山区河道防洪堤规划建设关键性问题探讨

张天任

（甘肃省水利厅水利工程建设造价与规费管理中心 甘肃兰州 730030）

1 引言

甘肃省洮河治理工程主要涉及甘肃省境内298km洮河干流河段的治理。碌曲县、卓尼县、岷县等县城城区段防洪标准按 20年一遇洪水设计，乡镇及农防工程防洪标准按 10年一遇洪水设计。洮河干流共需修建堤防1132.47km，加固堤防 25.05km。在部分县城城区段建有堤防56km，达到防洪标准的堤防有18km，达标率32%。洮河干流规划新建堤防359km，加固堤防22km。

2 流域概况及工程背景

洮河为黄河上游较大的一级支流，发源于甘肃、青海两省交界处的西倾山东麓，流经碌曲、临潭、卓尼、岷县、临洮、东乡，在永靖县境内汇入黄河刘家峡水库。河流全长673.1km，流域面积 25527km2，河源高程 4260m，河口处高程1629m。受刘家峡水库水位影响，实际上河口1735m以下为库区，相对高差2631m。全河干流平均比降为 2.8‰。洮河流域位于甘肃省东南部，西起东经 101°36′，东至 104°19′，南起北纬 34°03′，北至 35°55′。流域形似倾倒“人”字形，流域总面积25527km2。东西最长处约248km，南北宽约215km。流域西邻大夏河流域，东接祖厉河与渭河流域，南有嘉陵江水系的白龙江流域，北面为黄河干流。

根据国务院批复的《全国中小河流治理和病险水库除险加固、山洪地质灾害防御和综合治理总体规划》，以及国家发改委、水利部关于加强中小河流治理工作的总体安排，甘肃省发改委会同甘肃省水利厅组织编制完成了包括洮河在内的《甘肃省中小河流治理和中小水库除险加固专项规划》，并在此基础上编制了《甘肃省江河主要支流和内陆河治理规划实施方案》。

3 洮河河道现状及存在的主要问题

3.1 河道现状

洮河甘南州境内，河道两岸多为高山峡谷，水能资源丰富，自上而下修建有许多以发电为主的水电站。由于没有进行系统的流域规划，洮河河道两侧多处可见水电工程施工建设留下的建筑垃圾和居民违规修建的违章建筑，严重侵占河道，加上河床内非法采砂现象较为泛滥，对河床破坏极为严重。整条河流自上而下除个别河段修建有符合标准要求的防洪堤工程外，绝大多数河段均没有修建防洪堤，河道整体防洪性能普遍较低。现有的少量河段防洪堤由于修建投运已多年，且日常维护加固措施不到位，受到严重破坏，应有防洪功能很难正常发挥。没有系统的防洪规划，防洪标准达不到要求，洪水肆意侵蚀耕地造成大量水土流失。河道一级阶地高差较小，在汛期洪水浸溢、塌岸危险并存，给河道两岸居民人身财产带来较大威胁，洪水灾害频发且损失较为严重。

3.2 存在的主要问题

3.2.1 防洪标准普遍较低

目前，洮河干流除部分河段修建有符合标准的防洪堤外，其余河道均未设置永久性防洪工程。洪水大肆侵蚀两岸优质农田，造成大量水土流失。据测算，洮河干流各治理河段处 10年一遇洪峰流量为 337～1620m3/s，且自上而下有多条支流汇入，具有洪峰流量大、历时短等特点。而洮河干流仅有部分河段具有 5～10年一遇防洪能力，绝大部分均处于未设防状态，防洪标准普遍较低。

3.2.2 工程病险隐患多

洮河干流现有防洪堤大多修建于 20世纪60～80年代，主要以堆石堤、土堤、干砌石堤、浆砌石堤等为主。受当时设计技术水平、设计理念、综合投资资金等因素的制约，防洪堤普遍存在堤防布局不合理，堤防位置选择不当，堤身不够牢固，堤坝基础埋深较浅等安全隐患，加上年久失修，一遇到暴雨洪水就会出现防洪堤垮塌、缺口、淘空等工程险情。反复的暴雨洪水冲刷破坏，新的险情不断产生，给洮河干流防汛安全埋下极大隐患。

3.2.3 防洪工程建设力度较小

由于国家中小型河流综合治理资金投入不足，地方财政又较为紧张，加之有关“两工”政策的逐步取消，对中小河流而言一直没有得到系统的规划治理，其防洪功能没有得到有效改善。“零打小闹”的局部整治很难获得较为良好的效果，致使洮河干流河道大部分存在“遇雨即溃，遇雨成灾”等不利局面，河道防洪性能越来越差。

3.2.4 违规施工、违章建筑侵占河道

河道两岸居民的违章建筑、围垦造田、违规施工、建筑垃圾肆意堆放等，造成河道逐步变窄，行洪断面逐步减小，行洪能力大大降低。致使暴雨洪水期间洪水排泄不畅，急速水流对河道两岸岸坡造成严重冲刷破坏。

3.2.5 日常管理维护较差

“重建轻管”、“放任破坏”等问题严重影响河道应有的防洪性能。河流水资源无序开发，河道乱开乱采，两岸废水污水等污染物肆意排放等，加剧了河道防洪性能的降低。同时生态环境的大面积破坏，水生环境、水质条件的恶化，降低了河流应有的自恢复能力，防洪功能得不到有效改善和加强。

4 洮河干流防洪规划要求

（1）严格按照《甘肃省江河主要支流和内陆河治理规划实施方案的通知》（甘发改农经[2011]776号）文件要求拟定工程方案。

（2）新建堤防对河势稳定、水流形态、水质、冲淤变化没有不利影响。

（3）不妨碍行洪、不降低河道泄洪能力。

（4）稳定河势，防冲固岸，因害设防，重点治理。

（5）根据《关于江河主要支流及内陆河（流域面积在3000平方公里以上）治理项目前期工作有关事项的通知》，防洪规划实行“全面规划、统筹兼顾、预防为主、综合治理、局部利益服从全局利益”的原则。采用工程及生态措施，以达到抵御洪水的能力，减轻洪水灾害的目的。

5 堤线布置

按照洮河干流防洪规划要求，结合现状堤防存在的问题、地形条件及稳定河宽的要求等因素，在不影响河势和满足堤距要求的情况下，堤线尽量靠岸边高地布置。堤身修建在土质好，比较稳定的滩岸上。在河道明显变窄河段，采取展宽堤距或考虑清除障碍等，使上下游河道堤线平顺。冲沟左、右岸修筑堤防并与堤防相接。沟道位置堤线顺延沟口向内延伸至安全高程处。根据现状河道宽度，结合河道两岸地形条件，洮河干流治理主要涉及甘南州、定西市、临夏州，治理河道总长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；临夏州段修建堤防55.661km，其中新建堤防55.326km，加固堤防0.335km。防护加固治理工程主要以保护洮河干流沿岸县城、村庄和农田为主。

5.1 堤防型式的比选

堤防型式可采用仰斜式护岸、贴坡式护岸。根据工程地形地质条件和当地的建设条件，本着经济合理、技术可行的原则确定堤防断面形式。

（1）仰斜式断面设计。仰斜式挡墙护岸材料采用 C20混凝土，迎水面边坡 1:0.75，背水面边坡1:1.25，顶部宽0.5m，堤脚齿高1m，齿顶宽1m。防洪堤每5m设1道伸缩缝，采用闭孔泡沫板和聚氯乙烯胶泥填缝。断面型式见图1。

图1 仰斜式护岸典型横断面

（2）贴坡式断面设计。贴坡式防洪堤断面选用 C20混凝土，衬砌厚度为 20cm。堤线大体沿自然岸坡布置，采用河床开挖的砂砾石、粉质壤土填筑。按照规范要求确定堤身填筑标准，无黏性土土堤的填筑标准相对密度不应小于0.60，局部黏土填筑标准压实度为 0.92。根据填筑材料特性确定迎水面边坡为1:1.5，背水面边坡为1:1.25。防洪堤每5m设1道横向伸缩缝。由于工程区治理河段堤防高度较高，纵向贴坡混凝土面较长，故在离堤顶下 4m处设一纵向伸缩缝，采用闭孔泡沫板和聚氯乙烯胶泥填缝。当河道天然岸坡较高，贴坡式防洪堤堤顶离坎顶较低时，防洪堤堤顶只做压顶处理，无交通要求，不再做3m的堤顶道路，断面型式见图2。

图2 贴坡式护岸典型横断面（1）

当河道天然岸坡比较平缓，贴坡式防洪堤堤顶比岸坡顶高时，为了满足施工要求，防洪堤堤顶需做压顶及3m的堤顶道路，断面型式见图3。

图3 贴坡式护岸典型横断面（2）

上述2种堤防断面型式，仰斜式断面具有占地少、抗冲性强、稳定性高等优点，缺点是断面较大，混凝土用量多，施工难度大，造价较高；贴坡式断面具有堤坝稳定、护脚地基应力较小、材料用量较小、造价较低、施工简单、容易维修等优点，缺点是抗冲刷防护能力较弱，稳定性稍差。根据工程区地形条件、工程地质条件、施工条件、工程造价、交通要求等因素，洮河干流防护加固堤防设计采用贴坡式护岸型式。断面形式采用碾压砂砾石梯型断面，顶宽 3.0m，迎水面边坡为1:1.5，背水面边坡为1:1.25。

5.2 堤防工程设计

5.2.1 新建堤防设计

根据选定的断面型式，堤防工程采用碾压砂砾石梯形断面。碾压砂砾石相对密度不小于0.6，迎水面边坡采用 1:1.5，背水面边坡采用1:1.25。堤顶宽度 3.0m。迎水坡采用 C20混凝土护面，顶部厚20cm，底部厚20cm，堤脚设0.8m×0.5m（宽×高）的C20混凝土基础。沿堤身每5m设一道聚苯泡沫板伸缩缝，缝宽3cm。

5.2.2 加固堤防设计

洮河干流防洪治理加固段位于岷县、临洮及广河县境内。

（1）岷县加固段。城郊段右岸的0+780.01～9+228.43段为新建加固堤线段，据调查，该段堤线修建于1987～1999年，为浆砌石堤防，堤身为均质人工填筑砂砾卵石，堤基为阶地及漫滩冲洪积砂砾卵石层，护堤堤岸较稳定。堤身坡脚部位在运行过程中由于河道过量采砂及水流的斜向冲刷作用，堤身、堤脚大部分坍塌与堤基渗漏等原因，堤基已完全暴露，失去防洪能力。根据勘探资料，基础埋深0.5～1.0m，基础埋深较浅，需进行加固处理。开挖原堤防基础至原基础以下 1.0m，堤脚设 0.8m×1.5m（宽×高）的C20混凝土基础，基础顶高程高于原基础 0.5m。经复核计算，堤防高度不满足设计要求，现状堤防低于设计高程。由于受地形条件限制，并考虑与原现状堤防协调一致，堤顶加设C20混凝土防浪墙，墙顶高程至堤顶设计高程，基础埋深至原堤顶以下0.5m，防浪墙顶宽0.5m，底宽0.8m。

（2）临洮及广河县加固段。临洮县城加固堤线段全长6.406km，布设在临洮县城洮河两岸Ⅰ级阶地前缘，分别为临洮县左 1段桩号0+000～3+682.27、左2段桩号0+000～1+552.91和临洮县右2段桩号0+000～1+171.03。广河县加固堤防全长0.335km，位于马家湾—新民滩左5段，桩号0+000～0+335。据调查，此堤防修建于2000年，为现浇C20混凝土贴坡式护堤，堤身为均质人工填筑砂砾卵石，堤基为阶地及漫滩冲洪积砂砾卵石层，护堤堤岸较稳定。据勘探基础埋深约0.5～1.0m，基础埋深浅，需进行加固处理。开挖原堤防基础至原基础以下 1.5m，堤脚设0.8m×2.0m（宽×高）的C20混凝土基础，基础顶高高于原基础高程 0.5m。经复核计算，堤防高度满足设计要求，堤防顶部无需加固。

5.2.3 其它建筑物设计

（1）排水建筑物设计。堤防左右岸均有排水沟，需修建排水穿堤设施。拟采用预制混凝土涵管穿堤过水。经调查、计算，排水沟流量为0.5～1.5m3/s，采用公式Q=AC（Ri）1/2计算涵管管径。经计算，最大管径为79～141cm，为施工方便，排水穿堤建筑物统一采用埋设 Φ 1000、Φ 1500预制混凝土涵管。

（2）巡堤踏步设计。为方便堤防工程的正常检查检修，沿堤线每1km设一处人行踏步。踏步顺堤坡方向设置，踏步台阶尺寸为0.30m×0.20m（宽×高），踏步采用现浇 C20混凝土浇筑。

5.3 护坡的稳定计算

5.3.1 岸坡基础土的滑动稳定计算

设计工程区防洪堤最大高度9.27m（地面以上7.74m），碾压砂砾石梯形堤堤顶宽度3m，迎水面边坡为1∶1.5，背水面边坡为1∶1.25。填筑砂砾石料相对密度不小于 0.6。坡式护岸的整体稳定计算包括护岸及岸坡基础土的滑动和护坡底面的滑动两种。前者可用瑞典圆弧滑动法计算，后者可简化成沿护坡底面通过堤基的折线整体滑动。计算时，先假定不同的滑动深度 t，按极限平衡法求出滑动安全系数。计算结果见表1。

表1 护坡稳定计算成果表

堤防工程级别为5级和4级。在正常运用条件下，岸坡基础土的滑动稳定安全最小系数分别为1.10和1.15。岸坡基础土稳定满足规范要求。

5.3.2 护坡底面的滑动计算

根据GB50286—98《堤防工程设计规范》附录D公式进行计算，其计算结果见表2。

表2 护坡稳定安全系数表

堤防工程级别为5级和4级，在正常运用条件下，防洪护坡抗滑稳定最小安全系数分别为1.10和1.15。因此，沿护坡底面稳定满足规范要求。

6 结束语

洮河干流防洪加固设计方案，在技术上是可行的，国民经济分析指标是合理的，运行维护是可靠的。工程属于典型公益性惠民项目，工程的实施能够有效提高洮河干流综合防洪能力，改善生态环境，保障沿岸人民群众生命财产安全，促进和保障地方经济的发展，具有一定的社会效益、生态效益和防洪效益，建议尽早实施，尽早发挥效益。

1 孙东亚,丁留谦，姚秋玲.关于改进我国堤防工程护坡设计的建议[J]. 水利水电技术, 2007(02)：46-48.

2 GB50286—98堤防工程设计规范[S].北京：中国计划出版社，1998.

3 孙奎军.通河县岔林河险工弱段治理护岸工程设计[J].水利科技与经济，2012，18(02)：43-60.

4 黄大江，朱中烟，张洁. 涪陵长江乌江汇合口东岸段综合治理工程滑坡治理设计[J]. 水利规划与设计，2011,(05)：73-76.