清姜河防洪工程堤线布设方案探析

2016-04-09郭蔚

陕西水利 2016年3期

关键词：护岸防洪洪水

郭蔚

（陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安710001）

清姜河防洪工程堤线布设方案探析

郭蔚

（陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安710001）

本文结合清姜河防洪工程现状，分析了影响防洪工程堤线布设的主要因素，对堤线进行了优化布设，为类似防洪工程堤线布设提供借鉴。

防洪工程；堤线设计；方案探析

1 清姜河防洪工程概况

清姜河是渭河右岸一级支流，源头位于秦岭北麓玉皇山北坡，在宝鸡市渭滨区流入渭河，清姜河干流总长43.0km，流域面积237km2，河道平均比降31.8‰。

清姜河防洪工程位于宝鸡市渭滨区，工程治理范围上起铁路桥，下至姜潭桥，治理段全长2.60km。设计防洪标准为30年一遇洪水[1]。

2 堤线布设考虑的因素

2.1 河道现状

清姜河治理河段基本为天然岸坎，局部段落分布有沿岸企业自行修建的护岸工程，但标准低、不连续，无法满足防洪要求。据调查，左岸现状护岸长776.34m、右岸1008.39m，浆砌石结构为主，迎水坡坡度为55°～80°，高度2.5m～7.5m。迎水坡大部分砌石开裂、砂浆脱落，尤其在迎流顶冲段，浆砌石基础开裂，洪水淘蚀悬空、滑塌严重[2]。

目前，清姜河治理段存在的主要问题：

（1）防洪工程未进行统一规划，防洪体系不完整。河道两岸分布有护岸工程，但段落不连续，大部分建设标准低，破坏严重。

（2）现状治理河段基本为天然岸坎，岸坡无护砌。洪水期由于河道比降陡，水流急，水流淘刷和洪水漫溢现象严重，防洪压力大。

（3）现状堤顶管理道路不连续。无专门防汛道路，只能依托现有城区及乡村路，不能满足防汛抢险及日常管理要求。

（4）目前人为侵占河道、建筑垃圾倾倒现象严重，尤其城区段支流河道部分河段过窄，影响行洪安全。

（5）防洪非工程措施不完善，工程管理设施落后。

2.2 河道洪水特性

清姜河流域的洪水来源于上游秦岭山区，主要由暴雨形成。暴雨的特性和流域的下垫面条件决定着洪水的特性，该流域的洪水最早出现在4月～5月，其量值较小，年最大洪水出现在7月～9月较多，10月份由于受霪雨影响，也有洪水发生[3]。

据洪水资料统计，洪水峰型呈单峰、双峰和复峰，双峰和复峰洪水中，主峰位置一般偏后；一次洪水过程，单峰约1天～2天，双峰或复峰约3天左右，一次洪水历时最长为5天，主峰历时约1天～2天[4]。

从渭滨区地形地质情况看，地表覆盖层薄，汇流时间短，地形坡比大，容易形成具备较大冲击力的地表径流，导致山洪暴发。由于洪水形成时间短、峰高量大，流速快，极易对岸坎侧蚀淘刷，造成重大损失。

2.3 河道特点

（1）洪水量级大：多年来洪灾给渭滨区造成的巨大损失，均是短时间强降雨造成灾害。

（2）防洪能力薄弱：清姜河现状多为天然岸坎，局部分布有沿岸企业自行修建护岸工程，但标准低、不连续，无法满足防洪要求。

（3）河道纵坡大，易形成地质灾害：流域内暴雨强度大，加之山高坡陡，河道纵坡大，容易引起滑坡、泥石流和塌岸等，阻塞河道，影响过洪。

（4）与河争地，束窄河道：两侧道路和农田均依河两岸而建，部分地段农田和建筑物过分侵占河道，沿河道两岸一些企业和群众随意侵占河堤或临时建设房屋，挤占河道，致使有的河段突然缩窄，有的突然放宽，甚至形成折线和急弯，阻塞河道的行洪断面，造成洪水下泄不畅，易形成水灾。2.4河道演变分析

治理段河道从断面形态上可分为两种特征。上世纪50年代宝鸡发电厂引水枢纽建成后，由于溢流堰导致河床升高，造成堰上游局部河段淤积，溢流堰及冲砂闸下游河床冲刷下切，在下游形成约330m深槽峡谷段，深约15m，宽约15m～30m，目前形态已基本稳定。峡谷上游及下游段河道沿线地势较为平缓，河道断面呈平缓的“U”字型形态[5]。

清姜河为山区性河流，治理段位于山前丘陵和渭河谷地，根据现状调查走访和地形图套绘，该段河道地形地貌、地质结构无大的差异，河道横向变化较小，平面上基本无大的摆动，治理段河道河势基本稳定

2.5 河道堤距分析

堤距确定是多因素的，从河道的行洪安全考虑，河道宽度越大，水深越浅、流速越小，洪水的破坏性越弱，越有利于工程安全，但势必占地增多，拆迁难度增加。特别是山区，土地资源十分宝贵，为减少占地，减小拆迁难度，仅对局部不合理堤线进行优化拓宽。本次设计堤线基本沿现状岸坎或高滩布设，对现状岸坎弯折、凸出及水流不平顺段，按照有条件时尽量拓宽河道的原则进行局部调整，确保堤距不小于现状堤距和设计最小堤距[6]。根据水面线计算成果，最小面宽为49.2m～142.1m。依据经验公式计算的设计最小堤距为49m。

综合分析，充分考虑治理段河道现状及水面线计算成果，确定治理段河道最小堤距为49m。

3 影响堤线布设的因素分析

根据清姜河治理段的河道现状、地形、地质条件，水文泥沙特性，河床演变特点，冲於变化规律，最小堤距等因素分析，结合治理段社会经济发展要求，堤线布设时在自然因素和社会因素的基础上，结合治理段的实际情况分析[7]，堤线优化布设综合考虑以下主要因素：

（1）考虑治理段范围内现有的堤防、岸坎、桥梁以及两侧交通道路等因素进行布线，使其与河势、桥梁建筑物等相适应，与洪水主流线大致平行；

（2）考虑与上下游、左右岸的相协调，各堤段平缓连接，不采用折线或急弯，使堤线力求平顺，使其形成完整的防洪体系；

（3）在满足最小堤距和防洪安全的前提下，根据地形条件，尽可能减少拆迁占地；

（4）清姜河现状河道两岸堤线较顺直，但岸坡陡峻、河床下切，大的河势基本稳定。因此堤线布设尽量维持现状地形地貌、维持现有岸坡和高坎。

（5）要考虑便于施工、注重工程的生态性，外观协调美观。

4 堤线的布设

治理段中部建有宝鸡发电厂引水枢纽一座，目前已停用。该引水枢纽建成后，在溢流堰及冲砂闸下游，造成河床冲刷下切，在下游形成长约330m的深槽峡谷段，溢流堰与冲砂闸下游深槽之间形成夹心高滩。由于溢流坝断面上下游水位高差约12m，此处平时为瀑布景观。因此本段为天然的瀑布、峡谷及夹心高滩段，加之两岸为红色粉质壤土，景观独特。根据现状调查，目前本段河槽基本稳定，为了维持本段的独特自然景观，本段不采取工程措施[8]。

本次以溢流坝下游峡谷段为界，分为峡谷上段及下段两段进行布设。

4.1 治理上段堤线布设

上段上起桥梁厂铁路大桥，下至电厂溢流坝，治理河道长1.06km。本段现状河道宽约57m～162m，两岸间隔分布有现状堤防护岸。沿线地形主要为二、三级阶地，高出河槽约3m～8m。

本段左岸布置堤线起始点位于铁路桥桥台，堤线沿天然岸坎外沿向下游布置，其中第一段为岸顶3m宽乡村砼路面，岸坡拟进行砌护整治，对岸顶路面加以利用，布置为新修护岸工程；以下至灯泡厂大桥段现状为自然高坎，堤线沿高坎外沿布置，与灯泡厂桥台自然连接，岸坡拟进行砌护；灯泡厂大桥～发电厂引水枢纽左侧引水闸上游挡墙段，拟沿现状堤防布置，堤顶高程基本满足要求，拟对堤顶加宽、堤坡砌护，工程布置为新修护岸。

上段右岸沿线为天然岸坎，坎顶外侧基本为企业单位、养殖场、抽水站及居民房后墙等，根据现场踏勘及地质评价对于部分护岸表面平整，座浆牢固，填筑质量较好，无塌陷及裂缝现象，局部基础淘蚀悬空，拟对该部分进行基础加固处理。其余各段堤线基本维持现状，沿岸坎外沿布置，拟对岸坡进行砌护整治，布置为新修护岸。右岸上段堤线共长1041.55m。4.2治理下段堤线布设

本段上起发电厂引水枢纽溢流坝下游峡谷段出口处，下至姜潭桥，治理河道长1.21km。本段现状河道宽约50m～110m。

本段左岸第一段为自然高坎，堤线沿岸坎外边沿至宝鸡钢厂边墙外侧处。第二段为民房后墙边，部分砌护，但基础埋深较浅，堤线在不影响民房的前提下尽量顺直、平缓。以下至姜潭桥现状为自然岸坎，沿岸顶布置堤线与下游姜潭桥桥台自然衔接。设计对左岸坡进行护砌整治，工程布置为新修护岸。

右岸第一段沿线基本为居民小区，工厂企业，局部段有浆砌石防护，但不满足设计要求，基础埋深不够，拆除重建。堤线布置沿边墙尽量顺直、平缓。设计对岸坡进行护砌整治，布置为新修护岸。以下至姜潭桥桥台段为已成堤防，根据现场调查，护岸表面平整，座浆牢固，填筑质量较好，无塌陷及裂缝现象，局部基础淘蚀悬空，本处进行基础加固处理，堤线维持现有堤防与姜潭桥自然衔接，设计对基础进行加固，布置为基础加固。