赵家河山洪沟治理实践研究

邵云琦

（辽宁省水利水电勘察设计研究院 辽宁 沈阳 110006）

1 治理背景

南芬区位于辽宁省本溪市市区南部，全区面积617km2，人口8.78万人。其东南部与本溪县接壤，西部与辽阳市相邻，位置优越，交通发达。赵家河发源于南芬区中部赵家村的高家街屯，总体由东流向西，先后流经郭家街道赵家村、南芬区城区，最终汇入太子河一级支流细河，赵家河河口以上集水面积39.5km2，河道长度13km，平均比降16.6‰。两岸遍布民居，道路，耕地和工厂，随着人口增长，临河居民向河内填筑造地，一些单位也向河道内倾倒建筑垃圾和生活垃圾，严重缩窄河道行洪断面，目前河宽仅15m～25m。沿河大部河段无防护工程，少部河段有居民自建防洪墙，自建防洪墙修建年代较早，建设标准不高及冲刷破坏，多数不能满足防洪要求，每到汛期都需应急抢险。2012年赵家河上游暴雨成灾，洪水顺流而下，冲毁道路、房屋，受灾面积达9.0km2，受灾人口3500人，由于抢险及时未造成人员伤亡，但受灾损失高达2110万元。

2 防洪标准及治理原则

赵家河山洪沟防洪治理河道总长度为3.13km。主要保护南芬区郭家街道赵家村，保护人口2287人、耕地面积459.83亩及南芬区选矿厂一个工矿企业。考虑保护区影响人口及耕地规模，参照《重点山洪沟防洪治理项目建设指导意见》，本次工程的防洪标准为10年一遇。

本次工程治理原则为：工程措施与非工程措施相结合，消能护岸与预测预报相结合，优先保护居民地和重要基础设施。对现状无防护措施、冲刷严重的岸坡采取新建工程措施防护，对不能达到10年一遇防洪标准的现存防护段进行加固使其满足防洪要求。对河道内影响正常行洪的淤积块石、砾石及沿岸堆积矿渣垃圾进行清理疏浚。

3 工程措施方案比选与设计

3.1 水力计算

本次水力计算采用丹麦DHI公司开发的MIKE软件MIKE11模型进行计算。MIKE11河流模型采用水动力学模型(HD模型)，即明渠不稳定流隐式格式有限差分解。其差分格式采用六点中心隐式差分格式（Abbott格式），其数值计算采用传统的“追赶法”，即“双扫”算法。该模型可以根据不同地区的水流条件及亚临界水流，也可以从陡峭山区性河流到感潮河口的各种垂向均质水流条件的模拟，此外在进行完全水动力学模拟的同时，也可进行各种简化的水流模拟，如扩散波、运动波及准稳定流的计算，是一个结构清晰、界面友好、应用广泛的模拟系统，广泛应用于河口、河流、河网的水量模拟、潮汐、风暴潮、洪水分析与预报等，完全适用于本工程。计算成果见表1。

3.2 新建工程方案比选

项目区所处位置为山区，堤基地质以卵砾石为主，河床上游呈U形，下游近似矩形，河道狭窄，居民点多临河而建且未经系统规划设计，沿河两岸高压电线杆（电话杆）林立，施工限制条件多。考虑现场实际情况，本次对河道岸坎无防护处采取新建工程措施进行防护。选取以下两种设计方案进行比选。

方案一：仰斜式混凝土挡墙方案

设计挡墙顶宽0.6m，迎水侧坡度1∶0.55，背水侧坡度 1∶0.25，前趾宽 0.5m，高1m，基础埋深1.5m。墙顶设0.3m宽，0.7m高防浪墙。墙体典型断面示意图见图1。

方案二：重力式浆砌石挡墙方案

设计挡墙顶宽0.6m，设计水位以上墙体为直墙，设计水位以下墙体迎水侧坡度1∶0.4，背水侧坡度1∶0.2，墙趾、墙踵宽度及高度均为0.5m。墙体典型断面示意图见图1。

表1 赵家河各桩号水力计算成果表

图1 仰斜式混凝土挡墙、重力式浆砌石挡墙典型断面图

表2 方案比较成果表

图2 加固墙体典型断面图

通过对以上两种方案在工程投资、占地、开挖、拆迁、材料抗冲刷性、耐久性等几个方面进行比较（见表2），特别是现状河道两侧均为民居、道路和电话（线）杆等，拆迁占地很难解决，因此本次选取占地较少，拆迁量少，耐久性好的方案一仰斜式混凝土挡墙方案。

3.3 加固工程方案比选

通过水力计算成果可知，本河道设计流速最大达7.99m/s，河道冲刷深度最大达1.42m，而现状墙体基础埋深仅0.5m～1m，部分墙体经过2012年洪水冲刷，河底高程已经低于墙体基础高程，由于征地困难而无法对原墙体实施拆除重建。因此采用何种方式对原墙体进行加固防护成为迫切需要解决的问题。

现状墙体多为居民自建，建设标准不高，墙体结构不满足防洪要求，本次墙体加固主要从两个方面进行，一是对原墙体进行加厚并对其进行灌浆加固，二是对墙体进行基础防护。对墙体加厚，可采取的方式有浆砌石材料加厚和混凝土材料加厚，由于施工及石料尺寸限制，采用浆砌石加厚必然导致墙体结构断面增大较多，挤占河道过流断面，此外浆砌石抗冲性、耐久性均不如混凝土好，河道两岸现存浆砌石墙体均损毁严重。综合比较，采用混凝土加厚方案更适合本工程。

赵家河墙体基础埋深较浅，不满足冲刷要求，需对墙体基础进行防护。当前河道防护多采用生态护岸、格宾石笼、浆砌块石以及混凝土板等材料，由于赵家河设计流速超过格宾石笼、砌石等材料的不冲流速（见表3）。本次墙体基础选择采用混凝土板进行防护。

表3 各种材料允许不冲流速[1](m/s)

现存墙体加固方案设计如下：首先对现有浆砌石墙体表面进行勾缝修补，对结构松散处采用灌浆进行回填修补，灌浆钻孔水平方向间距3m，孔径Ф45mm，灌浆后对原墙体采用钢筋混凝土罩面。罩面上部厚0.3m，下部厚0.5m。钢筋混凝土罩面与原墙体采用植筋式锚杆连接，锚杆间距1.5m，梅花形布置，锚杆长1m，垂直深入原浆砌石墙内0.5m。钢筋混凝土罩面下部设置钢筋混凝土地梁作为罩面基础，罩面与地梁采用插筋连接，钢筋混凝土地梁尺寸0.5m×0.5m。此外，加固墙体设置PE排水管，横向间距3m，纵向间距1.0m～1.5m，排水管内端头包土工布作为反滤，保证排水通畅。罩面、地梁分缝长度为15m，缝间设20mm厚闭孔泡沫板。地梁采用300mm厚混凝土板进行水平防护，末端边坡1∶1，埋深1.5m，其上部回填卵砾石并压实。工程典型断面示意图见图2。

4 非工程措施

鉴于山洪灾害破坏力大，暴发突然，对山洪沟防洪治理措施除了建设以护岸工程、河道清淤疏浚、河道建筑物工程等典型工程措施为主的综合防护体系外，更重要的还应以预测预报、群策群防体系为主[2]。赵家河山洪沟治理工程建设纳入了南芬区防汛抗旱指挥系统中，依据《南芬区山洪灾害防御预案》，区防汛指挥机构统一领导和组织山洪灾害防御工作，区主要领导任总指挥，相关职能部门负责人为成员。防汛指挥机构下设办公室，各街道办负责各辖区内山洪灾害防御工作。村级负责本行政村内降雨监测、预警、人员转移和抢险等工作，一旦发生险情依据《南芬区山洪灾害防御预案》组织抢险，转移群众，避免发生损失。

5 结语与建议

我国是世界上山洪灾害最严重的国家之一。山洪沟治理作为山洪灾害治理中的重要一环，它已成为当前防灾减灾工作中的一个突出问题，也是必须高度重视和亟待解决的重大民生问题[2]。本次赵家河山防洪治洪沟理工程设计针对赵家河治理河段地形地貌特征、暴雨山洪特征及工程现状情况，分析存在问题，从提高河道防洪能力，促进地区经济发展、构建和谐社会的角度出发，将防洪减灾与生态建设相结合，努力实现赵家河相对完善的山洪沟灾害防治体系，有效减少人员伤亡和财产损失，切实提高山洪灾害综合防御能力的目标，社会、经济和生态效益均较为显著，并可为条件相近地区提供可借鉴经验。陕西水利

[1]武汉大学水利水电学院水力学流体力学教研室.水力计算手册[K].北京：中国水利水电出版社，2006.

[2]胡诗文.山洪沟防洪治理典型工程措施研究——以会昌县古坊河为例[D].南昌，南昌大学，2014.

[3]何秉顺，黄先龙，张双艳.山洪沟治理工程设计要点探讨[J].中国水利，2012(23)：13-15.