米脂縣鎮川溝防洪工程建設方案初探

趙 琴（米脂縣水利工作隊 陜西 米脂 718100）

1 概況

米脂縣位于陜西省北部東側，榆林市中部，無定河中游，土地總面積1212 km2。境內地形屬黃土高原丘陵溝壑區，地勢呈東西高、中間低，平均海拔1049m。全縣轄3鎮、12鄉、396個村民委員會?？側丝?1.6萬，農業人口占89.4%，總面積1212km2。

擬建的鎮川溝防洪工程位于米脂縣北部，距離縣城約18km。鎮川溝發源于榆陽區宣梁，在米脂縣鎮川鎮自北向南匯入無定河。鎮川溝隸屬黃河水系無定河左岸一級支流，流域面積287km2，該河流經榆陽區、米脂兩縣地，主溝長40km。李家站鄉段防洪工程涉及米脂縣李家站鄉的4個行政村，本次設計河段主要位于李家站鄉境內，保護人口0.21萬人，農田1.13萬畝。

2 鎮川溝河道現狀及防洪問題

2.1 河道現狀

鎮川溝李家站鄉段受季風氣候影響以及其特殊的自然地理條件，洪澇災害一直是沿岸人民的心腹大患。現有河道基本已形成溝槽，多處有基巖出露，河道未設置任何堤防工程，部分河床兩岸淘涮嚴重，對李站鄉4個自然村（孫渠村、亢渠村、李家站村、史家坬村）的防洪安全構成嚴重威脅。

2.2 防洪存在的主要問題

根據現場踏勘和實地測量，鎮川溝李站鄉段處于無設防狀態。堤防為自然堤岸，未進行防洪治理，河道主要存在以下問題：

（1）河道為天然河道，沿河口糧田多暴露在洪水威脅之下。河道兩岸分布有農田及村莊，部分農田與河底高差不足3m，不能滿足10年一遇的洪水要求。據測算，當鎮川溝李站鄉段發生10年一遇洪水時，淹沒農田700畝以上，淹沒房屋260m2。

（2）隨著新農村建設規劃的提出和村鎮人口、經濟的不斷發展，該河段的防洪問題日益突出，因此對鎮川溝重點段河道進行防洪治理顯得尤為重要。但由于米脂縣屬傳統農業縣，地方財力有限，對河道治理的投入遠不能滿足鎮川溝防洪工程的需要，沿河居民和農田防洪保護設施基本處于空白狀態。

（3）經現場調查，現狀主河槽較窄，灘面裸露，雜草叢生，河道內亂堆、亂種現象嚴重，與鄉鎮環境的改善和發展要求很不適應，嚴重影響了米脂縣李站鄉的整體形象，制約著當地經濟的發展。

綜上所述，鎮川溝李站鄉沿岸單位、居民及農田存在著很大的安全隱患，嚴重威脅著人民群眾的生命和財產安全。為了促進李站鄉的經濟穩步、持續發展，提升旅游經濟，整合土地資源，同時，落實好國家關于中小河流治理建設精神，鎮川溝（李家站鄉段）治理工程是十分必要和迫切的。

3 水文

3.1 流域概況

鎮川溝發源于榆陽區宣梁，在米脂縣鎮川鎮匯入無定河。鎮川溝是黃河水系無定河左岸一級支流，流域面積287km2，主河道長37.8km，河道平均比降為7.91‰。從防洪安全角度考慮，本次選取亢渠村治理工程出口斷面（以下稱斷面A）、史家坬村治理工程進口斷面（以下稱斷面B）作為控制斷面，斷面A和斷面B的控制流域面積分別為93.0km2和176 km2，各斷面以上河長分別為19.2km、和23.6km，各斷面以上主河道比降分別為5.7‰和5.2‰。

3.2 氣候、氣象

表1 歷史大洪水記錄表

表2 工程區段典型斷面計算成果表

表3 沖刷深度計算成果表

鎮川溝流域地處內陸，屬溫帶、半干旱帶大陸性季風氣候，氣候特點是：春季干旱多風，夏季炎熱干燥，秋季涼爽短促，冬季干冷漫長；多年平均降雨量451.6mm，降水主要集中在7月～9月，占全年降水量的64%。

3.3 徑流、泥沙

由于鎮川溝流域無實測水文資料，因此本次依據馬湖峪水文站為參證站推算鎮川溝控制斷面多年平均徑流量及輸沙量。馬湖峪流域面積為371 km2，徑流模數為 0.001m3/(s·km2)，流域輸沙模數為 2.01萬 t/km2。經計算鎮川溝斷面A段控制區多年平均輸沙量為186.93萬t，鎮川溝斷面B段控制區多年平均輸沙量為353.76萬t。泥沙推懸比按10%估算，則鎮川溝斷面A段控制區年來沙量為18.7萬t，鎮川溝斷面B段控制區年來沙量為35.4萬t。

3.4 洪水

建國以來，鎮川溝流域遭受水災達二十多次，其中以1954年、1956年、1959年、1970年、1964年、1978年、1994年七次為最。根據米脂縣水利局于2011年10月對上段馬家梁大橋和下段史家坬村橋附近的大洪水進行調查，推算得上述七次洪水的洪峰流量，并對歷次洪水進行排序，結果見表1。

由表1可知，自新中國成立以來六十年間，鎮川溝流域共發生七次大洪水，其中，1954年的洪水排序第六，因此可以初步將1954年洪水的重現期定為10年一遇洪水標準，與上述歷史調查洪水較為接近。綜上分析，本次從防洪安全角度出發，根據相近流域馬湖峪水文站資料，在1954年發生了10年一遇洪水，所以鎮川溝的設計洪水也按10年一遇計算，對采用臨近水文站實測糙率所推水面的的合理性，進行洪痕驗證。鎮川溝防洪工程10年一遇亢渠村段洪峰流量為378 m3/s，史家坬村段洪峰流量為578 m3/s。

3.5 地質條件

鎮川溝河谷兩岸不對稱地發育一、二級階地，岸坡較陡。工程區位于鄂爾多斯臺向斜陜北坳陷的東部。基底基巖為一套巨厚的中生界河湖相巖系。地質構造簡單，褶皺、斷裂少見，屬構造穩定地區，相應的地震基本烈度為Ⅵ度。

4 工程設計

按照確保安全、結構合理、便于施工，有利維護、節約投資、因地制宜的原則進行堤防工程設計。

4.1 堤頂高程確定

根據《堤防工程設計規范》（GB50286-98）規定，堤頂高程應按設計洪水位加堤頂超高確定，堤頂超高計算公式：

式中，Y——堤頂超高，m；

R——設計波浪爬高，m；

e——設計風壅增水高度，m；

A——安全加高，m。

本次設計洪水位采用10年一遇洪水位，堤防工程的級別按5級考慮，相應安全加高A=0.5m。其中，各工程區段典型斷面計算結果如表2。

4.2 基礎沖刷深度確定

擋墻基礎的作用主要是支撐墻體和防止水流沖刷坡腳，基礎埋深應依據設計沖刷深度和基底地層巖性綜合確定。本次設計段堤防全部為平順段，設計結合洪水水面線計算結果，進行臨水側坡腳的沖刷深度計算，結果及參數見表3。

由地質報告知工程沿線局部巖層出露，整體巖層埋深較淺。當計算擋墻基底高程位于巖石層內或者與巖石層相距小于1.0m時，清除巖石表層風化層，基礎直接做至基巖上，當計算擋墻基底高程與巖石層相距大于1.0m時，為節約投資，基礎做在現有地層內。按此原則，本工程新建堤防擋墻基礎全部位于基巖上。

4.3 堤防及堤防橫斷面設計

結合實際地形情況，綜合各種因素考慮，本次設計防洪堤采用擋墻護岸形式。根據《堤防工程設計規范》（GB 50286—98）關于擋土墻的計算要求及規定，在計算時，考慮墻體設排水孔，按正常運用條件和非常運用條件分別進行計算。在進行堤防斷面形式比較時，考慮了在滿足墻身強度、整體穩定的情況下，盡量減小設計斷面，采用經濟材料，本著安全、經濟、合理的原則確定仰斜式擋土墻。因堤防高度大多數在7m以下，結合工程實際情況，從滿足穩定要求的前提下盡量減少工程量的角度考慮，堤防和堤防均選用仰斜式漿砌石擋土墻。

仰斜式擋土墻基礎及堤身采用M7.5漿砌石砌筑，堤頂寬0.80m，前趾0.50m，迎水坡坡比為1:0.4，背水坡坡比為1:0.15；齒墻高度為1m。漿砌石砌體每隔15m設一道沉降縫，縫寬2cm，縫內填充閉孔泡沫板，臨河側填充瀝青砂板條，填充深度20cm。在漿砌石砌體中埋設塑料排水管2排～3排，管徑50mm，由下向上第一排距河床0.5m，排距1.5m，孔距均為2.5m，呈梅花狀布置。排水管伸入土堤段長300mm，管端用無紡布包裹。

5 結語

鎮川溝李家站鄉段所屬流域內無堤防和堤防，抗洪能力十分薄弱，一到洪水期水流滿槽，淹沒灘地，造成兩岸耕地坍塌，并危機沿河村莊。為此，米脂縣以科學發展觀為指導，以防洪治理工程為主要內容，防洪工程與非工程措施相結合，堅持統籌、兼顧、考慮上下游、左右岸的協調發展，因地制宜。本次設計以農田鄉村防洪為主要建設內容，新建堤防防洪工程十處,總長4271m。工程的實施可提高鎮川溝溝兩岸的防洪能力，保護耕地和新增部分可耕地，對該區域的社會環境和自然環境改善具有顯著的促進作用。陜西水利