施工区周边环境的影响大。

6 工期 28个月 37个月

7 建筑工程投资 1903.6万元 2570.7万元

（5）方案的确定

综上所述，本次方案研究推荐方案一。即隧洞长2.2km，隧洞进口位于平寨河县城汽车站旁，隧洞出口位于西风屯二级公路下面的西凤沟。

2.2 排涝隧洞洞型方案的拟定

（1）洞型选择原则

排涝隧洞洞型选择主要遵循以下原则：

① 隧洞的横断面形状应根据隧洞的用途，水力学、工程地质与水文地质、衬砌工作条件以及地应力情况、施工方法等因素，通过技术经济分析确定。

② 有压隧洞宜采用圆形断面。在围岩稳定性较好，内、外水压力不大时，可采用便于施工的其他断面形状。

③ 无压隧洞地质条件较好时宜采用圆拱直墙式断面，无压隧洞地质条件较差时，可选用圆形或马蹄形断面。

（2）洞型选择

根据选定的洞线方案，对排涝隧洞的洞型进行优化比选。

排涝隧洞总长2.2km，Ⅲ类围岩洞段长1360m，占洞身段的61.8%，工程地质条件较好，隧洞中间段穿越两条断层，且均位于地下水位线下，工程地质条件较差，围岩类别为Ⅴ类，隧洞其他洞段围岩类别为Ⅲ～Ⅳ类。

本工程排涝隧洞地质条件基本良好，洞段的围岩稳定性较好、围岩压力也较小；另一方面排涝隧洞主要是在每年汛期排泄内涝洪水，排洪持续时间较短，使用频率不高，故排涝隧洞断面可采用圆形断面或城门洞形断面。

圆形断面衬砌结构工作条件好，对地质条件适应性强，但从施工角度来看，城门洞形断面比圆形断面方便施工，本项目隧洞洞径小，圆形断面对施工运输有较大影响；从水力条件来看，无压洞圆形断面其涌浪、涌波、水面衔接等水力特性不如城门洞形断面，城门洞形断面洞内水力条件容易满足。

为加快施工进度和施工运输，同时考虑本工程地质条件较好，洞内压力较小，城门洞形断面可满足本工程要求，故隧洞洞型初步选定城门洞型（圆拱直墙式断面）。

3 结论

本次工程最终选取洞线方案一，隧洞洞型初步选定城门洞型（圆拱直墙式断面），在罗妹洞口附近按20年一遇的雨洪标准建设一条通往东面同乐镇马乐屯附近的排涝隧洞，将城区洪水排入百逢河，避免洪水期因罗妹洞过水能力不足形成内涝、淹没城区，从根本上解决城区内涝问题。工程建成后，产生了良好的社会效益，减免了该地区洪灾损失，保障了人民生命财产，并以此为契机促进堤、路、园等城区基础配套建设进一步完善，使城区环境得到美化，改善人居环境，

从而进一步促进旅游、招商引商的发展。总之，同乐镇防洪排涝工程对保障人民群众的生命和財产安全，维护民族团结和社会稳定，促进当地社会经济快速发展，改善旅游环境具有重要意义。

参考文献：

[1]许自达，关业祥编著.洪涝灾害对策及其效益评估[M].河海大学出版社，2012.

[2]李家星，陈立德主编.水力学[M]. 河海大学出版社，2012.