勉縣漢江右岸防洪工程地質優化淺析

武榮

摘 要：漢江作為勉縣的生命線，是勉縣的水資源及糧食安全的保障。本文通過對勉縣漢江右岸工程地質、地貌、流域特性及現有防洪能力進行分析，提出地質優化措施，包括河堤加固采用河堤附近砂石料，堤防護根基礎埋深河流沖刷岸≥3.0 m，堆積岸≥2.0 m等，為后續防洪、觀光河堤加固提供參考。

關鍵詞：漢江;防洪工程;地質優化

中圖分類號：TV87文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）15-0074-03

Abstract： As the lifeline of Mianxian County， Hanjiang River is the guarantee of water resources and food security in Mianxian county. Based on the analysis of the engineering geology， landform， watershed characteristics and existing flood control capacity of the right bank of Hanjiang River in Mianxian County， this paper put forward geological optimization measures， including the reinforcement of river embankment， the use of sand and gravel near the river embankment， the buried depth of embankment revetment foundation， river scouring bank ≥ 3.0 m， accumulation bank ≥ 2.0 m， so as to provide reference for subsequent flood control and sightseeing river embankment reinforcement.

Keywords： Hanjiang River;flood control works;geological optimization

勉縣漢江綜合整治防洪工程是勉縣的糧油生產基地和主要風景旅游區。現有堤防均為20世紀80年代修建，分次分批修建、加固，防洪標準不高，兩岸堤防標準偏低，堤身單薄，年久失修，堤頂長滿雜草，迎水面無防護，沒有形成封閉的防洪體系。漢江段堤防漾家河下匯入口能抵御20年一遇的洪水，漾家河上匯入口無堤防工程。本工程治理河段由干流漢江段及支流漾家河段組成，對漢江（板橋至黃沙河大橋右岸）共5 354.15 m堤防進行改建加固綜合整治，將堤防段防洪標準提高到30年一遇[1]。加固改造、新建穿堤涵閘13座，下河道路13處。

1 工程概況

1.1 社會經濟

勉縣漢江綜合整治（漢江右岸板橋—黃沙河大橋）防洪工程的防護對象主要為勉縣溫泉鎮，溫泉鎮位于縣城東南10 km處，南依巴山與鎮川鎮為鄰，北鄰漢江，隔河與勉陽街道、周家山鎮相望，東與金泉鎮，西與定軍山鎮、元墩鎮接壤，因境內有陜南第一湯溫泉而得名。根據漢中市人民政府批復的《勉縣城鄉一體化建設規劃（2010—2030）》，項目防護區為規劃中心城區社區范圍，作為規劃的農業示范園區，大力發展農副產品加工業及風景旅游觀光。

1.2 工程地質、地貌

工程區屬漢中盆地西部勉縣縣城以東漢江河谷地貌。本次堤防工程涉及地貌單元主要為漢江河床漫灘、高漫灘，一級階地。該段河床漫灘一般寬度達300 m，較開闊平緩，一般高程為523～534 m，堆積層以砂和砂礫石為主[2]。該段高漫灘呈帶狀沿河平緩分布，寬200～500 m，高程為530～539 m，表層一般有一層約0.5 m厚的粉土，其下為砂、圓礫或卵石層交錯分布，高漫灘外側多為平緩的一級階地，或者為沖洪積扇[3]。該段一級階地分布于黃沙河右岸外側，寬闊平緩，延展200～500 m，階面高程一般為530 m，上部1～3 m為粉質黏土，下部為砂卵石[3]。

1.3 存在的主要問題

河堤為沙土堤，堤身高4～6 m，堤頂寬4～5 m，迎水坡面大部分無砌護，成不連續狀，且坡面不規整，起伏變化較大，基本無護坡措施，坡面破損嚴重，表面無植被，局部沖刷岸破損，存在安全隱患[4]。

部分護基壩壩頭鉛絲籠石損壞嚴重，根石走失，籠中塊石散落，多被洪水沖走;部分堤段內低，內澇無法排入漢江，靠下滲排澇[4]。部分進出口八字墻破損，堤防加寬后，涵洞長度不足，需延伸。根據現場調查，漾家河入漢江河口有上下兩處，上匯入口為地形缺口，無任何防護工程。

根據資料及野外調查，堰河口至黃沙河段漢江右岸老河堤堤身填筑材料以弱～中等透水性的粉土為主，堤防填筑過程中沒有進行專門的碾壓，堤身結構處于松散狀態。從勘探成果來看，堤基土層以粗粒土為主，滲透系數大，屬強透水層，堤內行洪時內外水位差一般小于2 m，堤基存在滲透破壞的可能性大，堤基質量較差。

2 工程分析

2.1 流域概況

本次勉縣漢江綜合整治防洪工程位于漢江右岸，上起漢江右岸板橋（堰河入漢江口），下至黃沙河大橋，漢江右岸治理長度為6 621.15 m（漢右12+510～漢右19+131.15），工程段范圍內右岸有漾家河匯入。支流治理范圍為漾家河分洪口段1 141.5 m（漾分0+931.8～漾分2+073.3）、漾家河主河道段3 837.6 m（漾主0+657.7～漾主4+495.3）。按支流的流域面積和河口位置將漢江干流勉縣段分為以下幾段，各工程斷面及支流流域面積見表1。

2.2 河段特性

漢江發源于陜西省寧強縣境內，從發源地到勉縣武侯鎮屬源頭段，該段流域面積為3 092 km2，河床平均比降為1.25‰，流域內大部分為山地。漢江從武侯鎮出谷后橫穿漢中盆地一直到洋縣小峽口入峽谷，該段稱之為漢中平川段。該段干流穿行于漢中平原區，地勢平坦，河槽寬淺，橫斷面多呈不規則開口向上的拋物線形或復式斷面，具有平原型河道特征。河岸質地為砂壤土加砂礫石，河床巖性為中砂、卵石、礫石等[5]。其中，勉縣段與洋縣段河流穩定性較好，而城固段較差。

2.3 河段劃分

漢江干流平川段長119.5 km，本次治理河段為漢江干流勉縣段堰河河口—黃沙河河口段，河段內有堰河、漾家河較大支流匯入，另有黃沙河支溝匯入。為了合理確定各個堤段的設計洪水位，應對漢江干流進行分段。根據各支流的流域面積和河口位置，將堰河河口—黃沙河河口段劃分為2段：堰河口—漾家河，起止斷面為Z12+900.71—Z15+395.69（Z3—Z26，河長2 494.98 m，集水面積3 709 km2）;漾家河—黃沙河大橋，起止斷面Z15+395.69—Z18+888.54（Z26—Z57，河長3 492.85 m，集水面積4 275 km2）。

2.4 堤防主要工程優化

2.4.1 河流沖刷深度和堤腳護根基礎埋深。堤基在河流長期沖蝕、淘蝕下是否穩定，是堤防工程安全穩定的關鍵因素。勘察場地發現：左岸堤防基本遠離直接沖刷岸，右岸部分沖刷岸堤防已因基礎被沖蝕而坍塌，如圖1所示。因此，在充分考慮河流最大沖刷深度和堤基各巖土層性能的條件下，確定堤基埋深宜大于河流最大沖刷深度。

通過分析勘探試驗資料，治理河段堤基土分為兩層：上部持力層一般為粉土、中粗砂、礫砂，層厚1.0～3.5 m，下臥層多為圓礫、卵石。粉土允許不沖刷流速[V]=0.65～0.70 m/s，砂層允許不沖刷流速[V]=0.70～0.75 m/s，圓礫、礫砂允許不沖刷流速[V]=1.0～1.2 m/s，卵石允許不沖刷流速[V]=1.2～1.5 m/s。

根據調查，漢江右岸河流凹岸的沖刷深度一般為2.0～2.5 m，最大不超過3.0 m，建議凹岸（沖刷岸）堤腳護根基礎埋深≥3.0 m，凸岸堤腳護根基礎埋深≥2.0 m。

2.4.2 堤防滲透穩定優化。從勘探試驗資料來看，漢江右岸堤基土層以粗粒土為主，滲透系數[k]大于1.75×10-2 cm/s，屬強透水層，允許水力坡降[i]=0.10～0.12，堤防高度按6.0 m考慮，堤基寬度一般應大于25 m，堤內行洪時內外水位差一般不會大于2 m，堤基存在滲透破壞的可能，但是，當堤腳護根基礎埋深≥2.0 m時，堤基產生滲透破壞的可能性很小。

漾家河堤基土層以粗粒土為主，滲透系數[k]大于6×10-3 cm/s，屬中等～強透水層，允許水力坡降[i]=0.10～0.12，堤防高度按6.0 m考慮，堤基寬度按20 m左右考慮，堤內行洪時內外水位差一般不大于2.0 m，當堤腳護根基礎埋深≥1.5 m時，堤基產生滲透破壞的可能性很小。

2.4.3 堤基土液化評價優化。勘察場地堤基土存在飽和砂土，根據《水利水電工程地質勘察規范》（GB 50487—2008）附錄P有關規定進行地震液化判別。初步判別，Ⅶ度地震時堤基砂土可能液化，按該規范P.0.4條，應采用標準貫入試驗錘擊數對堤基砂土層進行液化復判。液化判別公式為：

式中：[N63.5]為工程運用時，在當時地面下不同深度處的標準貫入實測錘擊數;[Ncr]為液化判別標準貫入錘擊數臨界值，計算公式為：

式中：[N0]液化判別標準貫入錘擊數基準值，勘察區[N0]取值8;[ρc]黏粒含量百分率，當[ρc]<3%，取3%。

按公式（1），分別對代表性鉆孔各飽和砂土的標準貫入試驗錘擊數臨界值進行計算，根據計算復判，堤基飽和砂土Ⅶ度地震時不會發生液化，詳見表2。

2.5 堤防填筑料優化

通過調查，當地填筑料分為土料和砂礫料。砂礫料主要分布于漢右13+850—HL15+200段河堤附近河床漫灘，可開采厚度一般為2 m，其質量滿足本工程需要，開采受河水、地下水影響較大，開采場地可選于勘察場地中部的河床漫灘，料場面積約20 hm2，儲量約50萬方，儲量豐富，滿足工程需要。根據本次勘察和地區經驗，砂料相對密實度在0.65時，其抗剪強度黏聚力取0 kPa，內摩擦角可取25°，滲透系數可取6×10-3 cm/s，允許水力坡降可取0.1。礫石料相對密實度在0.65時，其抗剪強度黏聚力取0 kPa，內摩擦角可取30°，緊密密度為2.01 g/cm3，滲透系數可取6.0×10-3 cm/s，允許水力坡降可取0.15。

本段漢江右岸外側一、二級階地上分布大量土料，土以粉質黏土為主，根據本次勘察取樣素土擊實試驗報告以及工程經驗，該土料最優含水率為17.4%，最大干密度為1.77 g/cm3，其性質可滿足本工程需要。建議選擇元山村磚廠一帶二級階地作為土料場，場地較平整，儲量充足，開采運輸條件較好，最近運距可按2 km考慮。填筑土料的壓實度為0.93時，其滲透系數為1.7-4.6×10-5 cm/s;抗剪強度為20 kPa，內摩擦角為23°。

3 結語

①據調查，漢江河段凹岸的沖刷深度一般為2.0～2.5 m，最大不超過3.0 m，建議堤防護根基礎埋深河流沖刷岸≥3.0 m，堆積岸≥2.0 m。根據現有勘察試驗資料分析，在設計洪水位運行情況下，堤基土層存在滲透破壞危險，當漢江右岸堤防護根深度≥2.0 m時，產生滲透破壞的可能性很小。漾家河上口河流的沖刷深度一般為1.0～1.5 m，最大不超過2.0 m，建議堤腳護根基礎埋深≥2.0 m。

②堤基砂層、粉土層及素填土，土質松散～稍密，建議采取碾壓處理。

③勘察區附近分布有白云巖石料場，巖質較硬，可作為本工程的砌石料。

④當地填筑料分為土料和砂礫料。砂礫料主要分布于漢右13+850—HL15+200段河堤附近河床漫灘，可開采厚度一般為2 m，其質量可滿足本工程需要。建議施工時，對選定的土料、砂礫料進行取樣分析，提供施工所需參數。對堤基砂土、圓礫、卵石層進行野外容重、含水率測定及滲透試驗，校核堤基土的物理及滲透性指標。

參考文獻：

[1]李淑珍.基于生態景觀理念的河道治理與城市防洪工程設計：以額敏縣城市防洪景觀工程為例[J].水利水電技術，2019（2）：133-137.

[2]羅斌.關于當前城市河道防洪工程建設的問題探討[J].農業科技與信息，2019（9）：102-103.

[3]賈振球.生態護坡技術在城市防洪工程中的運用[J].智能城市，2019（4）：135-136.

[4]胡少文.九江市柴桑區城市防洪綜合治理工程淺析[J].黑龍江水利科技，2020（7）：111-113.

[5]李小兵，帖亞俊.安河鳳縣段河道防洪工程建設現狀及治理措施探析[J].地下水2021（1）：232，248.