浅谈甘南州夏河县大夏河防洪工程规划设计

王世珍（甘肃省甘兰水利水电建筑设计院，甘肃　兰州　730000）

浅谈甘南州夏河县大夏河防洪工程规划设计

王世珍
（甘肃省甘兰水利水电建筑设计院，甘肃兰州730000）

本文以夏河县大夏河防洪工程为例，细述大夏河夏河县段河道防洪规划设计依据，工程任务及规模、工程布置及建筑物。防洪工程在技术上可行，经济上合理，项目实施后，可抵御洪水对河岸的冲刷，保护农田及村庄，并增加农田和植树绿化面积，具有良好的生态效益、社会效益和经济效益。

规划依据；必要性；工程规模；护脚；堤防；细粒砼灌砌块石

一、河道防洪规划依据

党和国家历来重视藏区的经济社会发展，2005年党中央、国务院就颁布了《关于进一步做好藏区发展稳定工作的意见》。2008年11月国务院出台了《关于支持青海等省藏区经济社会发展的若干意见》（国发〔2008〕34号），为贯彻国发〔2008〕34号文件，甘肃省人民政府以甘政发〔2009〕30号《甘肃省人民政府关于贯彻国务院支持青海等省藏区经济社会发展若干意见的实施意见》文件明确指出，甘南州是藏区，是藏族与其他民族共同聚居的民族自治地方。提出的目标是到2012年，生态环境恶化的趋势得到初步遏制，局部有明显改善，植被覆盖度、“三化”草原治理率、水源涵养能力逐步提高，水土流失防治面积稳步增加，城乡居民收入接近或达到西部地区平均水平。到2020年，生态环境总体改善，生态系统步入良性循环。

为贯彻落实中央1号文件发布的《中共中央、国务院关于加快水利改革发展的决定》（中发〔2011〕1号）、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》、甘肃省发改委、水利厅编制的《甘肃省江河主要支流和内陆河治理规划实施方案》及《甘肃省发改委、甘肃省水利厅关于印发甘肃省江河主要支流和内陆河治理规划实施方案的通知》等文件精神，进一步加快我省中小河流治理，增强河流综合泄洪能力，促进各地区经济可持续发展。

二、项目工程概况

（一）地理位置

大夏河流域位于东经102°7′～103°5′，北纬34° 56′～34°40′，流域面积7 154km2，是黄河上游一级支流，发源于青海省同仁县东南部的大布勒赫卡，河源平均海拔4270m，流域分水岭最高点为达里加山，海拔4 636m，在甘肃省甘南夏河县桑科乡入境与桑科曲合流成为大夏河，在临夏境内流程90km，是当地生产生活用水的主要来源，仅临夏市用于灌溉的农田就达4.6万亩。大夏河经夏河县城东北流，出土门关进入临夏盆地，过临夏市后至康家湾注入刘家峡水库。全长203km，流域面积7 152km2。

夏河县位于甘肃省南部，甘南藏族自治州西北部，介于东经101°54＇～103°25＇，北纬34°32＇～35°34＇之间，大夏河干流上，总土地面积6 274km2，平均海拔在3 000m以上。气候属寒冷湿润类型，高原大陆性气候特点比较明显。平均气温2.6℃，平均降水量516mm，平均无霜期56天，全年日照时间为2 296小时。是甘肃南行旅游线进入甘南州的第一站。夏河多深谷高山，自古为“将兵略地”，因藏传佛教文化独特，风情浓郁而有“小西藏”之称。全县共辖10个乡3个镇，总人口8.05万人，有藏、汉、回等18个民族，其中藏族人口占79.2%，农牧业人口占80.6%。1985年经国务院批准为对外开放县，2002年被国务院列为扶贫开发工作重点县。

（二）水文、气象

大夏河上游河源至桑科河段地处青藏高原的东北缘，海拔较高，高原区气候高寒阴湿，冬季漫长，春秋较短，基本无夏季，无霜期短是本地区的气候特征。大夏河中游桑科至土门关河段为高山峡谷区河段，气候垂直变化较明显。土门关以东为暴雨中心的边缘地带，降雨量由河谷至高山不断递增，降雨量主要集中在5-9月。

根据夏河气象站1971-2008年观测资料统计：多年平均气温3.2℃，极端最高气温30.7℃（2000年7月24日），极端最低气温-26.7℃（1975年12月14日）；多年平均降水量451.5mm，降水量多集中于5-9月，约占全年降水量的82.7%以上；年蒸发量1 353.0mm；年日照时数2 404.2h；多年平均风速2.1m/s，最大风速11.7m/s；历年最大冻土深度158cm；历年最大积雪深度为16.0cm；平均无霜期约69天。

大夏河左右岸在夏河县境内的较大支流有格河和且隆沟，故将大夏河分为上、中、下三段，故依据双城以上流域Qmp～F关系线，根据支流汇入情况计算得到设计洪水成果：

设计值（m3/s）Q5%Q10%Q20%Q50%桑科草原-格河汇入口以上　2092　287　194　114　48.2格河汇入口—且隆沟汇入口　3919　432　294　177　75.1且隆沟汇入口—土门关　5440　531　365　222　95.7河段　集水面积（km2）

（三）地质

根据工程布置，堤线大部分沿Ⅰ级阶地前缘岸坎布设，部分位于河漫滩上，局部处于Ⅰ级阶地前部。Ⅰ级阶地前部岩性为双层结构，表层有少量砂土、砂壤土及粉质壤土，抗冲刷能力弱，不宜作持力层，下部砂卵砾石层为良好的持力层。河漫滩岩性为单一的砂卵砾石层，为良好的持力层。砂卵砾石层含少量漂石，呈青灰色，结构比较松散，无胶结。卵砾石磨圆度一般，分选性稍差，成分主要为灰岩、变质砂岩及板岩等。砂以细砂为主，成份为岩屑及石英。砂卵砾石层厚度大于5m。鉴于砂卵砾石层厚度较大，建议将堤防基础置于该层之中。根据砂砾石试验成果表及颗粒大小分布曲线，卵石（60～200mm）含量为2.3～9.6%，砾粒（2～60mm）含量为85.9～95.0%，砂粒（0.075～2mm）含量为1.7～4.5%，粉、黏粒（≤0.075mm）含量为0.0～0.1%；中值粒径d50=28.75～31.39mm，平均值为30.24mm；不均匀系数Cu=3.67～5.16，曲率系数Cc=1.29～1.72。砂砾石层为良好的持力层，建基条件满足设计要求。

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），设防水准为50年超越概率10%时，地震动峰值加速度为0.10g，相应的地震基本烈度为Ⅶ度，地震动反应谱特征周期为0.40～0.45s。

（四）建设必要性

大夏河在夏河县境内长约113 km。两岸发育有多条支沟，流域内地形复杂，山大沟深，水流湍急，洪水暴涨暴落，频繁而历时短暂，流量及水位变幅较大，一旦发生暴雨洪水，冲刷比较严重，而两岸又缺乏较完善的防洪工程，常对两岸造成严重的水灾为患。为了保护沿岸人民群众的生命财产和农田的安全，促进当地经济社会的发展，兴建该防洪工程是必要的。

三、工程规模

根据临夏河城长期规划和流域实际情况，确定建设任务时必须统筹兼顾，在充分认识河段水情特点、水势变化规律的前提下，依照防洪法和防洪标准，采取堤防与夏河县城长远发展相结合，完善防洪体系，提高河道整体防洪能力，确保工程防护区在设计洪水标准下不受洪水侵害，促进当地经济可持续发展。

夏河县城下游主要保护拉卜楞镇、达麦乡、王格尔塘乡、麻当乡、曲奥乡村庄及农田安全，依据《防洪标准》（GB50201-94）和《堤防工程设计规范》（GB50286—2013）的规定，工程等级为5级，其防洪标准按10年一遇洪水设计。

四、工程布置

根据工程布置原则，结合现状堤防存在的问题、地形条件及稳定河宽及防洪区内的各种建筑物位置等综合因素进行考虑防洪堤基线布局，堤线尽量靠岸边高地布置，堤身尽量考虑修建在土质好、比较稳定的滩岸上。在河道明显变窄的河段，采取展宽堤距或考虑清除障碍，部分地段截弯取直，使各堤段平缓连接，在保证河道行洪能力的前提下，对原有地段的宽、浅式河道断面进行缩整，由此确定了河堤线的平面布置及走向；在原河道较为宽阔的河段，即要保护两岸的居民生命财产，又要保证下游的安全，应留有足够的滞洪区，以防洪水灾害转移至下游，对下游形成威胁。

五、堤防工程设计

本着因地制宜、经济合理的原则，结合堤段所处地理位置、工程现状、堤基地层岩性、筑堤建筑材料、施工条件、工程造价等因素综合比较。

（一）堤岸防护型式的比选

根据堤防工程的设计原则，对堤防工程的型式进行了夯填砂砾石梯形断面土堤（砼或浆砌石护面）和C20细粒砼灌砌块石挡土墙（重力式、仰斜式）两种堤型的比较：

方案一：夯填砂砾石梯形断面土堤（砼或浆砌石护面）：堤身采用夯填砂砾石土堤，护面采用砌筑浆砌石或现浇C20砼。这种堤型堤身适应地基变形能力强，施工简单，进度快，在同一堤身高度下，单位km造价较低。缺点是抗冲刷防护能力较弱，防冻胀能力较差。本方案要求地形开阔，在不涉及占地、拆迁等问题的河段，是一种较理想的堤型方案。

方案二：C20细粒砼灌砌块石挡土墙堤（重力式）：堤身采用重力式C20细粒砼灌砌块石挡土墙，堤后填筑砂砾石，此方案抗冲性能好，适用于河道狭窄、堤防后建筑物密集、涉及占地及拆迁量较大的地段，对地基承载力要求相对较高，在同一堤身高度下，浆砌石工程量较大，单位km工程造价较高。

方案三：C20细粒砼灌砌块石挡土墙（仰斜式）：堤身采用仰斜式C20细粒砼灌砌块石挡土墙，堤后对原有地形削坡，不存在堤身填筑，此方案抗冲性能好，适用于河道狭窄、堤防后建筑物密集、涉及占地及拆迁量较大的地段，对地基承载力要求相对较高，在同一堤身高度下，相对于重力式C20细粒砼灌砌块石堤工程量较小，但相对于贴坡式断面所需墙身断面较大，圬工量大，工程造价也较高，单位km工程造价介于夯填砂砾石梯形断面土堤（砼或浆砌石护面）（方案一）和重力式浆砌石堤（方案二）之间。

大夏河在本防护区内两岸地形较为开阔，但临河面多为村庄或耕地，河道现状较窄，堤防均沿现有堤防或岸坎布置，采用坡式防洪堤断面存在大量的占地问题，及房屋拆迁问题，对耕地稀少的藏民区很难实施，本着因地制宜、经济合理的原则，结合堤段所处地理位置、工程现状、堤基地层岩性、筑堤建筑材料、施工条件、工程造价等因素综合比较，认为该工程在本防护区内局部堤防选择方案二（C20细粒砼灌砌块石挡土墙堤（重力式）和局部堤防及护脚选择方案三（C20细粒砼灌砌块石挡土墙（仰斜式））比较适宜。

（二）砼或C20细粒砼灌砌块石挡土墙材料的比选

本次设计砼或C20细粒砼灌砌块石挡土墙，采用C20细粒砼灌砌块石与现浇C20砼材料进行比较。

护脚挡墙采用砼或C20细粒砼灌砌块石砌筑，挡墙顶部厚度0.45m，迎水面边坡系数m=1：0.35，背水面边坡系数m=1：0.15，在基础底部向下设宽0.4m，深0.8m的浆砌石趾墙。

重力式挡墙采用砼或C20细粒砼灌砌块石砌筑方式衬砌，堤顶顶部混凝土厚度0.45m，在基础底部迎水面和背水面各设宽0.5m，深1.0m的趾墙，迎水面为直墙式，背水面边坡系数m=1：0.35。

两种材料构筑护脚型式在堤防工程中都适用，从技术角度比较，浆砌石护脚具有结构简单，抗冻胀、抗泥石流冲击性能好，而且施工方便，但堤身断面大，圬工量较大、对基础条件要求高。砼护脚具有堤身断面较小，具有一定抗冻胀能力，结构较轻，且圬工量较小等优点，但由于砼面板厚度小，相对抗冲击性较差。

两种方案除护面材料、砌筑厚度、伸缩缝间隔不同外，其它设计均相同，以堤身高度4.5m为准，计算得两种方案每km堤防工程量及经济投资见表2、表3。

从表2、表3可以看出，C20砼堤防及护脚比C20细粒砼灌砌块石堤防及护脚投资高，经初步勘察，工程所需砼粗细骨料在附近料场购买，储量、质量可满足工程需要，选取2个块石料场为工程所用，其开采运输条件良好，储量可以满足本段工程需求。综合考虑，本次新建仰斜式挡土墙护脚设计选取C20细粒砼灌切块石作为构筑材料。

六、结论

该工程在技术上可行，经济上合理，项目实施后，可提高该地区的防洪能力，减少洪灾损失，具有较好的社会效益、经济效益和生态环境效益，对于促进当地社会经济的发展具有特别重要的意义。

表2　护坡式护脚方案比较表（每km）

表3　重力式堤防方案比较表（每km）

（编辑：刘国华）

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1673-9019（2016）20-0039-03

2016-05-25

王世珍（1977-），男，甘肃皋兰人，工程师，主要从事水利水电工程勘测设计。