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        清原縣防洪工程現(xiàn)狀及工程總體設(shè)計(jì)方案探析

        2017-03-03 03:12:38聶文歡
        黑龍江水利科技 2017年3期

        聶文歡

        (遼寧省營口水文局,遼寧 營口 115003)

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        清原縣防洪工程現(xiàn)狀及工程總體設(shè)計(jì)方案探析

        聶文歡

        (遼寧省營口水文局,遼寧 營口 115003)

        清原縣城段河長約12km,現(xiàn)狀防洪工程多于1954年動(dòng)工修建,年久失修,大多堤防已失穩(wěn),威脅城鎮(zhèn)安全。小山城攔河壩,位于清原縣城右岸防洪上邊界,由于其阻水嚴(yán)重,導(dǎo)致2005年汛期洪水漫過右側(cè)的沈吉鐵路進(jìn)入縣城內(nèi),嚴(yán)重干擾了鐵路的安全生產(chǎn)運(yùn)輸,同時(shí)也是縣城防洪安全的極大隱患。文章以清原滿族自治縣發(fā)生的歷次洪水對該縣防洪所造成的影響進(jìn)行了分析,對存在的問題及排澇現(xiàn)狀進(jìn)行梳理,提出了工程設(shè)計(jì)的總體方案及防御洪水的措施。

        防洪工程;堤防;總體設(shè)計(jì);措施;方案

        1 自然地理現(xiàn)狀

        清原滿族自治縣地處遼寧省東部山區(qū),是清王朝的發(fā)祥地??h城面積3921km2,總?cè)丝?5萬人,下轄14個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)??h城所在地清原鎮(zhèn)居住人口10萬人。有82.7%的山地,森林覆蓋率達(dá)72.2%,林木部蓄積量2283萬m3。資源豐富,被譽(yù)為綠色屏障、四河之源、礦藏寶庫、天然藥園。

        據(jù)調(diào)查,建國以來渾河清原縣城段發(fā)生10次較大的洪澇災(zāi)害,歷史洪水順序?yàn)椋?953、1960、1964、1971、1975、1985、1994、1995、2001、2005、2013年。洪水頻繁發(fā)生,平均10a發(fā)生一次較大洪水。

        1953年前清原鎮(zhèn)段河道兩岸均為自然萌生柳樹叢林,抵御洪水沖刷能力較強(qiáng),但防洪標(biāo)準(zhǔn)不高,當(dāng)年洪水很大,兩岸漫流致使全鎮(zhèn)受災(zāi),鎮(zhèn)內(nèi)居民住房大面積倒塌,城東糧庫原址現(xiàn)在的化工廠段也被水淹,農(nóng)田過水遭災(zāi)減產(chǎn),經(jīng)濟(jì)損失慘重。

        1960年洪水使河北岸城防的老一中段(即現(xiàn)在的職高段)、崗山橋段兩處決口,老一中段用砂袋子掛棵子堵住洪水,崗山橋段搶險(xiǎn)沒成功,打開后進(jìn)入鎮(zhèn)內(nèi)。河南的水田全部被洪水淹沒。

        1995年7月24日至7月30日流域累計(jì)降雨900mm,尤其是7月18日至29日兩日降暴雨420mm,7月29日上午11時(shí)洪峰達(dá)最高值,清原鎮(zhèn)護(hù)城堤由于年久失修造成東方紅橋下420m堤防決口,放牛溝河口下游決口200m,洪水進(jìn)入清原鎮(zhèn)造成內(nèi)澇,河左岸的沈吉公路多處沖斷,再次淹沒南八家萬畝水田,通訊中斷、鐵路中斷,據(jù)記載清原鎮(zhèn)直接經(jīng)濟(jì)損失10萬元,九五年全縣范圍受災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)0.2億元。

        2005年8月13日清原鎮(zhèn)出現(xiàn)瞬時(shí)暴雨天氣,自凌晨2時(shí)至清晨6時(shí),4h降雨162mm,造成洪澇災(zāi)害,據(jù)測算洪水為50a一遇。8月13日早7時(shí)洪峰值最大,超過了城防的警戒水位,職高段決口,由于搶險(xiǎn)及時(shí),堵住了洪水。下游的橡膠壩段當(dāng)時(shí)由于輸電線路中斷,橡膠壩不能靠電泵強(qiáng)制排水,雍高水位導(dǎo)致西堡段堤防決口。河南岸縣城段國道202線沖斷水田被淹,西堡段過水,水田及蔬菜大棚被淹。

        2013年8月16日,清原縣全縣出現(xiàn)特大暴雨,縣城流量達(dá)到943m3/s洪水,達(dá)到20a一遇,雖未達(dá)到縣城堤防設(shè)計(jì)50a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn),但由于縣城右岸前進(jìn)攔河閘閘上局部堤段堤防斷面不足而出現(xiàn)險(xiǎn)情,經(jīng)組織搶險(xiǎn)才得以保證縣城防洪安全,同時(shí)洪水導(dǎo)致右岸部分漿砌石擋墻段及左岸無防護(hù)段岸坡脫落,造成嚴(yán)重的影響。

        2 防洪工程現(xiàn)狀及存在的問題

        2.1 防洪體系

        清原縣城段河長約12km,現(xiàn)狀防洪工程多于1954年動(dòng)工修建,年久失修,大多堤防已失穩(wěn),威脅城鎮(zhèn)安全。

        小山城攔河壩,位于清原縣城右岸防洪上邊界,由于其阻水嚴(yán)重,導(dǎo)致2005年汛期洪水漫過右側(cè)的沈吉鐵路進(jìn)入縣城內(nèi),嚴(yán)重干擾了鐵路的安全生產(chǎn)運(yùn)輸,同時(shí)也是縣城防洪安全的極大隱患。

        經(jīng)水力計(jì)算,當(dāng)發(fā)生設(shè)計(jì)洪水時(shí),現(xiàn)狀壩上水位達(dá)到256.89m,超過鐵路路基0.7m,防洪影響區(qū)域內(nèi)人口眾多,并且縣城自來水處理廠等公共設(shè)施位于其中,嚴(yán)重威脅縣城右岸上游防洪安全,同時(shí)對全縣的生產(chǎn)生活有嚴(yán)重的影響。

        2.2 干流左岸堤防現(xiàn)狀

        清原縣城左岸防洪主要依靠沿河的202線公路,采用堤路結(jié)合的形式,現(xiàn)狀路面高程較高,背水側(cè)堤高在1.5-4m之間,大部分2m左右,迎水側(cè)距河底高差在3-5m,大部分在4m以上,除樁號(hào)3+449-5+062左岸段較設(shè)計(jì)堤頂?shù)?.2-0.7m以外,其他段基本滿足50a一遇設(shè)計(jì)堤頂高程要求。

        2.3 干流右岸堤防現(xiàn)狀

        清原縣城右岸為縣城主城區(qū),堤防建設(shè)歷史較長,斷面型式較多,主要情況如下:

        干流樁號(hào)0+881-1+865右岸段現(xiàn)狀堤防為均質(zhì)土堤,迎水側(cè)有護(hù)腳,但由于河道下切,急需加固,部分?jǐn)嗝娴添敻叱?、頂寬達(dá)不到50a一遇標(biāo)準(zhǔn)。

        右岸樁號(hào)1+865-3+479段現(xiàn)狀堤防為均質(zhì)土堤,采用混凝土板護(hù)坡,達(dá)到50a一遇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);

        右岸樁號(hào)3+479-3+844段現(xiàn)狀堤防為均質(zhì)土堤,迎水側(cè)砌石砂漿護(hù)坡破損老化嚴(yán)重,并且邊坡不足1∶1.5,部分接近1∶1,且護(hù)腳受水流淘刷,需歷年維護(hù);

        右岸樁號(hào)3+844-6+176段現(xiàn)狀堤防為漿砌石擋墻+均質(zhì)土堤型式,此擋墻兼顧了河岸親水性和居民休閑場所,擋墻上混凝土欄桿以及背水側(cè)地面以理石板鋪筑。由于擋墻建設(shè)時(shí)間較早,受洪水、凍脹和橡膠壩運(yùn)行影響,現(xiàn)構(gòu)成擋墻的砂漿強(qiáng)度降低,砌體間空隙增大,墻體表面勾縫有脫落,局部段基礎(chǔ)沖刷裸露[1-3]。漿砌石擋墻建成后的十多年間,渾河清原縣城段發(fā)生過4次洪水,均超過10a一遇標(biāo)準(zhǔn),依次是2001年、2005年、2010年和2013年,墻體有局部倒塌,洪水退落時(shí)倒塌更為嚴(yán)重,洪水沖刷使河床下切漿砌石擋墻基礎(chǔ)裸露。

        2.4 支流堤防現(xiàn)狀

        縣城有3條較大的支流,分別是放牛溝河、小山城河、古城子河。放牛溝位于縣城右岸,封閉至縣內(nèi)公路橋,河長約200m,右岸為英額河大橋引道,高程滿足縣城防洪要求,右岸為混凝土面板防護(hù)堤防,設(shè)計(jì)高程滿足縣城防洪求;小山城河位于縣城左岸,英額河大橋上約400m,封閉至左岸高速公路橋,河長約400m,左岸為瀝青道路,迎水側(cè)局部有防護(hù),右岸下游約150m堤防水毀沖刷嚴(yán)重;古城子河位于縣城左岸,前進(jìn)攔河閘閘上200m,封閉至上游高速公路橋,河長約440m,左右岸保護(hù)目標(biāo)均為居民區(qū),左岸為瀝青道路,下游220m無防護(hù),上游防護(hù)完整,右岸下游230m堤防水毀嚴(yán)重,上游為堤路結(jié)合,防護(hù)結(jié)構(gòu)完整。

        3 排澇工程現(xiàn)狀

        清原縣位于渾河右岸,現(xiàn)居住人口8萬人,豐水年便會(huì)內(nèi)澇。城內(nèi)排水主要有兩處,①西郊橋上游排水口樁號(hào)7+000處,為板涵,寬3.5m,底板高程229m,頂面高程230.5m,同一斷面河底高程227.1m,以北的縣一中路面高228.8m,相距1.5km的三中路面高229.5m;②西卜村排水口,處于西郊排水口以下450m,為埋管式,管徑1.5m。管底高程228.02m,河床高226.9m。此處以北的溫室大棚高程229.39m,西卜村低洼處高228.7m,城郊林場院內(nèi)高230.2m。

        城內(nèi)主要有燕家溝、胡家溝、礦山河、區(qū)間匯流總面積21km2。若發(fā)生10a一遇以下洪水,城內(nèi)可自排,內(nèi)澇較小。

        4 工程總體設(shè)計(jì)方案

        渾河上游為山區(qū)河道,河水汛期陡起陡落,流速較大,時(shí)常發(fā)生洪水沖毀護(hù)岸,摧毀農(nóng)田,嚴(yán)重威脅沿河居民賴以生存有限土地[4]。根據(jù)本河段的特點(diǎn),針對重要保護(hù)目標(biāo),整修加固堤防以完善防洪體系。

        1)渾河干流清原縣城段主要以現(xiàn)有縣城兩岸堤防整修加固提高標(biāo)準(zhǔn)為主,堤線基本以現(xiàn)有堤線為主;支流以原堤加固為主,水毀堤防基本恢復(fù)至原有堤線。

        在樁號(hào)右0+238(左0+285)位置河寬由120m縮窄至95m,且河道在此形成彎道,水流頂沖左岸。為保證汛期洪水正常宣泄,本次設(shè)計(jì)將此處上游120m,下游160m范圍右岸堤線向岸上偏移,最大偏移距離24m,以擴(kuò)大洪水期河道的過水面積已達(dá)到縣城規(guī)劃的要求。

        2)現(xiàn)狀小山城攔河閘汛期阻水嚴(yán)重,且年久失修,是清原縣城防洪安全的一大隱患,本次設(shè)計(jì)改建小山城攔河閘為氣盾鋼板閘,拆除原滾水壩,保留其灌溉功能,并確保汛期順利泄洪[5]。

        3)針對縣城內(nèi)汛期排水不暢問題,在4號(hào)橡膠壩附近修建強(qiáng)排站1座,擬將縣城排水連通,新建鋼筋混凝土排水涵,形成暗渠,加寬至3m,高1.5m。由縣糧庫引至西堡溫室大棚,新建強(qiáng)排站,解除縣城內(nèi)澇的困擾。

        5 防洪影響分析及措施

        5.1 防洪影響

        渾河清原段為山區(qū)河道,本次規(guī)劃堤防均為在現(xiàn)有堤防基礎(chǔ)上整修加固,對行洪斷面影響不大,水面線計(jì)算中已考慮本次工程實(shí)施對河道的影響,且計(jì)算斷面河底高程按偏安全考慮;經(jīng)計(jì)算可知,小山城攔河閘的改建可以有效降低其洪水期壅水,壩上50a一遇設(shè)計(jì)水位下降1.21m,降低至255.68m,避免洪水越過鐵路進(jìn)入縣城,有利于洪水下泄。因此本次工程可以有效增強(qiáng)縣城的防洪能力,不會(huì)對防洪造成不利影響。

        5.2 防御超標(biāo)準(zhǔn)洪水措施

        渾河清原縣城右岸為現(xiàn)狀主城區(qū),城鎮(zhèn)人口密集,工商業(yè)發(fā)達(dá);左岸有202公路經(jīng)過,為規(guī)劃城區(qū),開發(fā)程度相對較低。防御超標(biāo)準(zhǔn)洪水,應(yīng)采取保右棄左的原則,在本次堤防設(shè)計(jì)中,已考慮防護(hù)對象的主次關(guān)系,右岸堤防超高普遍比左岸高,左岸的多段堤防堤頂做可越浪設(shè)計(jì),當(dāng)發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí),對右岸采取積極的防御措施,保護(hù)堤防,防止洪水漫堤,左岸則不做漫頂防護(hù),以分泄洪水,降低洪水位。應(yīng)充分利用洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng),在超標(biāo)準(zhǔn)洪水到達(dá)縣城之前撤離左岸的居民和財(cái)產(chǎn),通過縣城各跨河大橋退避到右岸。

        [1]許文華.引水龍口及大橋段防洪工程現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)分析[J].黑龍江水利科技,2012(03):98-100.

        [2]鐘喜梅,康永輝,鄧麗萍.淺議防洪工程經(jīng)濟(jì)效益分析與評價(jià)[J].廣西水利水電,2011(04):62-64.

        [3]胡亞玲.對新疆河流防洪問題的認(rèn)識(shí)與思考[J].中國防汛抗旱,2009(06):12-13.

        [4]殷峻暹,陳守煜,梁國華.應(yīng)用模糊決策分析理論確定城市防洪標(biāo)準(zhǔn)研究[J].水電能源科學(xué),2001(03):101-104.

        [5]李云玲.構(gòu)建完善的城市防洪體系[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2001(01):45-46.

        1007-7596(2017)03-0057-02

        2017-02-10

        聶文歡(1983-),男,遼寧沈陽人,工程師,從事水文工作。

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