郜軍輝

（中國市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

蘭州新區(qū)于2010年由甘肅省、蘭州市共同設(shè)立，并于2012年升格為國家新區(qū)，成為西北地區(qū)第一個(gè)、全國第五個(gè)國家級新區(qū)[1]。蘭州新區(qū)的戰(zhàn)略定位：西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)重要增長極、國家重要產(chǎn)業(yè)基地、向西開放的戰(zhàn)略平臺及承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)。規(guī)劃至2020年，蘭州新區(qū)城市人口規(guī)模60萬人，GDP達(dá)1000億元；至2030年，城市人口規(guī)模100萬人，GDP達(dá)2700億元[2]。對于新規(guī)劃的百萬人口的重要城市，防洪與排澇安全至關(guān)重要。蘭州新區(qū)自開建至今已滿7年，新區(qū)內(nèi)部防洪系統(tǒng)、雨水系統(tǒng)部分工程已開建或建成。但是時(shí)至今日，防洪和雨水系統(tǒng)下游排泄通道未打通。根據(jù)蘭州新區(qū)雨水規(guī)劃，新區(qū)北部的飛地產(chǎn)業(yè)組團(tuán)（機(jī)場北）、石化產(chǎn)業(yè)組團(tuán)、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)組團(tuán)和綜合服務(wù)功能組團(tuán)的雨水通過新建的雨水中通道和東排洪渠通過水阜河匯入黃河。相關(guān)機(jī)構(gòu)在未調(diào)查研究蘭州新區(qū)雨洪水主要排泄通道的情況下，將新區(qū)雨洪水下游主要通道確定為新區(qū)東南部的水阜河，筆者認(rèn)為存在一定問題。本文從蘭州新區(qū)所處秦王川盆地的地形和地質(zhì)條件兩個(gè)方面，對蘭州新區(qū)歷史雨洪水排泄通道進(jìn)行分析研究。

1 蘭州新區(qū)地形地質(zhì)條件研究現(xiàn)狀

蘭州新區(qū)位于蘭州市西北的秦王川盆地。秦王川盆地離蘭州市城區(qū)約60 km，盆地南北長約42 km，東西寬10～14 km，面積約504 km2。盆地地勢由北向南傾斜，海拔高程1850～2150 m，地面坡度為1/80～1/100[3]。由于引大入秦工程的建設(shè)，秦王川盆地被開發(fā)成大型灌區(qū)，國內(nèi)學(xué)者對秦王川盆地展開了相關(guān)研究。比如袁道陽等人對秦王川盆地的形成和演化特征進(jìn)行了初步研究，判斷盆地應(yīng)該形成于第三紀(jì)，中更新世晚期受東西兩側(cè)邊界斷裂的擠壓逆沖而形成一個(gè)斷陷盆地[4]。梁小峰對秦王川盆地1977—2011年土地覆被變化進(jìn)行了研究，在研究的時(shí)間區(qū)間內(nèi)，秦王川盆地砂田的面積縮小，從1977年的41876.9 hm2減少至2011年的3742.38 hm2；水澆地的分布范圍一直擴(kuò)大，從1977年的1384.87 hm2擴(kuò)大到2011年的32829.66 hm2[5]。王文焰等人對秦王川盆地雙層土壤結(jié)構(gòu)的滲透特性進(jìn)行了研究，并對砂層在黃土中的阻水作用和界面處的臨界含水量k進(jìn)行了測定[6]。王文焰等人對秦王川地區(qū)土壤水分運(yùn)動(dòng)參數(shù)及相關(guān)性進(jìn)行了研究[7]。朱中華對秦王川南部灌區(qū)的地下水動(dòng)態(tài)進(jìn)行了研究分析，得出盆地南部地下水的主要補(bǔ)給來源為盆地北部山區(qū)基巖裂隙水、溝谷潛流、盆地降雨入滲和灌溉水入滲四類，盆地內(nèi)潛水大體由北向南運(yùn)動(dòng)[8]。

2 蘭州新區(qū)歷史洪水調(diào)查情況

圖1為秦王川盆地地形分析圖，為蘭州新區(qū)規(guī)劃范圍。左側(cè)線為四眼井沙溝現(xiàn)狀溝道，四眼井沙溝自賈家灣出山后，現(xiàn)狀溝道明顯，至劉家井村溝道消失。右側(cè)線為正路沙溝，正路沙溝沿石廟峽—正路鄉(xiāng)—沙河井—甘露池分布，現(xiàn)狀溝道明顯，至甘露池后溝道消失。根據(jù)調(diào)查，秦王川盆地洪水主要來源于盆地北部山洪溝道和東西兩側(cè)坡面匯流，主要溝道為四眼井沙溝和正路沙溝。根據(jù)歷史洪水調(diào)查，四眼井沙溝曾經(jīng)多次發(fā)生洪水，洪水淹沒區(qū)最遠(yuǎn)至劉家井村下游約9 km處的龍西村處。正路沙溝在甘露池村處曾調(diào)查到洪水漫流，至東二干渠前消失。新區(qū)西南部中川機(jī)場處調(diào)查到地表漫流洪水，其來自史喇溝內(nèi)洪水，淹沒兔墩子村、西槽村等處。

圖1 蘭州新區(qū)地形影像圖

3 基于蘭州新區(qū)地形條件的雨洪水出路分析

蘭州新區(qū)所處的秦王川盆地東、西、南三面黃土丘陵區(qū)高出盆地40～60 m。盆地地形自北向南傾斜，自然地面坡降約1%，盆地南北向高程介于2300～1890 m。盆地中部斷續(xù)分布有三個(gè)南北向展布、長數(shù)千米、寬0.5～2 km、高出平原5～20 m的第三系基巖山梁，分別為東古山村—金家廟村—郁家窯村、黃茨灘—秦川鎮(zhèn)—華家井村—中川村—周家莊—陳家梁村西側(cè)、東小川村—四墩子村—山字墩村。黃茨灘—秦川鎮(zhèn)—華家井村—中川村—周家莊—陳家梁村西側(cè)為盆地南北主要山梁，將盆地大體分為東、西兩個(gè)南北向平原，使盆地東西向地形整體呈現(xiàn)W形。

東側(cè)平原東西寬2～7 km，地面東西向?yàn)閱蝹?cè)坡，由西側(cè)向東側(cè)臨山側(cè)傾斜，東西向地面坡度約3‰。在臨山側(cè)形成向南部發(fā)育有相對低于平原區(qū)約3 m的寬淺溝谷，寬度200～500 m。溝谷具體走向?yàn)闁|川村—六墩子村—四墩子村—羅圈灣村—山字墩村—陳家梁村東側(cè)—方家坡村東側(cè)—蘆井水村，溝谷在羅圈灣村處連接龔巴川入口，在山字墩村處連接水阜川入口，末端至蘆井水村。西側(cè)平原東西寬2～9 km，向南部發(fā)育有相對低于平原區(qū)3～6 m的寬淺溝谷，寬度200～600 m。寬淺溝谷位于西側(cè)平原中間，由東西側(cè)向中間傾斜，東西向地面坡度約2%。溝谷具體走向?yàn)榧t井漕村—振興村—紅星村—廖家槽村—兔墩子村—方家坡村—蘆井水村。東西側(cè)平原寬淺溝谷最終匯合于盆地西南側(cè)的蘆井水村處。蘆井水村位于盆地西南部，為黃河一級支流李麻沙溝的入口。

因此根據(jù)秦王川盆地地形條件分析，盆地周邊溝道及其內(nèi)因暴雨產(chǎn)生的雨洪水地表徑流，必然沿地表漫流匯入東西兩條溝谷，除東部溝谷部分地表徑流流入龔巴川、水阜川以外，其余地表徑流均將匯于蘆井水村處，通過李麻沙溝匯入黃河。這與調(diào)查到的四眼井沙溝內(nèi)地表徑流沿西側(cè)溝谷漫流至龍西村基本一致。

4 基于蘭州新區(qū)地質(zhì)條件的洪水出路分析

蘭州新區(qū)所在的秦王川盆地，沖洪積礫石層厚36～59 m，其上覆薄層次生黃土。秦王川盆地的地勢由北東向南西方向傾斜，盆地底部為第三系河湖相和山麓相的碎屑堆積物，厚達(dá)400～500 m，以泥質(zhì)砂巖、砂礫巖和泥巖為主，上部為晚更新世（Q3）沖洪積礫石層。

圖2～圖4是秦王川盆地東西向三條地質(zhì)測繪圖[9]。圖2為秦王川盆地北部炮臺村—石門溝村地質(zhì)剖面，圖3為盆地中部陳家井村—下華家井—四墩村—鏵尖村地質(zhì)剖面，圖4為盆地南部深溝村—馬家山村—陳家梁村—陳家井村（龔巴川）地質(zhì)剖面。根據(jù)圖2和圖3，盆地東西兩側(cè)泥巖層明顯下凹后形成兩個(gè)凹槽，凹槽內(nèi)充填有深厚礫石，凹槽內(nèi)礫石層厚度約20～40 m，兩個(gè)凹槽中間分隔泥巖層寬度 3～4 km，厚度 20～40 m。根據(jù)圖 4，盆地東西兩側(cè)也形成兩個(gè)凹槽，兩個(gè)凹槽中間分隔泥巖層寬度不足1 km，厚度約10 m，凹槽兩側(cè)充填礫石層相互貫通。

圖2 盆地北部地質(zhì)剖面圖

圖3 盆地中部地質(zhì)剖面圖

圖4 盆地南部地質(zhì)剖面圖

根據(jù)勘察，秦王川盆地東西兩側(cè)凹槽內(nèi)充填的礫石分選性和磨圓度較好，表明凹槽內(nèi)充填礫石為經(jīng)過較長距離的搬運(yùn)堆積而成[4]。由于盆地為干旱盆地，附近無經(jīng)常性地表徑流，但地層中存在著Ⅰ～Ⅲ級沖洪積階地，階地二元結(jié)構(gòu)清晰，推測盆地東西兩側(cè)凹槽為兩條古河道[4]。東側(cè)古河道北端入口為天?？h松山鄉(xiāng)的松山灘[9]，南端出口為秦王川盆地西南部蘆井水村—李麻沙溝；西側(cè)古河道始于四眼井沙溝，南端出口為蘆井水村—李麻沙溝，東西古河道通過李麻沙溝連接黃河。古河道位置與盆地東西兩個(gè)溝谷位置大致相同。

東部古河道大致沿甘露池村—五墩子村—方家坡村—蘆井水村一線，地下水的埋深由北部漫水灘村處的20 m，至南部五墩村處加深至50 m以上。再向南又逐漸變淺，至中川村處約35 m。西部古河道大約沿雙龍泉村—下古山村—陳家井村—西槽村—蘆井水村一線，在陳家井村以北，地下水埋深18～47 m，由北向南逐漸加深。在陳家井村以南，地下水埋深達(dá)3～37 m，由北向南變淺，至南部蘆井水村處溢出地表。

因此根據(jù)秦王川盆地地質(zhì)條件，盆地東西兩側(cè)分布有兩條古河道，河道內(nèi)充填厚層礫石，砂礫石層滲透系數(shù)20～45 m/d，其表層僅有薄層次生黃土覆蓋層，盆地周邊山洪及盆地內(nèi)降雨形成的地表徑流在漫流過程中極易下滲，由地表徑流轉(zhuǎn)變成地下徑流，地下徑流匯集于東西兩側(cè)古河道，古河道在盆地西南側(cè)蘆井水村處溢出地表，轉(zhuǎn)變?yōu)榈乇韽搅骱笸ㄟ^李麻沙溝匯入黃河。

5 結(jié) 語

（1）蘭州新區(qū)所在的秦王川盆地地形自北向南傾斜，南北向的黃茨灘—陳家梁村山梁將盆地劃分為東西兩個(gè)平原區(qū)，在東西平原區(qū)各有一條明顯的寬淺溝谷，使盆地東西向地形呈現(xiàn)W形。東西兩條溝谷最終在盆地西南部蘆井水村處交匯。盆地及周邊丘陵區(qū)因暴雨產(chǎn)生地表經(jīng)流時(shí)，必然沿地表漫流匯入東西兩條溝谷，并最終匯于蘆井水村處，通過李麻沙溝匯入黃河。

（2）蘭州新區(qū)所在的秦王川盆地東西兩側(cè)分布有兩條古河道，河道內(nèi)充填厚層礫石，盆地周邊山洪及盆地內(nèi)降雨形成的地表徑流在漫流過程中極易下滲，由地表徑流轉(zhuǎn)變成地下徑流，地下徑流通過東西兩側(cè)古河道在盆地西南側(cè)蘆井水村處溢出地表，轉(zhuǎn)變?yōu)榈乇韽搅骱笸ㄟ^李麻沙溝匯入黃河。

（3）蘭州新區(qū)將防洪與雨水系統(tǒng)下游主要通道確定為新區(qū)東南部的水阜河，與秦王川盆地歷史雨洪水出路不相符。這種調(diào)整勢必加大下游水阜河排泄洪水壓力，而李麻沙溝原始排洪斷面在規(guī)劃調(diào)整后將被嚴(yán)重壓縮，很有可能會(huì)導(dǎo)致蘭州新區(qū)排水不暢現(xiàn)象的產(chǎn)生。