商南县黑漆河富水镇段防洪工程方案探析

任云平

（陕西省商洛市水电勘测设计院，陕西 商洛 726000）

1 概况

富水镇地处商南县城东10 km处的“312国道”边，全镇辖16个行政村20331人。本防洪工程范围涉及富水镇淇河黑漆河中下游河段的沐河村、富水街村、茶坊村、王家庄村、马家沟村、洋淇村、生龙寨，洪水影响区内共7906人，耕地5842亩，是商南县主要养殖业和茶叶生产区。黑漆河发源于陕西省商南县富水镇松树沟脑，流经商南县富水镇，在河南省汇入淇河。在商南县境内的河道长32 km，流域面积100.6 km2，河道平均比降16.1‰，是富水镇境内最大一条河流。

2 河道现状及存在问题

2.1 河道现状

黑漆河共有4条支沟汇入，其中野马沟是黑漆河右岸一级支流，于富水镇沐河村汇入黑漆河，干流全长2.7 km。龙王沟是黑漆河左岸一级支流，于富水镇富水街村汇入黑漆河，干流全长5.6 km。茶坊沟是黑漆河右岸一级支流，于富水镇王家庄村汇入黑漆河，干流全长5.3 km。马家沟是黑漆河右岸一级支流，于富水镇王家庄村汇入黑漆河，干流全长2.6 km。

工程区位于秦岭南部商南县以东的中低山区，地势北高南低。河谷呈“U”型，谷底宽120 m～300 m。河漫滩宽度10 m～20 m，河道两岸地形较为开阔，上部粉土、粉质粘土，下部为砂卵石。设计堤线大多位于河漫滩后部或中后部，堤基土层以砂卵石为主。现状黑漆河两岸主要为当地群众自行修建的护岸，堤身结构以干、浆砌石为主，堤顶的宽度0.8 m～1.0 m，堤高1.0 m～4.0 m，基础埋深0.8 m～1.0m，护岸迎水面坡比为1∶0.25。

2.2 存在主要问题

（1）现状无堤防段，防洪能力缺失；工程区堤防未经统一规划，部分段现状无堤防或为洪水冲刷后的天然岸坎，对工程区没有形成有效的防洪安全保障，危及河道两岸人民的生命财产安全。

（2）已成堤防（护岸）多为群众自发修建的干砌石结构，砌筑质量不满足规范要求，由于河床冲刷，现堤基已高于河床，堤顶高程远远未达到设防标准的要求，不能起到防洪作用；部分堤身护岸砌筑质量好，设防标准高，但护岸基础埋深较浅，年久失修，基础在水流淘刷、孤石撞击下，导致基础外露或悬空，进而引起堤岸倒塌、毁坏，使河道两岸防洪能力缺失。

（3）灾害损失严重。长期以来由于缺乏治理资金，洪水灾害未得到系统治理，无法满足抵御洪水的能力，洪水经常泛滥成灾，仅本世纪黑漆河就先后发生4次洪水，给沿岸人民群众生命财产造成严重损失。

综上，为贯彻落实中省文件精神，加大中小河流域治理力度，保障群众生命财产安全，促进区域经济社会发展，构建和谐社会，建设商南县淇河黑漆河富水镇段防洪工程必要性很大。

3 堤防方案

3.1 防洪标准

工程涉及富水镇1个乡镇，沐河村、富水街村、茶坊村、王家庄村、马家沟村、洋淇村6个行政村（社区），根据堤防设计原则及防洪区范围，结合工程区堤岸现状，由上至下综合治理河道长4.3 km。富水镇段以沐河村沐河桥下游约100 m处黑漆河支流野马沟沟口处作为治理起点，以洋淇村洋淇桥作为终点。根据《防洪标准》（GB 50201-2014）和《堤防工程设计规范》（GB 50286-2013）中的有关规定，考虑洪水影响区内的房屋、人口、耕地，以及该区域在未来发展中所处的特殊经济地位，综合确定黑漆河富水镇段河道治理的设防标准为20年一遇洪水，工程等级均为4级。工程措施主要为新修或加固护岸。

3.2 堤距确定

本次对堤距的确定，主要以经验公式法和多年来河道的实际行洪宽度来分析确定。

3.2.1 经验公式法

本次设计造床流量的确定采用洪水频率法，即取1.5年一遇（P=66.7%）的洪峰流量。稳定河宽的确定通常采用两种方法，即阿尔图宁公式和由水流阻力公式、水流连续方程及河相关系式连立求解计算，本次设计采用两种不同的计算方法进行计算核定。

（1）阿尔图宁公式式中:A为稳定河宽系数，取1.5；Q为造床流量（m3/s）；J为河道比降。

（2）水流阻力公式、水流连续方程及河相关系式连立求解计算

式中:ξ为河相系数；Q为造床流量，m3/s；J为河道比降，取各段实测河道比降；N为综合糙率；B为计算河道宽度，m；h为计算河道水深，m。

公式中参数取值及计算稳定河宽结果见表1。

表1 稳定河宽成果表

3.2.2 河道现状河宽

工程区位于黑漆河中下游河段，该段河道断面形状变化较大，河道洪水主要由主槽宣泄。富水镇段黑漆河干流段河道现状河宽26 m～60 m，支流龙王沟现状河宽6 m，支流茶坊沟现状河宽9 m，支流马家沟现状河宽15 m～17 m。

3.2.3 堤距的确定

由于黑漆河两岸均为居民区和耕地，并且山区用地非常紧张，故堤防基本沿原堤线布置，在不拆迁及少压占耕地的情况下，依据经验公式计算结果及工程区实际情况确定:富水镇段黑漆河干流段设计堤距不小于26 m，支流龙王沟设计堤距不小于6 m，支流茶坊沟设计堤距不小于10 m，支流马家沟设计堤距不小于15 m。

3.3 新修护岸

根据《堤防工程设计规范》（GB 50286-2013）要求，设计堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定，4级堤防工程不允许越浪的安全加高取值为0.6 m，5级堤防工程不允许越浪的安全加高取值为0.5 m。根据波浪爬高富水镇段0.423 m、风壅增高0.005 m的计算结果，出于安全考虑，综合确定富水镇段堤防超高值Y=1.1 m，再加20年一遇洪水位，即可得到富水镇段堤防的堤顶高程；生龙寨段堤防超高值Y=1.0 m，再加5年一遇洪水位，即可得到生龙寨段堤防的堤顶高程。

3.4 堤防横断面形式

根据堤线布置原则及所确定的堤距，结合现状堤防，综合考虑，本次堤防结构形式对仰斜式浆砌石挡土墙、俯斜式重力浆砌石挡墙、衡重式挡土墙这三种形式进行比较。根据设计断面情况，选取墙高6.0 m的设计断面对三种结构型式进行比较（见图1～图3），造价比较见表2。

图1 仰斜式重力浆砌石挡墙断面设计（推荐方案）

图2 俯斜式重力式浆砌石挡墙断面设计（比较方案）

图3 衡重式挡墙断面设计（比较方案）

表2 挡墙方案比较表

从表2可知，仰斜式重力浆砌石挡墙比俯斜式重力浆砌石挡墙和衡重式浆砌石挡土墙经济，本着安全、经济、合理的原则，以及结合工程区已成护岸断面形式和工程经验确定本次设计断面选用重力式浆砌石挡墙的断面形式。本次推荐仰斜式重力挡土墙断面。

富水镇段护岸采用M7.5浆砌石挡土墙，基础埋深2.0 m，堤身高度为3.4 m～4.2 m，顶宽0.6 m，临水侧边坡比为1∶0.4，背水侧边坡比为1∶0.1。高出地面的堤防背水面坡比采用1∶2，局部段堤防背水面与堤顶齐平，堤顶宽度3.0 m，堤顶为20 cm厚泥结石路面，浆砌石挡墙顶采用8 cm厚C15混凝土压顶。

3.5 堤防细部结构

1）砌体伸缩缝。浆砌石挡墙每隔15 m设一道伸缩缝，缝宽2 cm，缝间填塞聚乙烯闭孔低发泡沫板。

2）排水管。在浆砌石挡墙中埋设塑料排水管，管径50 mm，由下向上第一排距河床面1.0 m，向上排距1.5 m布置至设计堤顶，每排孔距3.0 m，呈梅花状排列。

3）踏步。每隔200 m左右，在适当部位临水侧面和背水侧面设一道宽1.2 m的下河踏步，共计25处，下堤踏步5处。

3.6 加固护岸

根据富水镇段现状河道，部分已建堤段基础裸露，需对裸露堤基进行加固处理。防洪墙加固措施应根据原有墙的结构形式、河道情况、墙后道路及施工条件等进行技术经济比较后确定。加固断面可选用浆砌石结构和埋石混凝土两种型式。对本工程而言，浆砌石结构施工比埋石混凝土施工较方便；在满足防洪工程要求的情况下，埋石混凝土较浆砌石结构费用高，故本工程加固断面采用浆砌石结构形式。施工时15 m为一档，各档之间设伸缩缝，填塞20 mm厚聚乙烯闭孔泡沫板。开挖时跳档施工，原堤防做好支撑，防止垮塌，安全施工。

4 结语

为提高黑漆河富水镇段防洪能力，本文在分析讨论黑漆河现状、防洪能力、堤距宽度、堤顶高程、堤线布设原则的基础上，结合实际需要，经过技术、经济、适宜性等多方面的比选，提出采用仰斜式重力挡土墙断面进行堤防建设，加固断面选用浆砌石结构，共建设堤防4.3 km，促使当地防洪能力达到20年一遇，可供陕南中小河流防洪建设进行参考。