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（甘肅省水利廳水利工程建設(shè)造價(jià)與規(guī)費(fèi)管理中心 甘肅蘭州 730030）

1 引言

甘肅省洮河治理工程主要涉及甘肅省境內(nèi)298km洮河干流河段的治理。碌曲縣、卓尼縣、岷縣等縣城城區(qū)段防洪標(biāo)準(zhǔn)按 20年一遇洪水設(shè)計(jì)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)防工程防洪標(biāo)準(zhǔn)按 10年一遇洪水設(shè)計(jì)。洮河干流共需修建堤防1132.47km，加固堤防 25.05km。在部分縣城城區(qū)段建有堤防56km，達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn)的堤防有18km，達(dá)標(biāo)率32%。洮河干流規(guī)劃新建堤防359km，加固堤防22km。

2 流域概況及工程背景

洮河為黃河上游較大的一級(jí)支流，發(fā)源于甘肅、青海兩省交界處的西傾山東麓，流經(jīng)碌曲、臨潭、卓尼、岷縣、臨洮、東鄉(xiāng)，在永靖縣境內(nèi)匯入黃河劉家峽水庫(kù)。河流全長(zhǎng)673.1km，流域面積 25527km2，河源高程 4260m，河口處高程1629m。受劉家峽水庫(kù)水位影響，實(shí)際上河口1735m以下為庫(kù)區(qū)，相對(duì)高差2631m。全河干流平均比降為 2.8‰。洮河流域位于甘肅省東南部，西起東經(jīng) 101°36′，東至 104°19′，南起北緯 34°03′，北至 35°55′。流域形似傾倒“人”字形，流域總面積25527km2。東西最長(zhǎng)處約248km，南北寬約215km。流域西鄰大夏河流域，東接祖厲河與渭河流域，南有嘉陵江水系的白龍江流域，北面為黃河干流。

根據(jù)國(guó)務(wù)院批復(fù)的《全國(guó)中小河流治理和病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固、山洪地質(zhì)災(zāi)害防御和綜合治理總體規(guī)劃》，以及國(guó)家發(fā)改委、水利部關(guān)于加強(qiáng)中小河流治理工作的總體安排，甘肅省發(fā)改委會(huì)同甘肅省水利廳組織編制完成了包括洮河在內(nèi)的《甘肅省中小河流治理和中小水庫(kù)除險(xiǎn)加固專項(xiàng)規(guī)劃》，并在此基礎(chǔ)上編制了《甘肅省江河主要支流和內(nèi)陸河治理規(guī)劃實(shí)施方案》。

3 洮河河道現(xiàn)狀及存在的主要問題

3.1 河道現(xiàn)狀

洮河甘南州境內(nèi)，河道兩岸多為高山峽谷，水能資源豐富，自上而下修建有許多以發(fā)電為主的水電站。由于沒有進(jìn)行系統(tǒng)的流域規(guī)劃，洮河河道兩側(cè)多處可見水電工程施工建設(shè)留下的建筑垃圾和居民違規(guī)修建的違章建筑，嚴(yán)重侵占河道，加上河床內(nèi)非法采砂現(xiàn)象較為泛濫，對(duì)河床破壞極為嚴(yán)重。整條河流自上而下除個(gè)別河段修建有符合標(biāo)準(zhǔn)要求的防洪堤工程外，絕大多數(shù)河段均沒有修建防洪堤，河道整體防洪性能普遍較低?，F(xiàn)有的少量河段防洪堤由于修建投運(yùn)已多年，且日常維護(hù)加固措施不到位，受到嚴(yán)重破壞，應(yīng)有防洪功能很難正常發(fā)揮。沒有系統(tǒng)的防洪規(guī)劃，防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到要求，洪水肆意侵蝕耕地造成大量水土流失。河道一級(jí)階地高差較小，在汛期洪水浸溢、塌岸危險(xiǎn)并存，給河道兩岸居民人身財(cái)產(chǎn)帶來較大威脅，洪水災(zāi)害頻發(fā)且損失較為嚴(yán)重。

3.2 存在的主要問題

3.2.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)普遍較低

目前，洮河干流除部分河段修建有符合標(biāo)準(zhǔn)的防洪堤外，其余河道均未設(shè)置永久性防洪工程。洪水大肆侵蝕兩岸優(yōu)質(zhì)農(nóng)田，造成大量水土流失。據(jù)測(cè)算，洮河干流各治理河段處 10年一遇洪峰流量為 337～1620m3/s，且自上而下有多條支流匯入，具有洪峰流量大、歷時(shí)短等特點(diǎn)。而洮河干流僅有部分河段具有 5～10年一遇防洪能力，絕大部分均處于未設(shè)防狀態(tài)，防洪標(biāo)準(zhǔn)普遍較低。

3.2.2 工程病險(xiǎn)隱患多

洮河干流現(xiàn)有防洪堤大多修建于 20世紀(jì)60～80年代，主要以堆石堤、土堤、干砌石堤、漿砌石堤等為主。受當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)技術(shù)水平、設(shè)計(jì)理念、綜合投資資金等因素的制約，防洪堤普遍存在堤防布局不合理，堤防位置選擇不當(dāng)，堤身不夠牢固，堤壩基礎(chǔ)埋深較淺等安全隱患，加上年久失修，一遇到暴雨洪水就會(huì)出現(xiàn)防洪堤垮塌、缺口、淘空等工程險(xiǎn)情。反復(fù)的暴雨洪水沖刷破壞，新的險(xiǎn)情不斷產(chǎn)生，給洮河干流防汛安全埋下極大隱患。

3.2.3 防洪工程建設(shè)力度較小

由于國(guó)家中小型河流綜合治理資金投入不足，地方財(cái)政又較為緊張，加之有關(guān)“兩工”政策的逐步取消，對(duì)中小河流而言一直沒有得到系統(tǒng)的規(guī)劃治理，其防洪功能沒有得到有效改善?！傲愦蛐◆[”的局部整治很難獲得較為良好的效果，致使洮河干流河道大部分存在“遇雨即潰，遇雨成災(zāi)”等不利局面，河道防洪性能越來越差。

3.2.4 違規(guī)施工、違章建筑侵占河道

河道兩岸居民的違章建筑、圍墾造田、違規(guī)施工、建筑垃圾肆意堆放等，造成河道逐步變窄，行洪斷面逐步減小，行洪能力大大降低。致使暴雨洪水期間洪水排泄不暢，急速水流對(duì)河道兩岸岸坡造成嚴(yán)重沖刷破壞。

3.2.5 日常管理維護(hù)較差

“重建輕管”、“放任破壞”等問題嚴(yán)重影響河道應(yīng)有的防洪性能。河流水資源無序開發(fā)，河道亂開亂采，兩岸廢水污水等污染物肆意排放等，加劇了河道防洪性能的降低。同時(shí)生態(tài)環(huán)境的大面積破壞，水生環(huán)境、水質(zhì)條件的惡化，降低了河流應(yīng)有的自恢復(fù)能力，防洪功能得不到有效改善和加強(qiáng)。

4 洮河干流防洪規(guī)劃要求

（1）嚴(yán)格按照《甘肅省江河主要支流和內(nèi)陸河治理規(guī)劃實(shí)施方案的通知》（甘發(fā)改農(nóng)經(jīng)[2011]776號(hào)）文件要求擬定工程方案。

（2）新建堤防對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定、水流形態(tài)、水質(zhì)、沖淤變化沒有不利影響。

（3）不妨礙行洪、不降低河道泄洪能力。

（4）穩(wěn)定河勢(shì)，防沖固岸，因害設(shè)防，重點(diǎn)治理。

（5）根據(jù)《關(guān)于江河主要支流及內(nèi)陸河（流域面積在3000平方公里以上）治理項(xiàng)目前期工作有關(guān)事項(xiàng)的通知》，防洪規(guī)劃實(shí)行“全面規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧、預(yù)防為主、綜合治理、局部利益服從全局利益”的原則。采用工程及生態(tài)措施，以達(dá)到抵御洪水的能力，減輕洪水災(zāi)害的目的。

5 堤線布置

按照洮河干流防洪規(guī)劃要求，結(jié)合現(xiàn)狀堤防存在的問題、地形條件及穩(wěn)定河寬的要求等因素，在不影響河勢(shì)和滿足堤距要求的情況下，堤線盡量靠岸邊高地布置。堤身修建在土質(zhì)好，比較穩(wěn)定的灘岸上。在河道明顯變窄河段，采取展寬堤距或考慮清除障礙等，使上下游河道堤線平順。沖溝左、右岸修筑堤防并與堤防相接。溝道位置堤線順延溝口向內(nèi)延伸至安全高程處。根據(jù)現(xiàn)狀河道寬度，結(jié)合河道兩岸地形條件，洮河干流治理主要涉及甘南州、定西市、臨夏州，治理河道總長(zhǎng)328km。甘南州段修建堤防165.187km，其中新建堤防163.479km，加固堤防 1.708km；定西市段修建堤防 188.868km，其中新建堤防174.014km，加固堤防14.854km；臨夏州段修建堤防55.661km，其中新建堤防55.326km，加固堤防0.335km。防護(hù)加固治理工程主要以保護(hù)洮河干流沿岸縣城、村莊和農(nóng)田為主。

5.1 堤防型式的比選

堤防型式可采用仰斜式護(hù)岸、貼坡式護(hù)岸。根據(jù)工程地形地質(zhì)條件和當(dāng)?shù)氐慕ㄔO(shè)條件，本著經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的原則確定堤防斷面形式。

（1）仰斜式斷面設(shè)計(jì)。仰斜式擋墻護(hù)岸材料采用 C20混凝土，迎水面邊坡 1:0.75，背水面邊坡1:1.25，頂部寬0.5m，堤腳齒高1m，齒頂寬1m。防洪堤每5m設(shè)1道伸縮縫，采用閉孔泡沫板和聚氯乙烯膠泥填縫。斷面型式見圖1。

圖1 仰斜式護(hù)岸典型橫斷面

（2）貼坡式斷面設(shè)計(jì)。貼坡式防洪堤斷面選用 C20混凝土，襯砌厚度為 20cm。堤線大體沿自然岸坡布置，采用河床開挖的砂礫石、粉質(zhì)壤土填筑。按照規(guī)范要求確定堤身填筑標(biāo)準(zhǔn)，無黏性土土堤的填筑標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)密度不應(yīng)小于0.60，局部黏土填筑標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)度為 0.92。根據(jù)填筑材料特性確定迎水面邊坡為1:1.5，背水面邊坡為1:1.25。防洪堤每5m設(shè)1道橫向伸縮縫。由于工程區(qū)治理河段堤防高度較高，縱向貼坡混凝土面較長(zhǎng)，故在離堤頂下 4m處設(shè)一縱向伸縮縫，采用閉孔泡沫板和聚氯乙烯膠泥填縫。當(dāng)河道天然岸坡較高，貼坡式防洪堤堤頂離坎頂較低時(shí)，防洪堤堤頂只做壓頂處理，無交通要求，不再做3m的堤頂?shù)缆?，斷面型式見圖2。

圖2 貼坡式護(hù)岸典型橫斷面（1）

當(dāng)河道天然岸坡比較平緩，貼坡式防洪堤堤頂比岸坡頂高時(shí)，為了滿足施工要求，防洪堤堤頂需做壓頂及3m的堤頂?shù)缆罚瑪嗝嫘褪揭妶D3。

圖3 貼坡式護(hù)岸典型橫斷面（2）

上述2種堤防斷面型式，仰斜式斷面具有占地少、抗沖性強(qiáng)、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是斷面較大，混凝土用量多，施工難度大，造價(jià)較高；貼坡式斷面具有堤壩穩(wěn)定、護(hù)腳地基應(yīng)力較小、材料用量較小、造價(jià)較低、施工簡(jiǎn)單、容易維修等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是抗沖刷防護(hù)能力較弱，穩(wěn)定性稍差。根據(jù)工程區(qū)地形條件、工程地質(zhì)條件、施工條件、工程造價(jià)、交通要求等因素，洮河干流防護(hù)加固堤防設(shè)計(jì)采用貼坡式護(hù)岸型式。斷面形式采用碾壓砂礫石梯型斷面，頂寬 3.0m，迎水面邊坡為1:1.5，背水面邊坡為1:1.25。

5.2 堤防工程設(shè)計(jì)

5.2.1 新建堤防設(shè)計(jì)

根據(jù)選定的斷面型式，堤防工程采用碾壓砂礫石梯形斷面。碾壓砂礫石相對(duì)密度不小于0.6，迎水面邊坡采用 1:1.5，背水面邊坡采用1:1.25。堤頂寬度 3.0m。迎水坡采用 C20混凝土護(hù)面，頂部厚20cm，底部厚20cm，堤腳設(shè)0.8m×0.5m（寬×高）的C20混凝土基礎(chǔ)。沿堤身每5m設(shè)一道聚苯泡沫板伸縮縫，縫寬3cm。

5.2.2 加固堤防設(shè)計(jì)

洮河干流防洪治理加固段位于岷縣、臨洮及廣河縣境內(nèi)。

（1）岷縣加固段。城郊段右岸的0+780.01～9+228.43段為新建加固堤線段，據(jù)調(diào)查，該段堤線修建于1987～1999年，為漿砌石堤防，堤身為均質(zhì)人工填筑砂礫卵石，堤基為階地及漫灘沖洪積砂礫卵石層，護(hù)堤堤岸較穩(wěn)定。堤身坡腳部位在運(yùn)行過程中由于河道過量采砂及水流的斜向沖刷作用，堤身、堤腳大部分坍塌與堤基滲漏等原因，堤基已完全暴露，失去防洪能力。根據(jù)勘探資料，基礎(chǔ)埋深0.5～1.0m，基礎(chǔ)埋深較淺，需進(jìn)行加固處理。開挖原堤防基礎(chǔ)至原基礎(chǔ)以下 1.0m，堤腳設(shè) 0.8m×1.5m（寬×高）的C20混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂高程高于原基礎(chǔ) 0.5m。經(jīng)復(fù)核計(jì)算，堤防高度不滿足設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)狀堤防低于設(shè)計(jì)高程。由于受地形條件限制，并考慮與原現(xiàn)狀堤防協(xié)調(diào)一致，堤頂加設(shè)C20混凝土防浪墻，墻頂高程至堤頂設(shè)計(jì)高程，基礎(chǔ)埋深至原堤頂以下0.5m，防浪墻頂寬0.5m，底寬0.8m。

（2）臨洮及廣河縣加固段。臨洮縣城加固堤線段全長(zhǎng)6.406km，布設(shè)在臨洮縣城洮河兩岸Ⅰ級(jí)階地前緣，分別為臨洮縣左 1段樁號(hào)0+000～3+682.27、左2段樁號(hào)0+000～1+552.91和臨洮縣右2段樁號(hào)0+000～1+171.03。廣河縣加固堤防全長(zhǎng)0.335km，位于馬家灣—新民灘左5段，樁號(hào)0+000～0+335。據(jù)調(diào)查，此堤防修建于2000年，為現(xiàn)澆C20混凝土貼坡式護(hù)堤，堤身為均質(zhì)人工填筑砂礫卵石，堤基為階地及漫灘沖洪積砂礫卵石層，護(hù)堤堤岸較穩(wěn)定。據(jù)勘探基礎(chǔ)埋深約0.5～1.0m，基礎(chǔ)埋深淺，需進(jìn)行加固處理。開挖原堤防基礎(chǔ)至原基礎(chǔ)以下 1.5m，堤腳設(shè)0.8m×2.0m（寬×高）的C20混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂高高于原基礎(chǔ)高程 0.5m。經(jīng)復(fù)核計(jì)算，堤防高度滿足設(shè)計(jì)要求，堤防頂部無需加固。

5.2.3 其它建筑物設(shè)計(jì)

（1）排水建筑物設(shè)計(jì)。堤防左右岸均有排水溝，需修建排水穿堤設(shè)施。擬采用預(yù)制混凝土涵管穿堤過水。經(jīng)調(diào)查、計(jì)算，排水溝流量為0.5～1.5m3/s，采用公式Q=AC（Ri）1/2計(jì)算涵管管徑。經(jīng)計(jì)算，最大管徑為79～141cm，為施工方便，排水穿堤建筑物統(tǒng)一采用埋設(shè) Φ 1000、Φ 1500預(yù)制混凝土涵管。

（2）巡堤踏步設(shè)計(jì)。為方便堤防工程的正常檢查檢修，沿堤線每1km設(shè)一處人行踏步。踏步順堤坡方向設(shè)置，踏步臺(tái)階尺寸為0.30m×0.20m（寬×高），踏步采用現(xiàn)澆 C20混凝土澆筑。

5.3 護(hù)坡的穩(wěn)定計(jì)算

5.3.1 岸坡基礎(chǔ)土的滑動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算

設(shè)計(jì)工程區(qū)防洪堤最大高度9.27m（地面以上7.74m），碾壓砂礫石梯形堤堤頂寬度3m，迎水面邊坡為1∶1.5，背水面邊坡為1∶1.25。填筑砂礫石料相對(duì)密度不小于 0.6。坡式護(hù)岸的整體穩(wěn)定計(jì)算包括護(hù)岸及岸坡基礎(chǔ)土的滑動(dòng)和護(hù)坡底面的滑動(dòng)兩種。前者可用瑞典圓弧滑動(dòng)法計(jì)算，后者可簡(jiǎn)化成沿護(hù)坡底面通過堤基的折線整體滑動(dòng)。計(jì)算時(shí)，先假定不同的滑動(dòng)深度 t，按極限平衡法求出滑動(dòng)安全系數(shù)。計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 護(hù)坡穩(wěn)定計(jì)算成果表

堤防工程級(jí)別為5級(jí)和4級(jí)。在正常運(yùn)用條件下，岸坡基礎(chǔ)土的滑動(dòng)穩(wěn)定安全最小系數(shù)分別為1.10和1.15。岸坡基礎(chǔ)土穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

5.3.2 護(hù)坡底面的滑動(dòng)計(jì)算

根據(jù)GB50286—98《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄D公式進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 護(hù)坡穩(wěn)定安全系數(shù)表

堤防工程級(jí)別為5級(jí)和4級(jí)，在正常運(yùn)用條件下，防洪護(hù)坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)分別為1.10和1.15。因此，沿護(hù)坡底面穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)束語

洮河干流防洪加固設(shè)計(jì)方案，在技術(shù)上是可行的，國(guó)民經(jīng)濟(jì)分析指標(biāo)是合理的，運(yùn)行維護(hù)是可靠的。工程屬于典型公益性惠民項(xiàng)目，工程的實(shí)施能夠有效提高洮河干流綜合防洪能力，改善生態(tài)環(huán)境，保障沿岸人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)和保障地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，具有一定的社會(huì)效益、生態(tài)效益和防洪效益，建議盡早實(shí)施，盡早發(fā)揮效益。

1 孫東亞,丁留謙，姚秋玲.關(guān)于改進(jìn)我國(guó)堤防工程護(hù)坡設(shè)計(jì)的建議[J]. 水利水電技術(shù), 2007(02)：46-48.

2 GB50286—98堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，1998.

3 孫奎軍.通河縣岔林河險(xiǎn)工弱段治理護(hù)岸工程設(shè)計(jì)[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2012，18(02)：43-60.

4 黃大江，朱中煙，張潔. 涪陵長(zhǎng)江烏江匯合口東岸段綜合治理工程滑坡治理設(shè)計(jì)[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2011,(05)：73-76.