府谷縣清水川堤防建設方案探析

宋麗麗

（府谷縣防汛辦 陜西 府谷 719499）

1 概況

府谷縣地處陜西省最北端，是一個礦產資源富集區。清水川屬黃河右岸一級支流，發源于內蒙古準格爾旗烏拉烏素溝，在府谷縣哈鎮進入陜西省境內，由西北向東南在沙堯則匯入黃河，河道全長77km，全流域面積882.5km2，在陜西境內面積為566.8km2，河道比降4.96‰。整個流域涉及趙五灣、哈鎮、清水、黃甫、海則廟五個鄉鎮，52個行政村，259個自然村，7559戶，總人口30639人，耕地面積13188hm2。該區內目前主要以農業生產為主，由于自然條件差，水利設施少，生產落后，群眾生活水平仍然低下，人均收入為703元，人均糧食443kg。

2 水文地質

2.1 水文、氣象條件

清水川屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候，冬長夏短，春季干旱多風，夏季前期干旱，后期降水集中，多為陣雨，常伴有冰雹發生，秋季涼爽濕潤，陣雨較多且急驟；冬季干旱漫長，少雪，西北風盛行。區域內年平均氣溫9.1℃。凍土期長達100天～130天，最大凍土深度142cm。區內降水量較少，多年平均降水量429mm，年降水多集中在7、8兩個月內，占全年降水總量的51.6%，降水量年內分配極不均勻，汛期多暴雨，多年平均水面蒸發量為1165mm。

2.2 洪水特征

清水川是局部暴雨的中心，河道洪水由流域超滲暴雨形成。再加上黃土高原植被稀少，清水川河道洪水的特點常以陡漲陡落洪水出現。從時間上看，一般發生在7月～9月，以7月～8月最為常見。由于流域地形破碎，溝壑縱橫、植被稀少，一遇暴雨極有利于產流、匯流，故常形成瘦尖洪峰。

2.3 設計洪峰流量

清水川流域流域面積為882.5km2，流域上設有清水水文站，位于建設區河段下游6.7km處。與清水川東北相鄰的皇甫川流域有皇甫水文站。根據參證流域和設計流域地理位置、地形地貌、土壤植被及水文特性對比分析，清水川流域與皇甫川流域同處于黃河右岸，彼此相鄰且距離較近，處于同一雨區，下墊面條件較相似，可選皇甫站作為參證站，按面積比擬法（洪峰指數為2/3）計算得工程項目區河段斷面處的設計洪水成果，見表1。

采用皇甫站和清水站比擬法計算的項目區末端斷面處的洪峰流量，結果相近，考慮到清水站在工程河段上，比皇甫站更具有代表性，故采用清水站計算成果進行比擬計算項目區河段各斷面的洪峰流量。工程項目區清水口子村右岸段控制流域面積617km2，沙塔村右岸段控制流域面積607km2，大岔左、右岸段控制流域面積593km2，因此，偏安全考慮，工程段設計洪峰流量均取工程末端段（清水口子村右岸段）10年一遇洪峰流量1612m3/s。

2.4 工程地質

工程區位于陜甘寧盆地地區，總的地勢是西北高、東南低，由于受外力地質作用和人類活動的影響，區內植被稀少，水土流失嚴重，地形破碎，溝壑縱橫，溝斷面均是“V”字形。擬建堤防工程布設于清水川的大岔鄉～白家圓則村之間的河段，該段河道曲折，河谷相對開闊，區內斷裂構造不甚發育，工程場地區屬相對穩定地區。地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特征周期0.45s，相應的地震基本烈度為Ⅵ度。地下水位埋深一般0.5m～2.6m，環境水對普通水泥無腐蝕性，對鋼結構為弱腐蝕性。

3 防洪存在問題

（1）堤防參差不齊，沒有統一的標準。

清水川目前設有兩段堤防，都是靠政府和當地群眾投資修建。一段位于清水鎮的張市溝，長約100m。該段堤防為土石混合堤，設計防洪標準為30年一遇，4級堤防；另一段位于清水鎮清水川工業園區，長4.0km。結構形式為土石堤防，鋼筋混凝土防護，設計防洪標準為50年一遇，4級堤防，主要保護工業園區的安全。其余地方基本沒有河堤，有的只是公路護基工程。防御標準低、分布零散，且未進行過統一規劃，沒有形成有效的防洪體系，一般洪水即可沖刷岸坡。

（2）洪澇災害頻繁，急需進行堤防建設。

因為地處局地暴雨中心，每年七八月時節，清水川都會出現暴雨洪水，沿岸的大岔鎮、沙塔村、清水口子村、鳳凰塔村、白家園則村等鄉鎮、村莊多次遭受洪水侵襲，致使岸坡塌陷、農田被沖、村莊受毀，給當地群眾生產生活造成一定損失。同時，清水川兩側土地水資源相對豐富，地形平坦，通過修筑堤防可擴大河流階地可利用土地面積，對促進農業生產具有重要的實際意義。

表1 項目區末端不同頻率洪峰流量計算成果表 單位:m3/s

（3）河堤的破舊嚴重影響當地社會經濟發展成果和村鎮形象。

由于沒有堤防，沿河群眾經常向河道里隨意傾倒垃圾，亂堆亂挖，使得河道臟亂差，嚴重影響沿河村鎮新農村建設成果和形象面貌，局部河段排洪不暢，有卡脖子、阻水等現象。通過堤路結合可以有效改善清水川內交通狀況，促進清水川經濟的發展。

4 堤防設計

為了確保區域防洪安全，根據中小河流建設規劃，府谷縣決定在清水川河道重點段以鄉村防洪為主要建設內容進行堤防建設，新建護岸堤防3.729km，保護人口800人，保護農田面積1.26萬畝。

4.1 工程任務和規模

新修堤防3729m。其中大岔右岸段新修堤防1427m，沙塔村右岸段新修堤防1077m，清水口子村右岸段新修堤防1225m；新建排洪涵洞3座，新埋設涵管4處。其中，大岔右岸段新建涵洞2座，沙塔村右岸段新建涵洞1座，埋設涵管2處。清水口子村右岸段埋設涵管2處；修建防汛搶險道路1.32萬m2，采用泥結碎石路面，建設總長度為3729m，路面寬為3.5m，每隔500m設置一處錯車道。

4.2 工程等級和堤防標準

清水川流域從大岔鄉到清水口子村河段主要為鄉鎮居民，防護區人口≤20萬人，防護區耕地面積≤30萬畝，防洪重要性一般，所以防洪標準為10年一遇，工程等級為Ⅴ級等，主要建筑物級別為5級，次要建筑物級別為5級。

4.3 堤防工程設計

本段河勢基本是穩定的，由于該處沒有防洪堤防工程，因此，在布置時首先應滿足整個河勢的要求，上下游、左右岸統籌兼顧，盡量少占耕地，充分利用老崖、陡坎及一面傍山，一面修堤的地形進行布置。本次防護工程涉及的護岸工程自然坡比較緩，坡腳沖刷比較嚴重、局部塌岸現象突出，按照經濟實用、就地取材、便于施工、滿足防洪和管理等要求確定采用坡式護岸型式。考慮干砌石護坡型式厚度較小，工程耐久性差，最終確定只對格賓卵石、漿砌石護坡方案進行比選。格賓卵石護坡具有很好的柔韌性、透水性、耐久性以及防浪能力等優點，而且具有較好的生態性，可充分利用流域內自然資源，并且施工時只需配少量的機械配合人工，但是它是新型護坡，質量不容易控制，流域氣候寒冷、干旱，不適宜建設。綜上原因，并考慮造價的因素，本階段推薦采用漿砌石護坡方案。護岸臨水側采用漿砌石護坡型式，背水坡采用種草防護。

根據堤防工程設計規范，河勢特點和中小河流治理項目的規劃以及以上設計原則，堤防斷面形式采用梯形斷面，內、外坡比均為1∶2.0，堤頂寬度4.0m，迎水坡坡面襯砌斷面采用M7.5水泥砂漿砌石護坡，M10水泥砂漿勾縫。襯砌厚度0.5m，坡后回填料為砂礫料。護坡基礎采用M10水泥砂漿砌塊石，底寬為1.0m，砌置深度為基巖強風化以下0.5m即可。坡面及基礎每15m設置沉降伸縮縫一道，內填橡膠泡沫板。

4.4 基礎及堤身施工設計

基礎土方開挖從上層向下層分層依次從左向右進行，每層厚度在1.5m左右。上下游邊坡開挖時預留保護層，用人工修整找平，保證邊坡坡度符合設計要求。砌體所用石料來源于甘河水庫上游約1.5km的沖溝內，石料采用質地堅硬，無風化剝落與裂紋，無尖角薄邊，塊重不小于30kg的新鮮塊石。具體技術指標要求：抗壓強度大于30MPa，經凍融后的極限抗壓強度大于20 MPa，軟化系數大于0.8；凍融損失率小于1%，容重大于2.4t/m3。砌筑采用鋪漿法。砌筑時石塊宜分層臥砌，上下錯縫，內外搭砌，必要時設置拉結石。

4.5 穿堤建筑物設計

排洪（水）涵洞（管）結合重點治理區排水和公路排洪（水）涵洞設計。按照全面考慮、統籌兼顧、獨立設置、臨近集中的原則，設置排洪（水）涵洞3座，涵管4處。由于現有的山體溝道都較短，匯水面積不大，在擬訂排洪涵洞尺寸時，參考現有公路涵洞的斷面尺寸、同時考慮施工情況和運行期維修來進行確定。

排洪涵洞斷面形式采用矩形斷面，側墻采用M10水泥砂漿砌石，M15水泥砂漿勾縫；底部采用M10水泥砂漿砌石，面部現澆C25混凝土10cm厚；涵洞蓋板采用預制C30鋼筋混凝土蓋板。

排水涵管采用DN800鋼筋混凝土預制管，主要用于保護區雨水、農田灌溉排水及生活排水，埋設深度、位置以及長度可以根據實際情況調整確定，初步規劃了4處。涵管埋設前基礎鋪設50cm厚砂礫石墊層，其上鋪設15cm厚C10混凝土墊層形成管床再進行鋪設管道，涵管采用企口連接，橡膠密封圈止水。

根據確定后的斷面尺寸，由上表可知，涵洞的過流量滿足10年一遇的設計洪水要求。汛期當遇到大洪水時，河道水位較涵洞水位高，存在壅水問題，為了防止洪水倒灌，涵洞進口備用防洪沙袋。

4.6 修建防汛搶險道路

防汛道路是防汛搶險和日常管護的重要通道，也是工程管護和防汛搶險必備的基本條件。設計防汛道路寬3.5m，長為3729m，設計為泥結碎石路面，厚20cm，路面橫向坡比2%。防汛道路用泥結碎石料采用就近開挖，用5T自卸汽車運至堤頂，推土機推平碾壓。

5 結語

府谷縣清水川基本沒有堤防，防洪標準低，工程措施差，治理相對滯后。為了加快重點河流治理，保障重要城鎮、糧食生產和居民生活的防洪安全，推進城鄉河流等發展和社會主義新農村建設，根據陜西省中小河流建設規劃，本次建設項目的治理任務為修建堤防3729m、新建排洪涵洞以及修建防汛搶險道路，從而達到防洪減災作用。陜西水利