文殊沙河存在问题及修复方案

谢龙

（珠江水利委员会珠江水利科学研究院,广东 广州 510611）

1 工程区流域概况

文殊沙河是讨赖河流域的一条季节河，也是嘉峪关市和酒泉市肃州区的界河，河流与讨赖河干流、洪水河相邻，河水主要是汛期祁连山浅山区及山前洪积扇面上的暴雨洪水，文殊沙河上游呈多条支沟，主要有东红沟、九条沟、松大板沟、大直沟、小直沟、榆树沟、干沟，脑皮沟、独山子沟等沟，各沟道洪水沿洪积扇面由南向北下泄后，在文殊山南坡脚折向东流，于文殊山东、西二峰之间的文殊沟沿沟道下泄，穿越兰新铁路后，在被两岸束窄的狭长河道内曲折穿梭，最后在清嘉高速公路讨赖河特大桥以南1.50 km处汇入讨赖河。文殊沙河在文殊镇至肃州区公路桥以上流域面积483 km2。

2 工程区水文及地质

2.1 水文

2.1.1 气象

工程区位于酒泉盆地西部，远离海洋，具有明显大陆性气候特征。总的气候特点是：气候干燥、降雨稀少、蒸发强烈，日照时间长，冬季寒冷，夏季炎热，昼夜温差大，秋凉春旱多风沙。据当地气象站多年气象观测资料，工程区年平均气温7.30 ℃，历年极端最高气温38.40 ℃，历年极端最低气温-31.60 ℃，平均无霜期130 d，年平均降水量85.30 mm，年平均蒸发量2 148.80 mm。

2.1.2 洪水

文殊沙河为间歇性季节河道，P=2%时设计洪水流量318 m3/s，P=5%时设计洪水流量221 m3/s，P=20%时设计洪水流量75 m3/s。

文殊沙河流域3-4月份由于气温升高，冰雪融化而偶有春汛发生；5月份为过渡期，6-9月份降雨集中，多发生洪水，为汛期；10 月份为过渡期，11 月份至次年2 月份降雨稀少，为枯水期，沟道干涸。

2.2 工程地质

2.2.1 区域地质

项目所在地貌单元为文殊沙河河谷地貌，文殊沙河由南向北汇入讨赖河。河谷地貌要素较为完整，河床、河漫难、阶地等均有发育。由南至北构成地貌形态上的倾斜洪积扇形戈壁平原-洪积平原-湖沼平原。

2.2.2 工程区地质条件

通过实地查看、调阅《甘肃省嘉峪关市文殊沙河治理工程初步设计报告》，工程区地质条件比较简单，主要可划分为以下几个工程地质段：桩号0+000-0+905：堤基地层为第四系冲洪积砂砾卵石层。桩号0+905-2+293、4+595-4+757、8+655-9+312.2河堤，堤线沿现代河床布设，堤基岩性为冲洪积砂砾卵石土层，允许渗透坡降I=0.10～0.12，承载力300 kPa。桩号2+293-4+595、4+757-8+655，堤基地层为第四系冲洪积砂砾卵石层，允许渗透坡降J允许=0.10～0.20，承载力350 kPa。

3 工程区现状及存在的主要问题

3.1 工程区现状

文殊沙河右岸由酒泉市管理，左岸由嘉峪关市管理，2012年嘉峪关市水务局实施的《甘肃省嘉峪关市文殊沙河治理工程》中，新建左岸河堤长2 207.07 m，维修加固河堤长6 640.73 m。2020 年1 月17 日，该站技术人员会同嘉峪关市水务领导，对河堤现状进行了勘测和现场排查，混凝土护坡被洪水冲刷掏空、垮塌、基础外漏部分，主要分布在桩号4+595-4+757，河堤长度162 m，该段在《甘肃省嘉峪关市文殊沙河治理工程》中是新建河堤段。

4+595-4+757段河道蜿蜒曲折呈“S”型，平面弯曲较小，纵向比降由陡变缓。堤岸与主河槽的高差逐渐增大。河床宽阔约90 m。左岸为嘉峪关市文殊镇耕地，右岸为酒泉市肃州区耕地。河堤是砂砾土坝加护坡的型式，断面为梯形，总高6.10 m，深泓线以下3.62～2.84 m，堤顶宽3.00 m，迎水面坡比1：1.50，背水面坡比为1：1.25，护岸C15混凝土现浇，厚度15～25 cm。

桩号4+595.2堤顶高程为1 596.83 m，堤底高程为1 590.73 m，深泓线高程为1 594.35 m；桩号4+757.0堤顶高程为1 593.91 m，堤底高程为1 587.81 m，深泓线高程为1 590.65 m，比降18.04‰

3.2 存在问题

2019年入汛以来，嘉峪关市多次出现强降雨天气，特别是2019年6月20日，受极端天气影响，文殊镇发生了自气象记录以来历史最大值降雨量，降雨量达到54 mm，导致嘉峪关市文殊镇部分农田、农业设施不同程度受损。文殊沙河承担着嘉峪关市及酒泉市肃州区防洪安全，靠近嘉峪关市左岸防洪堤坝基础被洪水冲刷掏空，垮塌13 块65 m，基础外漏162 m，已成为影响河道行洪的重大安全隐患并严重影响文殊镇人员及财产安全。

4 工程维修的必要性

自2011年河道治理完成经过几年的运行到2019年入汛以来，嘉峪关市多次出现强降雨天气，特别是2019 年6 月20 日，受极端天气影响，文殊镇发生了自气象记录以来历史最大值降雨量，降雨量达到54 mm，导致嘉峪关市文殊镇部分农田、农业设施不同程度受损。文殊沙河承担着嘉峪关市及酒泉市肃州区防洪安全，靠近嘉峪关市部分堤防垮塌，已成为影响河道行洪的重大安全隐患并严重影响文殊镇人员及财产安全。因此，此项目的维修实施对促进地方经济发展具有重要的意义，对促进当地工农业生产，加快当地群众全面建设小康社会步伐，稳定人民群众生活是非常必要的。

5 工程维修方案

5.1 维修任务及规模

对原有河堤的混凝土坡面垮塌严重部分在深泓线位置拆除并重新浇筑混凝土，基础外漏严重的砂砾石回填至深泓线位置，河床不稳定段格宾笼加固。

主要修复内容：拆除C15混凝土94.41 m3，浇筑C20混凝土护坡78.16 m3，铺设格宾石笼1 380 m3，拉运回填砂土料54 263.58 m3。

5.2 工程等别和标准

此项目主要是维修项目，通过现场实地查看，结合甘肃省小流域洪峰流量经验公式法、《甘肃省水文图集》暴雨洪水经验公式法、推理公式法三种方法推求洪水，并结合《甘肃省嘉峪关市文殊沙河治理工程初步设计报告》中洪水分析成果，以维持原设计防洪标准为准，按50年一遇洪水设防，50年一遇的设计洪水流量为318 m3/s，堤防工程级别为Ⅱ级。保持原堤防横断面不变，只对垮塌的混凝土坡面拆除并进行新浇筑混凝土坡面。

5.3 维修方案

拆除混凝土位置在深泓线位置，采用切割机切开，挖掘机挖除，将拆除混凝土保存好，垫到第一道格宾笼导流墙后，增加格宾笼导流墙稳定性。砂砾石回填至深泓线以下0.75 m时，开始铺设格宾笼，每道格宾笼之间相互连接，装填石粒径120～250 mm，中值粒径190 mm。

5.4 维修的施工方案

此维修项目施工以石土料挖填和格宾笼铺设为主，因此施工采用机械施工为主，辅之以人工的方法。

施工顺序为混凝土坡面拆除→坡面平整→混凝土坡面浇筑→砂土料回填→格宾笼铺设→砂土料回填。各分项施工需按国家有关施工规范进行，砂土料由机械从河心向岸边开挖推进，开挖宽度由河中心分别向左右延伸，成“U”形状，深度为1.50～2.00 m，开挖要求与上下游河床平顺连接，挖垫平衡，洪水能顺利通过。

5.4.1 混凝土拆除

混凝土坡面在深泓线位置采用切割机切开，挖掘机挖除的方式。

5.4.2 混凝土浇筑

混凝土用量少，采用商品混凝土，混凝土料的水平运输采用翻斗车配合架子车运输。人工平仓，平板式振捣器振捣，振捣至混凝土不再显著下沉或不再冒气泡为止，人工原浆抹面、收光、压光。人工洒水，草袋覆盖，自然保护。

5.4.3 砂土料回填

砂土料回填铺料时，铺料厚度要均匀，保持在约50 cm，自卸汽车卸料宜采用进占法倒退铺土，装载机推平的方式回填。

5.5 施工进度安排

此维修项目施工方式以机械为主、人工为辅，计划维修工期1个月，在2020年文殊沙河汛期来临前完成维修工作。

6 结语

此次文殊沙河修复项目是一项以社会效益为主的工程，受益对象主要涉及文殊镇文殊村的2、3、4 和9 组，冯家沟村的4组以及塔湾村的1、2组，可保护人口4 200人，耕地553.33 hm2，保护公路1.20 km。