喬吉強(qiáng)

（1.山西萬(wàn)水水利勘測(cè)設(shè)計(jì)咨詢有限公司，太原 030024；2.北京中水利德科技發(fā)展有限公司太原分公司，太原 030024）

1 概況

1.1 自然概況

文水縣位于山西省中部，隸屬于山西省呂梁市，東隔汾河與祁縣、平遙縣相望，南與汾陽(yáng)市接壤，西與離石區(qū)交界， 北與交城縣、 清徐縣相鄰。 東西長(zhǎng)72km，南北寬30km，總面積1068.57km2。

境內(nèi)具有基巖中山區(qū)、 土石低山區(qū)、 黃土丘陵區(qū)、山前傾斜平原區(qū)、沖積平原區(qū)5種地貌類型。其中沖積平原區(qū)面積502.23km2，占全縣總面積的47%，基巖中山區(qū)面積416.74 km2，占全縣總面積的39%。

文水縣屬溫帶大陸性氣候，降水量450～700 mm，平均降雨量457mm，平均日照時(shí)間2252h，平均日照率58%，氣溫界于4～11℃之間，平均氣溫10.1℃。

文水縣轄7鎮(zhèn)5鄉(xiāng)，158個(gè)行政村，總?cè)丝?5萬(wàn)，其中農(nóng)業(yè)人口34.26萬(wàn)。第七次全國(guó)人口普查數(shù)據(jù)顯示，文水縣常住人口為372580人［1］。 2020年，全縣地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）79.25億元。

1.2 洪澇災(zāi)害

文水縣洪澇災(zāi)害主要來(lái)自大雨、 暴雨形成的山洪暴發(fā)。

2021年10月2日20：00至7日8：00，山西出現(xiàn)大范圍強(qiáng)降水，此次強(qiáng)降雨共致全省11個(gè)市76個(gè)縣（市、區(qū)）175.71萬(wàn)人受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失50.29億元。 分析本次降雨導(dǎo)致受災(zāi)區(qū)域，平原地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊的受災(zāi)原因主要為洪澇不能及時(shí)排出。2021年10月2日早8：00到10月6日早8：00，文水縣經(jīng)歷了40年不遇的暴雨降水過(guò)程， 全縣最大降雨量發(fā)生在南武鄉(xiāng)， 降雨量278.7mm， 最小雨量發(fā)生在南安鎮(zhèn)西韓村， 降雨量209.5mm。 全縣80%的村莊內(nèi)澇，沒(méi)有收獲的大秋作物、梨果等受災(zāi)嚴(yán)重。 據(jù)縣防汛指揮部統(tǒng)計(jì)，全縣受災(zāi)人口9.7萬(wàn)人，農(nóng)作物受災(zāi)面積15201.14hm2，倒塌房屋1603間，受損1598間，共撤離、轉(zhuǎn)移人口560人，直接經(jīng)濟(jì)損失1.89億元［3］。

1.3 現(xiàn)狀蓄洪排澇體系

文水縣各村莊中心大都建有蓄洪池， 隨著村莊規(guī)模的不斷擴(kuò)大，匯水面積增加，洪量變大，原有的蓄洪池容積不能滿足實(shí)際需要。 加之近年來(lái)村民排澇意識(shí)淡薄，蓄洪池內(nèi)垃圾傾倒、非法侵占等問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致發(fā)生澇災(zāi)時(shí)蓄洪量不足，加劇了災(zāi)害。

排澇系統(tǒng)由骨干排水河道、排洪溝道、田間及村內(nèi)排水渠系等組成， 現(xiàn)狀排洪溝道主要由文峪河灌區(qū)退水渠、汾河灌區(qū)退水渠、其他退水渠及蓄洪池等組成。

田間及村內(nèi)排水渠系大部分為自然形成和村民自發(fā)開挖的溝道，標(biāo)準(zhǔn)較低，加之運(yùn)行年代較長(zhǎng)、人工垃圾填埋造成排水不暢。

2 蓄洪排澇工程現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

文水縣平原地區(qū)村鎮(zhèn)和農(nóng)田相互交錯(cuò)， 村鎮(zhèn)雨水、農(nóng)用排澇共用一個(gè)系統(tǒng)。隨著村鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，地面硬化率提高，雨水徑流量增大，區(qū)域內(nèi)主要排水骨架河渠沒(méi)能按照規(guī)劃進(jìn)行很好的治理，導(dǎo)致淤積嚴(yán)重，河（渠）床逐年抬高，洪水頂托倒灌現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，大量雨水不能及時(shí)排除，每逢暴雨季節(jié)，積水十分嚴(yán)重。 現(xiàn)有蓄洪排澇系統(tǒng)主要存在以下問(wèn)題：

2.1 地形地貌特征造成排水不暢，積水嚴(yán)重

文水縣平原地區(qū)汾河階地地勢(shì)平坦低洼， 地面坡降小，雨水自然排入汾河十分困難；現(xiàn)有的排水通道文峪河、磁窯河都是利用與汾河的坡差，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離高程找坡才能排入汾河，雨水無(wú)法就近分散排除，造成整個(gè)雨水系統(tǒng)運(yùn)行安全性降低。

2.2 主要排水河渠斷面小，標(biāo)準(zhǔn)低，淤積嚴(yán)重

區(qū)域內(nèi)雨水和農(nóng)用排澇共用一個(gè)排水系統(tǒng)，這些河渠多數(shù)是當(dāng)年為農(nóng)用退水而修建的，斷面小、標(biāo)準(zhǔn)低，且大多數(shù)為土渠，近年來(lái)由于垃圾傾倒淤積現(xiàn)象嚴(yán)重，未能得到有效整治和拓寬，造成排水不暢，遇強(qiáng)降雨時(shí)易形成災(zāi)害。

2.3 排水終端系統(tǒng)出水條件差，洪水頂托現(xiàn)象嚴(yán)重

區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的排水河渠終端都是自流進(jìn)入文峪河和磁窯河。 由于高程制約，只能進(jìn)入河道主河槽，當(dāng)降雨量較大時(shí)，河道內(nèi)洪水漫上灘地后，就對(duì)這些河渠產(chǎn)生頂托，造成渠內(nèi)排水不暢。

2.4 河渠高懸地面，雨水排入困難

區(qū)域內(nèi)許多河渠高出地面或渠底與地面相平，導(dǎo)致雨水難以通過(guò)地面徑流排入其內(nèi)。

2.5 現(xiàn)狀蓄洪池污染嚴(yán)重，環(huán)境惡劣

受污水系統(tǒng)建設(shè)滯后及雨污合流的影響，區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的蓄洪池成為主要的納污渠道，大量未經(jīng)任何處理的污水廢水直接排入蓄洪池內(nèi)，使蓄洪池周邊環(huán)境惡劣。

2.6 雨洪量級(jí)增大，原有系統(tǒng)難以適應(yīng)

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的加快及用地性質(zhì)的改變，區(qū)域內(nèi)產(chǎn)匯流條件發(fā)生較大變化，導(dǎo)致村鎮(zhèn)內(nèi)徑流系數(shù)增大，雨洪量級(jí)增高，水量增多，原有的排水系統(tǒng)無(wú)法滿足排澇要求。

3 澇區(qū)治理總體布局

3.1 排澇區(qū)劃

充分考慮水系和地域的完整性，本次排澇規(guī)劃以文峪河兩岸為界，分為I區(qū)和II區(qū)兩個(gè)區(qū)域，I區(qū)澇水匯入文峪河，II區(qū)澇水主要匯入磁窯河。

I區(qū)為文峪河右岸至規(guī)劃區(qū)邊界，II區(qū)為文峪河左岸與汾河右岸之間。 I區(qū)文峪河右岸澇水通過(guò)退水渠排入文峪河，主要退水渠為爛水渠。 II區(qū)文峪河左岸與磁窯河右岸間澇水通過(guò)退水渠排入磁窯河，主要退水渠有7條：避害渠、五豐退水渠、中退水渠、東退水渠、西退水渠、友誼退水渠、紅旗退水渠；磁窯河左岸與汾河西干渠以西間澇水主要通過(guò)退水渠排入磁窯河，以東澇水排入汾河。

3.2 洪澇水出路安排

根據(jù)蓄泄兼籌、 洪澇并治的原則協(xié)調(diào)蓄洪排澇關(guān)系，統(tǒng)籌安排洪澇水出路，制定澇水處置方案。

本次規(guī)劃區(qū)域內(nèi)主要的排澇骨干河道為文峪河和磁窯河，是規(guī)劃區(qū)主要的兩條澇水排泄通道，即為規(guī)劃區(qū)的排澇干渠。

磁窯河和文峪河兩岸布置有退水渠，退水渠與河道呈非字型布置，這些渠道構(gòu)成規(guī)劃區(qū)的排澇支渠。 在支渠入河口處為防止河水倒灌需設(shè)置節(jié)制閘。

排澇支渠沿途多條排澇斗渠接入支渠， 斗渠又有田間農(nóng)渠和村內(nèi)的排水渠接入。 這樣就形成了比較完備的排澇渠系。

充分利用各村鎮(zhèn)現(xiàn)有的蓄洪池， 通過(guò)清淤整修構(gòu)成蓄洪設(shè)施。

4 蓄洪排澇措施規(guī)劃

4.1 排澇標(biāo)準(zhǔn)

本次排澇規(guī)劃涉及的澇區(qū)內(nèi)保護(hù)對(duì)象為農(nóng)田、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村莊，根據(jù)SL723—2016《治澇標(biāo)準(zhǔn)》，農(nóng)田的設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期應(yīng)根據(jù)澇區(qū)耕地面積和作物種類確定，鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊的設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期應(yīng)根據(jù)其政治經(jīng)濟(jì)地位的重要性和常住人口規(guī)模確定［4］。

本規(guī)劃涉及的耕地面積約3.02萬(wàn)hm2， 屬旱作區(qū)+經(jīng)濟(jì)作物區(qū)，故設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期取10年；本規(guī)劃涉及的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊常住人口均小于20萬(wàn)人，其政治經(jīng)濟(jì)地位的重要性均為一般，故設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期取10年。

綜上，本次規(guī)劃設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期確定為10年。

4.2 排澇水文

4.2.1 計(jì)算方法

根據(jù)SL723—2016《治澇標(biāo)準(zhǔn)》，目前治澇水文計(jì)算方法主要有平均排除法、排模公式法、單位線法、水量平衡法、 河網(wǎng)水力模型法。 根據(jù)山西省實(shí)際情況，結(jié)合《山西省水文計(jì)算手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱《手冊(cè)》）中的水文計(jì)算方法， 確定排澇模數(shù)和流量的確定思路如下：首先，設(shè)計(jì)暴雨分析計(jì)算，通過(guò)查閱《手冊(cè)》暴雨等值線圖獲取相應(yīng)參數(shù)后分析計(jì)算；其次，設(shè)計(jì)凈雨分析計(jì)算，參照《手冊(cè)》中方法計(jì)算；最后，采用平均排除法確定排澇模數(shù)。

4.2.2 設(shè)計(jì)暴雨分析計(jì)算

本次規(guī)劃區(qū)域?qū)儆跓o(wú)資料地區(qū)， 暴雨計(jì)算采用《手冊(cè)》相關(guān)圖表和方法進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)《手冊(cè)》水文分區(qū)劃分成果，規(guī)劃區(qū)屬于“中區(qū)”，由于流域面積為486.67km2，因此選擇4個(gè)定點(diǎn)暴雨。 規(guī)劃區(qū)流域下墊面類型為耕種平地和變質(zhì)巖灌叢山地兩種，考慮到規(guī)劃區(qū)西側(cè)為文水縣縣城，產(chǎn)流地類中變質(zhì)巖灌叢山地所占比例大， 對(duì)暴雨計(jì)算結(jié)果影響較大，故在計(jì)算暴雨時(shí)分區(qū)域進(jìn)行計(jì)算。 I區(qū)流域面積53.76km2，選擇1個(gè)定點(diǎn)暴雨；II區(qū)流域面積432.91km2，選擇3個(gè)定點(diǎn)暴雨。

經(jīng)計(jì)算，I 區(qū)10%設(shè)計(jì)暴雨所產(chǎn)生的凈雨深16.18mm，II 區(qū)10% 設(shè) 計(jì) 暴 雨 所 產(chǎn) 生 的 凈 雨 深10.72mm。

4.2.3 排澇模數(shù)分析計(jì)算

排澇模數(shù)和流量按照24h暴雨一日排除采用平均排除法進(jìn)行計(jì)算。

式中 Mh為旱地設(shè)計(jì)排澇模數(shù) ［m3/（s·km2）］；Rh為設(shè)計(jì)暴雨所產(chǎn)生的凈雨深 （mm）；T為澇水排除時(shí)間（d）；Q為設(shè)計(jì)排澇流量（m3/s）；F為排澇面積（km2）。

經(jīng)計(jì)算，I區(qū)排澇模數(shù)為0.187m3/（s·km2），II區(qū)排澇模數(shù)為0.124m3/（s·km2）。

I區(qū)匯入文峪河流量10.05m3/s，II區(qū)要匯入磁窯河流量53.68m3/s。

4.3 工程措施

4.3.1 主要工程措施

規(guī)劃區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀排澇能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足， 治澇標(biāo)準(zhǔn)偏低。 本次規(guī)劃在對(duì)現(xiàn)有排澇工程設(shè)施清淤疏浚整治或除險(xiǎn)加固的基礎(chǔ)上，規(guī)劃新增部分溝渠、涵閘。 根據(jù)調(diào)查與分析，本次規(guī)劃主要工程措施有：

（1）考慮在原有支退水渠、斗退水渠的基礎(chǔ)上進(jìn)行清淤、拓寬或硬化防滲處理。

（2）新開挖一部分渠道，與其他渠道連成排澇網(wǎng)絡(luò)。

（3）各支退水渠進(jìn)入磁窯河或文峪河口處設(shè)置節(jié)制閘，防止河道水倒灌。

（4）對(duì)村內(nèi)現(xiàn)有緩洪池進(jìn)行清淤、邊坡采用漿砌石砌筑、周圍加設(shè)圍欄；對(duì)地勢(shì)較低無(wú)法自流至排澇渠的緩洪池增設(shè)抽水泵， 汛期將澇水抽排至村外渠道；新建一部分緩洪池，用于存蓄村內(nèi)澇水。

（5）選取47處面積超過(guò)0.67hm2的緩洪池兼做應(yīng)急抗旱使用，汛期存蓄一部分雨水，待干旱期來(lái)臨時(shí)可采用這部分水進(jìn)行經(jīng)濟(jì)作物的灌溉。

（6）為實(shí)現(xiàn)泵和閘門的自動(dòng)啟閉，規(guī)劃還考慮自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 主要監(jiān)控內(nèi)容為緩洪池水位監(jiān)控、低洼地水位監(jiān)控、主河道閘門處水位監(jiān)控等。

4.3.2 典型設(shè)計(jì)

本次規(guī)劃選取II區(qū)的南安鎮(zhèn)、南莊鎮(zhèn)作為典型進(jìn)行設(shè)計(jì)。

南安鎮(zhèn)的排澇支渠為二支退，各村莊間共8條退水斗渠，南莊鎮(zhèn)的排澇支渠為三支退，各村莊間共8條退水斗渠。

4.3.2.1 渠道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

經(jīng)計(jì)算，二支退、三支退均采用梯型斷面，底寬4m，渠深2m，邊坡系數(shù)1∶1.5；斗渠采用漿砌石渠或U型渠， 其中漿砌石渠采用梯型斷面， 底寬2m， 渠深1.5m，邊坡系數(shù)1∶1.0；U型渠采用D100型斷面。

4.3.2.2 渠系建筑物設(shè)計(jì)

渠道交叉建筑物主要包括西干退、西二支退、西三支上的新建公路橋、 原有舊橋的維修及斗退上的新建過(guò)路涵、新建渡槽、新建控制閘和原有涵洞的維修改造。

4.3.2.3 緩洪池設(shè)計(jì)

為增加村內(nèi)現(xiàn)有緩洪池的蓄洪能力， 對(duì)所有緩洪池進(jìn)行清淤作業(yè)，并在南安鎮(zhèn)選取4座（其中新建1座）、南莊鎮(zhèn)選取7座（其中新建1座）面積超過(guò)0.67 hm2的蓄洪池作為應(yīng)急抗旱蓄水池。 根據(jù)地勢(shì)高低不同，緩洪池內(nèi)洪水能夠自流至斗渠的，本次規(guī)劃擬采用埋設(shè)涵管的方式實(shí)現(xiàn)緩洪池與斗渠的聯(lián)通； 對(duì)于無(wú)法自流至斗渠的，擬采用泵抽的方式排澇，在緩洪池周邊增設(shè)泵房，并鋪設(shè)鋼管。

4.4 非工程措施

4.4.1 信息采集

針對(duì)文水縣澇區(qū)澇水的具體特點(diǎn)， 補(bǔ)充有關(guān)站點(diǎn)和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，建立澇水信息采集系統(tǒng)，包括水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)、閘泵等工程監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等。

4.4.2 預(yù)警預(yù)報(bào)

建立排澇預(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)，及時(shí)預(yù)報(bào)，爭(zhēng)取時(shí)間，減小澇災(zāi)損失；采取相應(yīng)的預(yù)警措施，及時(shí)發(fā)布暴雨公告，減少人員外出；及時(shí)封閉交通道路，減輕澇災(zāi)損失等。

4.4.3 指揮調(diào)度

根據(jù)降雨和澇水預(yù)報(bào)， 按照除澇預(yù)案的安排，科學(xué)合理地研究各種除澇方案，統(tǒng)籌考慮各方面的因素，高效地發(fā)揮排澇系統(tǒng)的整體效益，把澇災(zāi)的損失減到最小， 經(jīng)綜合分析比較確定除澇方案，進(jìn)行除澇調(diào)度。

4.4.4 立法管理

完善除澇立法， 如《治澇法》《治澇工程管理?xiàng)l例》《治澇工程經(jīng)費(fèi)管理辦法》等，依法除澇和救災(zāi)。根據(jù)《防洪法》《河道管理?xiàng)l例》等法律法規(guī)的要求和規(guī)定，嚴(yán)禁占用河道、填溝造地、堵塞河床，嚴(yán)禁向河道任意傾倒垃圾，及時(shí)做好超標(biāo)雨洪水的防范措施，保證排水順暢。 加強(qiáng)治澇工作的領(lǐng)導(dǎo)， 廣泛宣傳以《防洪法》為主的水利政策法規(guī)，加強(qiáng)排水設(shè)施、觀測(cè)設(shè)備等管理，增強(qiáng)群眾治澇減災(zāi)意識(shí)，充分調(diào)動(dòng)全社會(huì)對(duì)治澇工作的積極性［5］。

5 結(jié)語(yǔ)

規(guī)劃澇區(qū)治理工程項(xiàng)目實(shí)施后， 可明顯改善全縣澇區(qū)的排澇條件，提升澇區(qū)的排水能力，增強(qiáng)澇區(qū)抗御自然災(zāi)害的能力，優(yōu)化村鎮(zhèn)居住環(huán)境，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件， 為促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、 國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、 生態(tài)環(huán)境改善和居民生活水平提高提供有力支撐，亦為我省治澇工作積累經(jīng)驗(yàn)。