齊小利
(府谷縣應(yīng)急救援保障中心,陜西 府谷 719499)
府谷縣清水川工業(yè)園區(qū)防洪工程(以下簡(jiǎn)稱項(xiàng)目工程)位于府谷縣清水川鎮(zhèn)白家園則至鳳凰塔,全長(zhǎng)1.158 km,其中右岸1.158 km,左岸長(zhǎng)1653.6 m。設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇洪水。因?yàn)楣こ痰靥廃S土高原區(qū),地貌復(fù)雜,河道為游蕩性河流,為確保項(xiàng)目工程充分發(fā)揮作用,需對(duì)項(xiàng)目建設(shè)帶來的影響進(jìn)行分析。
清水川在府谷縣內(nèi)長(zhǎng)47.0 km,地貌為黃土梁峁縱橫,地勢(shì)為西北高、東南低。多年平均流量1.2 m3/s,最大流量1980 m3/s,為確保清水川工業(yè)園區(qū)防洪安全,建設(shè)白家園則至鳳凰塔防洪工程。
在k0+000~k1+031間修筑河堤,其型式為右仰斜式路肩墻。采用M7.5漿砌塊片石,外包30 cmC30混凝土。每隔10 m~15 m設(shè)置沉降(伸縮)縫2 cm,用瀝青麻絮在墻內(nèi)、外、頂三面嵌塞,中間用膠土填充。分段主要尺寸見表1。
表1 右岸河堤工程主要尺寸表
河堤工程頂部設(shè)防浪墻,高1.10 m,寬0.50 m,結(jié)構(gòu)為M7.5漿砌磚。河堤墻體基礎(chǔ)嵌入巖層1.0 m,擋墻高度視基底開挖情況進(jìn)行調(diào)整。
左岸河堤由北向南布設(shè),總體按180 m堤距設(shè)計(jì),部分堤距為142 m。堤頂設(shè)計(jì)縱坡由上游至下游為5%。堤型式和右岸相同。河堤背側(cè)為填方,堤頂寬3 m(包括墻身寬度)。河堤分段設(shè)計(jì)主要尺寸見表2。河堤墻體基礎(chǔ)嵌入巖層0.5 m,擋墻高度視基底開挖情況進(jìn)行調(diào)整。
表2 分段設(shè)計(jì)主要尺寸表
根據(jù)《清水川防洪工程施工設(shè)計(jì)》,項(xiàng)目工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇洪水,其防護(hù)對(duì)象為鄉(xiāng)村防護(hù)區(qū)。項(xiàng)目工程防洪標(biāo)準(zhǔn)符合《防洪標(biāo)準(zhǔn)》的要求。項(xiàng)目河段位于清水水文站上游,河段起點(diǎn)(在河段的下游端)距清水站3.3 km,河段終點(diǎn)(在河段的上游端)距清水站5.0 km,項(xiàng)目河段兩岸無較大支流,河段集水面積只有6.3 km2,因此,整個(gè)河段的設(shè)計(jì)洪水按河段起點(diǎn)斷面進(jìn)行計(jì)算。因項(xiàng)目河段距清水水文站較近,區(qū)間無較大支流匯入,區(qū)間集水面積很小,出于對(duì)項(xiàng)目工程偏安全、項(xiàng)目河段防洪偏安全考慮,項(xiàng)目河段的設(shè)計(jì)洪峰流量直接采用清水站的值,即50 a一遇洪峰流量為3520 m3/s,相應(yīng)的洪水位為919.21 m。項(xiàng)目河段天然河道呈“U”型斷面,右岸為已建成清水川工業(yè)園區(qū)進(jìn)場(chǎng)道路路堤,左岸山坡較陡,斷面較穩(wěn)定。
項(xiàng)目河段處在清水川下游,河段寬闊,河谷寬400 m左右。根據(jù)實(shí)地勘測(cè),河床組成為巖石、沙質(zhì)壤土、卵石、礫石。右岸岸坡較陡,基巖裸露,左岸岸坡較緩,一級(jí)階地寬100多米,為當(dāng)?shù)鼐用竦母?。上游段主槽靠近左岸,左岸為巖石陡岸坡,右岸為寬100多米的階地,階地與巖石陡岸坡相接。下游右岸為已建成的清水川工業(yè)園區(qū)進(jìn)場(chǎng)道路及河堤,左岸為自然岸坡。項(xiàng)目河段除下段的河堤工程,全河段為天然河道。在兩岸山體和彎道控制下,主槽從上游段由左岸轉(zhuǎn)向右岸,然后基本靠近右岸,主河槽基本穩(wěn)定。沖淤變化不大,沖淤基本平衡。項(xiàng)目河段下游有清水水文站,項(xiàng)目河段河床組成、河道情勢(shì)與清水水文站相似,采用清水站實(shí)測(cè)資料對(duì)項(xiàng)目河段河道演變做進(jìn)一步的定量分析。依據(jù)清水站1980年以來的實(shí)測(cè)資料,分年代點(diǎn)繪清水站歷年大斷面套繪圖,見圖1~圖3。
圖1 清水水文站80年代大斷面套繪圖
圖2 清水水文站90年代大斷面套繪圖
圖3 清水水文站近幾年大斷面套繪圖
根據(jù)清水水文站1977年以來實(shí)測(cè)斷面資料,計(jì)算造床洪水下,斷面平均水深,從而得出歷年平均河底高程見表3。點(diǎn)繪清水站歷年河底高程變化過程見圖4。
表3 清水水文站歷年河底高程成果表
圖4 清水水文站歷年河底高程變化過程
通過以上分析可見:
(1)天然條件時(shí),縱向變化沖淤基本平衡
從平均河底高程分析結(jié)果看,清水川水文站測(cè)驗(yàn)斷面沖淤交替出現(xiàn),沖淤變化較小,沖淤基本平衡。曾出現(xiàn)連續(xù)沖刷年組和連續(xù)淤積年組,連續(xù)沖刷年組最大沖刷量為0.39 m,連續(xù)淤積年組最大淤積量為0.40 m。2011年后,因清水川工業(yè)園區(qū)河堤建設(shè),縮窄了河道行洪斷面,改變河道自然演變規(guī)律,河床表現(xiàn)為沖刷,目前平均高程連續(xù)沖刷量為0.70 m。
(2)河道橫向演變小,河谷保持穩(wěn)定
根據(jù)清水川水文站歷年大斷面圖可見,河道橫向演變較小。修建堤防前,造床洪水相應(yīng)的水位下,水面寬為145 m~167 m,變幅為22 m;2011年之后,因河堤工程建設(shè),水面寬縮窄了20 m。由于河道較寬,中低水時(shí)出現(xiàn)分汊現(xiàn)象,高水時(shí),中泓線擺動(dòng)較小。
(3)項(xiàng)目河段沖淤變化預(yù)測(cè)
根據(jù)清水川水文站天然狀態(tài)下河道沖淤變化規(guī)律,預(yù)測(cè)項(xiàng)目河段沖淤變化范圍,天然洪水引起的項(xiàng)目河段的沖淤將交替出現(xiàn),可能出現(xiàn)連續(xù)沖刷年組和連續(xù)淤積年組,連續(xù)沖刷量取0.55 m,淤積量取0.67 m。
(1)對(duì)水位的影響
項(xiàng)目工程建設(shè)使河道行洪斷面縮窄,河段內(nèi)水位將會(huì)抬高,在設(shè)計(jì)洪水下,水位將抬高0.04 m~0.60 m。
(2)對(duì)河道平面起控制作用
右岸項(xiàng)目工程與前期建設(shè)的河堤相接,向上游延伸1158 m,左岸河堤沿一級(jí)階地邊緣布線,終點(diǎn)與右岸堤防的起點(diǎn)相對(duì)應(yīng),上游延伸至鳳凰塔村,全長(zhǎng)1653.6 m。堤防建成后,河道平面達(dá)到有效控制,將保持穩(wěn)定。
(3)對(duì)河床沖淤變化的影響
項(xiàng)目工程建設(shè)后,使河道行洪斷面縮窄,在造床洪水下,水面寬由天然狀態(tài)下的300 m~400 m,控制在180 m,最窄斷面控制在160 m范圍內(nèi),對(duì)水流起到壓縮作用,會(huì)使河段水流流速增加,水流挾沙能力增大,河床將主要表現(xiàn)為沖刷,直至水流達(dá)到新的動(dòng)態(tài)平衡。
防洪工程經(jīng)過府谷縣委、縣政府審批,其設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)符合《防洪標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定,也與《府谷縣防洪規(guī)劃》基本適應(yīng)。堤距不能滿足規(guī)劃要求的河段位于項(xiàng)目河段的中部,該河段右岸為巖石陡岸坡,岸坡參差不齊;左岸為耕地及農(nóng)灌設(shè)施,如按規(guī)劃堤距實(shí)施,則使居民的利益受損,不能實(shí)施。如果整治右岸岸坡,工程量很大,工程造價(jià)也大大增加??紤]各方利益,設(shè)計(jì)堤距較規(guī)劃堤距小。
4.2.1 施工期影響評(píng)價(jià)
項(xiàng)目工程全線處在清水川河道內(nèi),河堤工程的基坑開挖產(chǎn)生大量土石方,如果處理不當(dāng)將會(huì)影響河道行洪。另外,施工設(shè)施、施工道路、工程物料等,如果布置不合理,也將影響清水川行洪。清水川洪水期主要集中在汛期,即6月~9月,非汛期基流很小,甚至干涸。所以,要將施工期安排在非汛期,以消除施工對(duì)河道行洪的影響,保障安全。
4.2.2 建成后影響評(píng)價(jià)
在設(shè)計(jì)洪水下,項(xiàng)目工程建設(shè)后,上段較天然河道水位抬高0.04 m~0.19 m,下段較天然河道水位抬高0.04 m~0.60 m。左岸堤頂高出設(shè)計(jì)洪水位0.76 m以上,右岸堤頂高出設(shè)計(jì)洪水位3.16 m以上,對(duì)河道行洪沒有影響。
項(xiàng)目工程對(duì)河段河勢(shì)穩(wěn)定的影響主要表現(xiàn)為:水位較天然河道時(shí)有所抬高,河道平面達(dá)到有效控制,加劇河道一般沖刷,在河堤堤腳產(chǎn)生局部沖刷。在設(shè)計(jì)洪水下,項(xiàng)目工程建設(shè)雖然使河道水位抬高0.04 m~0.60 m,但兩岸河堤堤頂均高出建設(shè)后的設(shè)計(jì)洪水位,洪水被控制在河堤內(nèi),使河勢(shì)保持穩(wěn)定。項(xiàng)目工程建設(shè)對(duì)水流起到壓縮作用,會(huì)使河床沖刷增強(qiáng),但在洪水條件、河道邊界條件、河床組成條件的共同作用下,河道沖淤變化將達(dá)到新的動(dòng)態(tài)平衡,沖淤變化趨于穩(wěn)定。項(xiàng)目河段下段受兩岸河堤控制,上段受左岸河堤及右岸天然巖石陡岸坡的控制,河道平面將保持穩(wěn)定。
總之,項(xiàng)目工程建設(shè)對(duì)提高河段的防洪能力、保持河段河勢(shì)穩(wěn)定是有益的。
(1)項(xiàng)目河段上段右岸一級(jí)階地為當(dāng)?shù)鼐用窀?,根?jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201-2014)的規(guī)定,其防洪標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇洪水。項(xiàng)目河段10 a一遇洪峰流量為1970 m3/s,項(xiàng)目工程建設(shè)前后,1斷面相應(yīng)水位均為926.54 m,水位不抬高,不新增淹沒影響范圍;受上游彎道控制,主流仍靠近左岸,所以,對(duì)其沒有影響。
(2)項(xiàng)目工程左岸河堤設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇洪水,左岸現(xiàn)有設(shè)施及耕地的防洪標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇洪水,項(xiàng)目建設(shè)對(duì)其起著防護(hù)作用。
建設(shè)項(xiàng)目不改變現(xiàn)有交通體系,所以,對(duì)防汛搶險(xiǎn)沒有影響。但在施工期間,施工車輛可能影響交通,同時(shí)對(duì)防汛搶險(xiǎn)產(chǎn)生影響。所以,建設(shè)項(xiàng)目在施工期,要采取相應(yīng)措施,保證交通暢通,同時(shí)降低對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響。
項(xiàng)目工程的左岸河堤工程,堤頂超高不符合《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定,要采取相應(yīng)的工程措施,以保證工程安全。因設(shè)計(jì)堤頂高出設(shè)計(jì)洪水位,考慮波浪爬高、風(fēng)壅高度及安全超高后,堤頂標(biāo)高不符合《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,為此,應(yīng)該在堤頂上部增設(shè)防浪墻,其設(shè)計(jì)可同右岸防浪墻設(shè)計(jì),即防浪墻高1.1 m,寬0.5 m,采用磚混結(jié)構(gòu)。
(1)項(xiàng)目施工期要安排在清水川的枯水期,即10月~次年5月,以減少對(duì)汛期行洪的影響,也可避免洪水對(duì)項(xiàng)目工程建設(shè)造成損失。
(2)在施工期間,根據(jù)來水情況,要做好防護(hù)措施,以確保河道行洪,工程防洪安全。建設(shè)、施工單位對(duì)施工車輛統(tǒng)一調(diào)度,避免造成對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響。
(3)施工結(jié)束,要徹底清除棄渣等,以保證泄洪暢通,并要通過河道主管部門驗(yàn)收。
經(jīng)過分析討論,在設(shè)計(jì)洪水下,項(xiàng)目工程建成后,項(xiàng)目河段上段洪水位較天然河道抬高0.04 m~0.19 m,下段洪水位較天然河道抬高0.04 m~0.60 m,增強(qiáng)了河道沖刷。但由于堤防高于設(shè)計(jì)洪水位,洪水控制在安全河道里,所以對(duì)河道行洪沒有影響,對(duì)維護(hù)河勢(shì)穩(wěn)定、保障當(dāng)?shù)胤篮榘踩怯欣模灰荛_汛期施工,做好施工期管理和施工后的清障工作,不會(huì)產(chǎn)生不利影響的。