白山市湯河水毀修復工程探討

孫鶴超

吉林省同欣原項目管理有限公司 吉林 長春 130000

白山市江源區湯河灣溝鎮西川村段水毀修復工程的主要任務是對湯河灣溝鎮西川村段水毀岸坡進行恢復重建，提高擋墻的防洪抗災能力，保護該段沿岸550畝農田，保證當地村民的正常生產、生活。

1 工程概況

項目區位于吉林省白山市江源區灣溝鎮西川村東南部湯河左岸，工程區中心地理位置坐標為東經127°00′49.85″，北緯42°01′35.40″。

工程建設主要針對西川村段河道左岸進行水毀修復建設。現狀河道左側護岸為主管部門于2007年農發資金修建，形式為漿砌石重力式擋土墻，河道左岸涉及耕地約550畝。現擋墻倒塌約200m（L0+800～L1+000），剩余未倒塌段擋墻均破損嚴重，擋墻砂漿含量較少，塊石縫隙過大，墻體穩定受到較大影響，該工程段基本失去防洪抗沖能力。

2 水文

2.1 流域概況

湯河為頭道松花江一級支流，湯河發源于白山市江源區灣溝鎮西北大四方頂子山東麓，自西流向東，在撫松縣大營鄉湯河口子屯匯入頭道松花江。全流域集水面積603km2，河道長度為72.9km，河道平均比降為4.0‰。

2.2 氣象

湯河流域地處中緯度歐亞大陸東緣，在西伯利亞大陸氣團控制下，氣候寒冷，日平均氣溫低于零度的時間一般從11月的上旬開始，到翌年的3月下旬，長達五個月之久。本次設計氣象特征值統計以靖宇氣象站為代表站進行特征值統計，本流域內多年平均降水量為771.3mm，其中6-9月降雨量為542.3mm，占全年降水量的70.3%；多年平均蒸發量為1109.7mm（φ=20cm），多年平均氣溫為3.0℃，極端最高氣溫為34.5℃，發生在1999年7月。歷年極端最低氣溫為-42.2℃，發生在1956年12月10日。多年平均風速為3.8m/s，離你那最大風速為24m/s，風向為W，發生在1957年4月26日。多年平均日照時數為2412h。

2.3 洪水

本工程洪水主要是由暴雨造成，而且大暴雨主要集中在7、8月份，其中降雨量約占全年降水量的50%，每年7、8月份也是發生大洪水的主要季節。由于該流域地處長白山區，河道兩岸為高山，河槽為U型河槽，洪水過程漲落急劇，具有峰高量大集中等特點，洪峰持續時間一般在3-6小時。設計流量由地區綜合線查算。

表1 設計流量成果表

2.4 泥沙

項目區下游斷面以上流域多年平均懸移質輸沙模數50t/km2，考慮湯河流域中上游段植被較好，推移質輸沙量按懸移質輸沙量的10%計。項目區多年平均輸沙總量為1.48萬t。

2.5 冰情

據現場冰情調查，湯河冬季完全封凍，封凍期流量穩定，最早初冰日期為11月15日，最晚終冰日期為4月18日，穩定封凍天數為130天左右，一般冰厚在（30～50）cm之間。

3 工程地質

項目區河道沿線地貌類型按其成因及形態特征，地貌類型主要為漫灘階地。

漫灘、階地分布于河道兩岸，地勢較為平坦，微向河床傾斜，兩岸表部為0.9m～2.1m的含礫粘土，下部為卵礫石層，揭露厚度一般2.0m～4.2m。洪水期河道沖刷嚴重，河道現有擋土墻均沖刷破壞嚴重，局部坍塌。

工程區地層巖性較簡單，主要為第四系全新統沖積堆積的含礫粘土及卵礫石層，基巖為泥巖，現分述如下：

含礫粘土①：主要分布于階地及漫灘表部，灰黃色，以濕，可塑。其中礫粒占23.5%，砂占14.8%，粘粉粒占59.7%。表部含較多的植物根系。厚度一般0.9m～2.1m。

卵礫石②：灰黃色，飽和，密實，級配不均勻，成分以灰巖、安山巖、花崗巖等為主，礫石直徑一般3cm～6cm；卵石最大直徑可達30cm。其中卵石占41.6%，礫粒占32.0%，砂粒22.7%，粘粉粒占3.7%。砂卵礫石中值粒徑13.5mm。

泥巖③：灰綠色，局部為紫紅色，鉆孔揭露為強風化狀態，巖心多呈碎塊狀。

表2 物理力學指標建議值表

根據中國季節性凍土標準凍深曲線，工程區標準凍深為1.6m。

本工程建議將重建擋土墻基礎坐在卵礫石層上，承載力滿足要求，無沉陷穩定及滑動穩定問題，基礎深度應深置于最大沖刷深度以下（建議不小于1m）。保證建筑物運行安全。

4 工程建設的必要性及可行性

4.1 工程建設的必要性

湯河灣溝鎮西川村段左岸有大量農田，為了促進當地農業的發展，保證農田穩步增收，當地自2000年后陸續對該段河道岸坡進行了護岸工程建設。湯河屬于山區河流，汛期洪水匯流時間短、流速大，長期淘蝕擋墻基礎，導致該段河道擋墻基礎裸露在外，同時，由于常年洪水的沖刷，河道水位變動區多處墻體出現裂縫、塊石松動等問題，墻體存在較大的安全隱患。2018年7月5日湯河流域短時間內發生大量降水，上游洪水迅速匯流并流經西川村段，大水漫過墻頂，多處墻體被直接沖毀，墻后耕地發生洪澇災害，靠近河岸地勢較低的旱田受洪災影響較大。如再次發生洪水墻體有繼續倒塌的可能，墻后耕地也將發生大面積洪澇災害。

4.2 工程建設的可行性

恢復擋墻防洪能力，降低洪澇災害，減少水土流失，有利于創造穩產農田，效益顯著，符合當地社會經濟發展要求。

工程建設為農民的安全生產提供了有力保障，是關乎民生的項目，有利于社會穩定。

5 工程規模

本工程范圍為：西川村段上游起始于2014年農發項目修建擋墻末端（L1+107），下游終至西川村東側交通橋（L0+000）。

工程主要包括：工程建設總長度1107m，其中左岸建設長度1107m（西川村段），在L0+005和L0+807分別設置DN1000mm排水涵管。

本工程以恢復原有岸坡為主，岸線遵循原設計岸線布設，要有利于行洪，方便管理，不改變原有水流方向，彎道處盡量以圓弧平順過渡。

6 工程設計標準

根據《防洪標準》[1]、《水利水電工程等級劃分及洪水標準》[2]以及《堤防工程設計規范》[3]中有關規定，確定設計洪水標準為10年一遇，工程等別為Ⅴ等，主要建筑物為5級，次要建筑物為5級。

7 設計計算

7.1 水面線計算

根據《水力計算手冊》[4]第八章“河道的水力計算”，水面計算得基本方程采用如下方程：

項目區地處湯河中上游，斷面控制面積269km2，本次水面線推求，水面線起始斷面為湯河西川村交通橋上游L0+000斷面，起推水位675.97m，十年一遇洪水設計流量為224m3/s，本次通過測量中提供的斷面資料及選取的參數推出該斷面十年一遇洪水位。

表3 湯河河道水面線推求成果（P=10%）

推求水面線的河道糙率采用綜合糙率值為0.034，河道比降取為10‰。

7.2 墻頂超高計算

計算公式如下：

墻頂超高=波浪爬高+風壅高度+安全加高

表4 堤防超高計算成果表

根據計算得知，本次墻頂超高取0.6m。

7.3 擋墻穩定計算

計算斷面：選定岸坡典型斷面為左岸樁號L0+624作為計算斷面。

計算方法：采用理正擋土墻穩定計算程序進行電算。

表5 計算成果表

7.4 沖刷深度計算

平順段護岸沖刷深度可采用《堤防工程設計規范》中順壩及平順護岸沖刷深度計算：

經計算平順段護岸水平最大沖刷深度為1.17m，平均沖刷深度為0.67m。當地凍土層深1.6m，最終確定擋土墻基礎深1.6m。

8 建設方案

西川村段水毀修復工程（L0+000～L1+107）采用重力式漿砌石擋土墻結構型式，擋墻頂寬0.5m，迎水側直立，背水側坡比為1:0.5，背水側墻踵高0.5m、寬0.5m，迎水側墻趾高0.5m，寬0.5m。擋墻底鋪設10cm厚素混凝土墊層，為提高工程的抗沖能力，在墻體迎水側設置素混凝土貼面，，貼面頂高程為河底以上1.0m，貼面混凝土頂寬0.5m，迎、背水側均為直立。擋墻頂設置寬0.5m、厚0.15m素混凝土壓頂。擋墻設計河底以上0.7m處設置DN80mmPVC排水管，排水管水平間距2.0m，排水管擋墻背水側管口采用無紡布包裹砂礫料封堵。并在L0+005和L0+807分別設置DN1000mm混凝土排水涵管，涵管出口設置鑄鐵拍門，以防止河水倒灌。

工程結構所用混凝土標號為C25F200，墊層混凝土標號為C15，砂漿標號采用M10。

透水料填筑標準為相對密度不小于0.60。黏性土填筑標準為壓實度不小于0.91。

9 結語

工程若能實施，可減少該區域因洪水造成的水土流失，是完善當地抗洪搶險的需要，是加快當地農村經濟社會發展、減少直接損失的需要，是保護項目區耕地和財產安全的需要。也將促進地區經濟社會發展良性循環機制的建立，進一步改善抗災能力，對西川村經濟的持續發展及社會穩定具有十分重要的意義。