横山县城段防洪工程方案探析

尚凤羽

（横山县水电队 陕西 横山 719100）

1 工程概况

榆林市横山县位于黄河中游、陕西省北部，县城坐落在县境西北部、芦河下游段的芦河岸边，芦河由南向北流过，是横山县人民政府所在地，城市呈带状形态，南北长7公里多，城区地貌为典型的黄土丘陵沟壑区。横山属温带半干旱大陆性气候，其干燥度K＝1.48，四季分明。多年平均气温8.6℃，日照2815.3小时，全年无霜期145天，年平均降雨量为409.7mm，六至九月份降雨占全年的60%～70%。横山县城是横山县政治、经济、文化中心，辖18个乡镇，358个行政村，人口330178人，其中农业人口299814人。全县总耕地面积650万亩，农耕地100万亩。据2004年鉴统计，全县实现社会总产值18.04亿元，地区生产总值8.4亿元，工农业总产值10.13亿元，地方财政收入4987万元，农民人均纯收入1388元。

芦河发源于白于山北坡，流经靖边、横山两县，河流全长166km，全流域面积2486km2，横山境内流程55km，至石马洼流入无定河。

2 防洪现状及存在问题

2.1 防洪现状

横山县城历史上曾多次遭洪水侵害。据横山水文站1956年～2005年实测资料介绍，1990年出现一次最大流量379m3/s（河口庙水库建成以后）。随着西部大开发战略的实施，城区基础设施建设速度明显加快。但由于资金等诸多因素，横山县城防洪设施除了环城公路小河口以上不足1km是浆砌石护岸而外，其余全部河道依然是历史形成的自然河道，没有任何防洪设施，上游出现大洪水主要靠河口庙水库来调节，下游区间只能听天由命。

2.2 存在问题

由于没有堤防，横山县城近6km河段没有任何防护措施，使得城区防洪形势严峻，主要存在以下问题：

（1）行洪断面逐年减小。县城人口逐年增加，房屋等设施建设离河道越来越近，甚至挤占河道而建，此区间己建成大桥6座，设计标准不一，行洪能力有大有小。由于人口增加，建筑及生活垃圾急剧增加，向河道倾倒垃圾的现象时有出现。由于这些原因，久而久之，此河道行洪断面逐年变小而影响行洪。

（2）河底比降变缓。芦河属黄河流域、无定河水系，是无定河的一级支流，此区间经10km流程汇入无定河，由于响水拦河坝、下烂泥湾桥等建筑物的影响以及无定河多泥沙的特点，泥沙淤积使河道比降逐年变缓，石马洼大桥段仅1980年～2005年已抬高1米多，而芦河比降也随着变缓，现实测河道比降2‰不等，行洪能力下降。虽然逐年也对病险河段进行清理，但大部分是应急措施，设防标准较低，不能抵御较大洪水。

（3）防洪非工程措施不适应新形势需要。该河段水文通讯设施较缺乏，设备老化，严重影响了正常的水文观测。由此可见，横山县城区防洪形势严峻，必须进行统一规划，全面治理。

3 工程地质及水文分析

3.1 工程地质

县城芦河防洪堤工程地质构造简单，主要由杂填土、粉土、砂岩组成，而且地壳稳定，基岩埋藏浅，未有断层、褶皱、泥石流等不良地质现象，修建河堤是适宜的。因此，本工程可直接采用天然地基方案，基础挖掘至砂岩层1.0m厚，直接坐落其上。

3.2 主河道水文计算

根据相关资料，用现代统计方法进行分析计算，确定满足工程设计要求的洪水流量。横山水文站位于横山县城，与所求洪水的断面相吻合，为设计依据站。该站控制流域面积2415km2，有1956年～2005年的年最大洪水实测资料。流域上游有河口庙水库，建于1975年，属中型水库，坝控流域面积1670km2（来源于该坝设计资料），设溢洪道与泄洪洞，其设计泄量为120m3/s、80m3/s。因此，城市防洪必须是以水库安全为前提，水库永久性的安全泄洪成为城市防洪的先决条件。

按水库终久运行方式规划，河口庙水库：当设计P＝3.33时，最大泄量为124m3/s；横山县城区间段设计洪水，经计算，Q区30＝365m3/s；横山县城设计洪水应由上游河口庙水库下泄流量与县城区间段设计洪水叠加而成，即：489m3/s。同理，查算河口庙水库30年-遇最大下泄量与区间10年一遇叠加而成的流量为：10年一遇的区间流量为265m3/s，则Q横＝Q河+Q区＝124+265＝389m3/s，为复式断面下段的设计过水断面依据。

30年一遇河口庙水库最大下泄洪水流量经内插分析计算得：30年一遇洪峰流量为 1335m3/s，24小时洪水总量为2032万m3。用五点概化法求得洪水过程线，经调洪演算得出溢洪道和排沙洞最大下泄流量为124m3/s。

4 工程方案

4.1 设计目标和范围

横山县城区堤防工程规划范围芦河主河道上自邵家洼新大桥、下至张家洼新大桥，河道全长5.901km。设计基准年为2008年，设计水平年为2043年。

根据2001年《横山县县城总体规划》，到 2043年城建用地将达到 716hm2，到2043年全县人口总数为34.5万人。按《防洪标准》20万人口以下的城市堤防工程等级为四级，而《堤防工程设计规范》中相应于四级堤防工程的防洪标准〔重现期（年）〕小于30年一遇、大于等于20年一遇。本设计标准确定为30年一遇。

4.2 芦河河道比降确定

根据水文计算以30年-遇洪峰流量作为设计标准。即：Q设＝124+365＝489m3/s，其中，区间 Q30＝365m3/s，河口庙最大泄量 Q30泄＝124m3/s。

据对规划段河道进行实测，比降分为三段，四中大桥向上301m至小河滩口，0+000 ～2+679， 共 2.679km，i=0.0019=1/526。小河滩口至梁家湾大桥，2+679～4+181，共 1.502km，i=0.0027=1/370。梁家湾大桥至张家洼大桥 4+181～5+826，共1.645km，i=0.002=1/500。

4.3 河道断面选择。

由横山县水文站提供芦河实测断面（桩号3+728）1956年～2005年资料，绘制出水位与流量关系曲线图，由该图查得Q30=489m3/s时相应水位1022.606m，河底高程1019.826m，水深2.78m。为更好的利用两岸绿地，同时综合考虑河床、公路、街面等诸多关系，在设计时选用三个河道断面设计进行比较后确定理想断面：当断面宽度取55m时，流速为3.6m/s，设计水深为2.68m，相应水位高程为1023.898m；当断面宽度取50m时，流速为3.7m/s，设计水深为2.85m，相应水位高程为1024.068m。与45m断面宽度相比较，断面宽度加宽，其水深、堤高降低、堤顶距公路高度增加，投资相对减少，但河堤两岸绿化、景观休闲、娱乐活动面积减少，故取断面宽为45m。

4.4 堤顶超高确定

计算堤顶超高依据：y=R+E+A式中,y——堤顶超高，m；

R——设计波浪爬高，m；

E——设计风壅增水高度，m；

A——安全加高，m，按《堤防工程设计规范》查得3级堤防不允许越浪情况的安全加高值为0.7m。当设计风浪爬高R=0.58m，风壅增水高度e=0.02m。

所以y=0.58+0.02+0.7=1.3m。

根据以上计算，西沙大桥、羊肚子湾、旧桥，联合大桥三座桥和废弃堤坝二座，现过洪断面不能满足设计要求，需拆除。

4.5 挡土墙

根据《堤防工程规范》确定土壤内摩擦角为30°，渗水高度H2=1.8m，浮容重γ=9kN/m，块石容重γc=22kN/m3。取挡土墙延向1m。从1+066～3+125段，堤长2124m，为挡土直墙，其余为复式断面，堤长3796m；右岸全为复式断面，堤长5929m。设计河槽宽45m，戗台宽5m，直立式挡土墙收顶60cm，挡土墙平均高度4.99m。

4.6 埋设渗水、排污、排水管

河堤每跨小河、沟道均按排洪排污要求埋设D=1m的排污、排水管；沿河堤方向每5m在冻层以下埋设D＝1.5英寸塑料渗水管。

4.7 橡胶坝

本堤防工程规划段内共设计橡胶坝5处，具体位置为：1＃位于2+010桩号处，2＃位于 2+923桩号处，3＃位于 3+795桩号处，4＃位于4+453桩号处,5＃位于5+901桩号处。工程施工时预留其基础，每坝两侧各留50m长，暂不建堤。

4.8 主堤顶预埋工程。

两岸堤顶、戗台预埋160mm电缆、穿线管22304m，1.5寸给水管11652m。

5 结语

横山县是榆林市国家级能源化工基地的重要组成部分，又是水土流失重点防治区，同时也是国家重点扶贫区，城区芦河段是县城最繁华地段之一。芦河堤防工程对促进城区乃至县域经济的可持续发展和人民生命财产安全有着举足轻重的作用。本方案以《水法》和《防洪法》为指导，按照“泄洪、输沙、固槽、景观”的指导思想，根据河道的现状，着眼当前，兼顾长远，确定此工程从总体布置上采用双向堤，河道设计河堤从0+000～5+901，河长5901m，堤总长11849m；从结构形式上采用挡土墙式和复式两种断面，挡土墙平均高度4.99m。墙体每隔15m留一道沉降缝，宽2cm，缝内用沥青砂板填实防水。工程建成后，可有效防御芦河30年一遇洪水。陕西水利