商洛市丹江干流防洪堤防斷面設計淺析

趙文亮 ，王開拓 ，王 成

（1.商洛市水電勘測設計院，陜西 商洛 726000；2.青海民族大學建筑工程學院，青海 西寧810007）

1 工程概況

丹江流域是漢江流域的一級支流流域，水源起點位于商洛境內的秦嶺山脈鳳凰山南麓，流經商洛市三縣（區），在商南縣月亮灣流出省界。全長443 km，其中在陜西省河道總長264 km，總流域面積16812 km2，陜西省內流域面積747 km2，陜西省內丹江平均比降3.27‰。

從20世紀50年代陸續開始建設丹江干流防洪工程；1973年，丹江上游二龍山水庫及南秦水庫建成蓄水攔洪，商州、丹鳳兩縣在水庫下游以改河造田為目的開展了丹江治理；2005年以后，陸續修建了商州城區、丹鳳縣城區段堤防20.8 km，但其它河段依然沒有形成符合標準的防洪工程體系；2012年丹江干流沿岸實施12處重點段防洪工程，初步設計批復后將逐步完成建設治理。新的堤防工程的建設對穩定河勢，防止洪水淹沒及塌岸，保證兩岸人民的生命財產安全起到了很大作用。

2 現狀及問題

防洪堤防的安全與人們的生命、財產安全息息相關，歷來對防洪堤防相關的研究都很重視[1～2]。目前對堤防工程的研究較為廣泛[3～4]，但對結合實際工程現狀與工程設計的研究尚缺乏，造成設計過程中存在諸多問題[5～6]。丹江流域內雖建成一定的防洪工程，但境內丹江流域較長，有些河段尚未形成統一的防洪規劃，已建成的堤防工程也存在一些不足。

（1）防洪堤防工程缺乏總體統一的規劃布置，尚不能形成上下連續的防洪封閉體系?，F有岸線、堤坎大多都是因洪水災害而布設，為臨時、短期安排。

（2）河床下切嚴重，近多年來，丹江流域由于國家鐵路、公路以及城鎮建設規模日益擴大，建筑用砂石料的開采，進一步加劇了河道下切。

（3）有些河段的堤防堤線布局不合理，有些河段由于兩岸人為因素、自然因素影響，河道寬度較窄。

（4）防汛預警預報系統落后，不完善，不能完全滿足現今時代信息化防汛工作的要求。

3 堤防工程總體布置

堤防堤線布局應根據防洪總體規劃，工程區的地形地貌，工程區地質構成情況，結合已有、擬建建（構）筑物的位置、結構形式，河道岸線演變，水文資料全面考慮工程區下伏層地質地層情況，通過經濟、技術、適宜性等方面綜合的分析評比后確定。依據《堤防工程設計規范》（GB 50286-2013），建制鎮段堤防工程級別為四級；自然村段堤防工程級別為五級。

該工程區涉及商州區黑龍口鎮段、麻街鎮段、梁鋪段、張村白楊店段、夜村鎮樂園高橋段、孝義鎮高橋劉一段，共建設堤防（護岸）長53.974 km。丹江干流商州區段防洪堤防工程布局情況見表1。

4 堤防工程斷面設計與分析

4.1 設計原則

防洪堤防工程的設計應符合下列原則要求：（1）設計堤線盡量與現狀河岸線相一致，充分利用高地、老坎、石嘴和已有堤防堤線，并使得線型在平面形態順適河勢，避免突然轉彎、回流等；（2）堤防線路布局應從總體出發，兼顧兩岸及上下游，確保河道行洪順暢；（3）每個單獨的設防區建成一個封閉的防洪體系；（4）支流入匯口段，根據干流洪水確定支流進入水槽部分的水位，以確定堤防的頂高程和長度，并盡量減小支流匯入干流的入匯角。

表1 丹江（商州區段）防洪工程布置統計表

4.2 堤距的確定

結合當前河段的實際地形條件，對堤距進行多方案計算分析，綜合各種因素確定商州城區段南秦河口以上段設計最小堤距為60 m，南秦河口以下段最小設計堤距100 m。

4.3 橫斷面型式

根據上述堤線布局原則和確定的河道堤距，結合現狀堤線、高坎和現有防洪建筑物狀況，并結合實際地形，根據各個項目段不同的情況，因地制宜地選用不同斷面形式。經過經濟、技術、適宜性等多方面的比選，最終確定其形式。

4.4 丹江干流各工程段橫斷面設計

橫斷面的設計以商州區梁鋪段、孝義鎮高橋劉一段、黑龍口鎮段、張村白楊店段為例，對每個工程部分的典型斷面進行比較和分析，并給出比選方案。

4.4.1 梁鋪段

本段堤防位于丹江左岸，分成二段。第一段自梁鋪村處已成堤防開始即河道樁號9+820.20處，止支溝劉家河河口右岸即河道樁號11+700.83處，本段堤防長1922 m；第二段堤防為沙河子鎮水渠子村處河道樁號14+489.33～14+774.23河段之間堤防，本段堤防長323.88 m。采用兩種方案進行比選。

方案1：為M7.5漿砌石重力式擋土墻復式斷面，堤防基礎頂高程與河道深泓線高程基本一致，靠近河道側，擋墻坡面采用直立式，另一側坡比為1∶0.5，底寬2.70 m，頂寬0.60 m。接堤防基礎頂，向上按1∶2.0放坡至設計洪水位，設3.0 m寬親水平臺。接平臺末端，向上按1∶2.0放坡至堤頂設計高程。平臺以上斜坡采用2.0 m×2.0 m×0.30 mC25混凝土框格，回填熟土種植草皮，平臺及以下至堤防基礎段用漿砌石砌筑，砌筑砂漿為M7.5水泥砂漿，6.00 m寬堤頂道路。斷面見圖1、圖2。

圖1 梁鋪段方案1橫截面

方案2：形式與河道對岸現有堤防一致。堤身臨水側坡比1∶2.0，下厚60 cm，堤頂端厚30 cm。堤防基礎底寬2.30 m，堤防基礎臨河道側坡比1∶0.2，基礎背河道側直立，堤防背河道側1∶2.0，堤頂6.00 m寬泥結石路面。

圖2 梁鋪段方案2橫截面

方案1與方案2各有各的特點，但是從城市規劃要求并結合建設生態堤防方面考慮，方案1更能滿足該地實際需要，與現狀已建堤防形式相近。故本文推薦方案1。

4.4.2 孝義鎮高橋劉一段

該段新建堤防6773 m，起點為高橋，終點為雷家坡大橋，保護對象為耕地及村莊，耕地及村莊位置較高，該段沖刷深度在2.5 m左右，為了防止沖刷，該段采用兩種方案進行比較，斜坡重力式護岸和斜坡式護岸，斷面見圖3、圖4。

方案1為仰斜重力式護岸，底寬2.99 m～3.26 m，基礎倒角為7°，擋墻頂寬0.60 m，迎水坡坡比1∶0.45，背水坡坡比1∶0.1，基礎埋深3.00 m左右。墻前回填砂礫石，墻后填筑砂礫石。

方案2為斜坡式護岸，護坡臨河道側坡比1∶20，背河道側坡比1∶1.70，堤防底寬2.10 m，基礎臨河道側坡比1∶0.3，墻前基礎回填砂礫石，墻后填筑砂礫石，堤頂為3.00 m寬泥結石路面。

圖3 孝義鎮高橋劉一段方案1橫截面

圖4 孝義鎮高橋劉一段方案2橫截面

對以上兩種設計方案進行經濟比較，方案2的橫斷面形式，其主要工程量小，工程造價小，相對經濟合理，但占用土地面積大；方案1，主要工程量大，工程造價大，但占用土地面積比前者小。丹江為山區性河流，兩岸為村莊及經濟農田，加之該地段用地十分緊張，征地難度大，故采用方案1。

4.4.3 黑龍口鎮段

黑龍口鎮段擬建8段堤防，合計11390 m。由于各段落相距較近，且地形地貌基本一致，經過綜合考慮，采用一致的橫斷面形式。設計考慮了兩種橫截面樣式，斷面見圖5、圖6。

方案1，為仰斜式擋土墻，頂寬0.70 m，漿砌石砌筑，砌筑砂漿采用M7.5水泥砂漿，臨河道側擋墻墻面坡比為1∶0.4，背河道側擋墻坡面采用1∶0.1，基礎埋深為1.50 m，3.00 m寬堤頂路。

圖5 黑龍口鎮段方案1橫截面

方案2：為衡重式擋土墻，頂寬0.70 m，漿砌石砌筑，砌筑砂漿采用M7.5水泥砂漿，臨河道側擋墻墻面坡比為1∶0.25，背河道側擋墻坡面采用1∶0.2，基礎埋深為1.50 m，3.00 m寬堤頂路。

圖6 黑龍口鎮段方案2橫截面

對以上兩種設計方案進行經濟比較，方案1，主要工程量較小，工程造價小，占用土地面積比方案2稍小。方案2，主要工程量較大，工程造價大；黑龍口鎮段項目段落多，距離長，在占用土地差別不大的情況下，綜合分析方案1和方案2，最終選擇更加經濟合理的方案1作為選擇方案。

4.4.4 張村白楊店段

張村白楊店段為原丹江干流重點段批復外的零星段落，包括2段，總長度2830 m。丹江一級支流王山溝入匯口，右岸842.2 m，保護對象為入匯口村莊及耕地；唐寨子段，起點接唐寨子小學溝口，終點為滬陜高速跨南溝河橋臺，長度1987.6 m。經過綜合考慮。設計考慮兩種橫截面形式進行比選，斷面見圖7、圖 8。

方案1，仰斜式漿砌石擋土墻，其靠自身重量平衡外力，以達到穩定。其體積、重量較大，對地基承載力要求較高。高的重力式擋土墻由于斷面大，材料耗費較多，亦不經濟，但高度在5 m以下較為經濟。由于本工程堤防高度大多在4.50 m左右，地基持力層為比較堅實的砂卵石層，且斷面構造簡單，施工方便，占地面積小，經濟效果較好。

圖7 張村白楊店段方案一橫截面

方案2，為坡式生態堤防，避免河道人為形成渠道化，不影響自然徑流、可適當調節地表徑流。但擬建工程多位于自然村段，大部分是砂土坎，植物護岸措施相對較少，容易產生滑坡現象。采用坡式堤防占用土地相對較大，后期植物養護、管理運行成本高。

圖8 張村白楊店段方案2橫截面

近年來，隨著“商丹一體化”的發展，全方位建設“關天經濟區次核心城市”，加快了城鎮化建設的步伐。對丹江沿岸防洪要求越來越高，建設新型坡式生態堤防比較適合建設發展趨勢，但由于張村鎮境內土地肥沃，對發展種植業和養殖業有著得天獨厚的優勢，土地十分緊張，寸土寸金，“一鄉一業一村一品”發展中，張村鎮黨委采取多種措施加大支持力度，積極鼓勵農民發展無公害反季節蔬菜，努力在商州區建造蔬菜基地。項目所在河段河道寬度狹窄，且河道兩岸道路和溫室大棚靠近河岸，可利用空間有限。采用坡式生態堤防斷面占地面積過大，土地征收難度大。而采用擋墻式斷面，可以增加過水面積，降低洪水位，不占用土地，加之該工程投資以防洪保安為重要前提，對每段投資有限。綜合分析比較，選用方案1。

5 結語

綜上所述，從商洛市丹江流域綜合治理丹江干流防洪工程的設計可以看出，防洪堤防的橫斷面設計應充分考慮工程區的地形地貌、河道特性、施工環境等因素，因地制宜地設計出經濟合理的堤防橫斷面。在資金限制、地形限制、環境限制等因素的基礎上實現預期的工程建設目標，確保區域防洪安全及沿河群眾生命財產安全，促進區域經濟快速穩定的發展。