勉县汉江右岸防洪工程地质优化浅析

武荣

摘 要：汉江作为勉县的生命线，是勉县的水资源及粮食安全的保障。本文通过对勉县汉江右岸工程地质、地貌、流域特性及现有防洪能力进行分析，提出地质优化措施，包括河堤加固采用河堤附近砂石料，堤防护根基础埋深河流冲刷岸≥3.0 m，堆积岸≥2.0 m等，为后续防洪、观光河堤加固提供参考。

关键词：汉江;防洪工程;地质优化

中图分类号：TV87文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）15-0074-03

Abstract： As the lifeline of Mianxian County， Hanjiang River is the guarantee of water resources and food security in Mianxian county. Based on the analysis of the engineering geology， landform， watershed characteristics and existing flood control capacity of the right bank of Hanjiang River in Mianxian County， this paper put forward geological optimization measures， including the reinforcement of river embankment， the use of sand and gravel near the river embankment， the buried depth of embankment revetment foundation， river scouring bank ≥ 3.0 m， accumulation bank ≥ 2.0 m， so as to provide reference for subsequent flood control and sightseeing river embankment reinforcement.

Keywords： Hanjiang River;flood control works;geological optimization

勉县汉江综合整治防洪工程是勉县的粮油生产基地和主要风景旅游区。现有堤防均为20世纪80年代修建，分次分批修建、加固，防洪标准不高，两岸堤防标准偏低，堤身单薄，年久失修，堤顶长满杂草，迎水面无防护，没有形成封闭的防洪体系。汉江段堤防漾家河下汇入口能抵御20年一遇的洪水，漾家河上汇入口无堤防工程。本工程治理河段由干流汉江段及支流漾家河段组成，对汉江（板桥至黄沙河大桥右岸）共5 354.15 m堤防进行改建加固综合整治，将堤防段防洪标准提高到30年一遇[1]。加固改造、新建穿堤涵闸13座，下河道路13处。

1 工程概况

1.1 社会经济

勉县汉江综合整治（汉江右岸板桥—黄沙河大桥）防洪工程的防护对象主要为勉县温泉镇，温泉镇位于县城东南10 km处，南依巴山与镇川镇为邻，北邻汉江，隔河与勉阳街道、周家山镇相望，东与金泉镇，西与定军山镇、元墩镇接壤，因境内有陕南第一汤温泉而得名。根据汉中市人民政府批复的《勉县城乡一体化建设规划（2010—2030）》，项目防护区为规划中心城区社区范围，作为规划的农业示范园区，大力发展农副产品加工业及风景旅游观光。

1.2 工程地质、地貌

工程区属汉中盆地西部勉县县城以东汉江河谷地貌。本次堤防工程涉及地貌单元主要为汉江河床漫滩、高漫滩，一级阶地。该段河床漫滩一般宽度达300 m，较开阔平缓，一般高程为523～534 m，堆积层以砂和砂砾石为主[2]。该段高漫滩呈带状沿河平缓分布，宽200～500 m，高程为530～539 m，表层一般有一层约0.5 m厚的粉土，其下为砂、圆砾或卵石层交错分布，高漫滩外侧多为平缓的一级阶地，或者为冲洪积扇[3]。该段一级阶地分布于黄沙河右岸外侧，宽阔平缓，延展200～500 m，阶面高程一般为530 m，上部1～3 m为粉质黏土，下部为砂卵石[3]。

1.3 存在的主要问题

河堤为沙土堤，堤身高4～6 m，堤顶宽4～5 m，迎水坡面大部分无砌护，成不连续状，且坡面不规整，起伏变化较大，基本无护坡措施，坡面破损严重，表面无植被，局部冲刷岸破损，存在安全隐患[4]。

部分护基坝坝头铅丝笼石损坏严重，根石走失，笼中块石散落，多被洪水冲走;部分堤段内低，内涝无法排入汉江，靠下渗排涝[4]。部分进出口八字墙破损，堤防加宽后，涵洞长度不足，需延伸。根据现场调查，漾家河入汉江河口有上下两处，上汇入口为地形缺口，无任何防护工程。

根据资料及野外调查，堰河口至黄沙河段汉江右岸老河堤堤身填筑材料以弱～中等透水性的粉土为主，堤防填筑过程中没有进行专门的碾压，堤身结构处于松散状态。从勘探成果来看，堤基土层以粗粒土為主，渗透系数大，属强透水层，堤内行洪时内外水位差一般小于2 m，堤基存在渗透破坏的可能性大，堤基质量较差。

2 工程分析

2.1 流域概况

本次勉县汉江综合整治防洪工程位于汉江右岸，上起汉江右岸板桥（堰河入汉江口），下至黄沙河大桥，汉江右岸治理长度为6 621.15 m（汉右12+510～汉右19+131.15），工程段范围内右岸有漾家河汇入。支流治理范围为漾家河分洪口段1 141.5 m（漾分0+931.8～漾分2+073.3）、漾家河主河道段3 837.6 m（漾主0+657.7～漾主4+495.3）。按支流的流域面积和河口位置将汉江干流勉县段分为以下几段，各工程断面及支流流域面积见表1。

2.2 河段特性

汉江发源于陕西省宁强县境内，从发源地到勉县武侯镇属源头段，该段流域面积为3 092 km2，河床平均比降为1.25‰，流域内大部分为山地。汉江从武侯镇出谷后横穿汉中盆地一直到洋县小峡口入峡谷，该段称之为汉中平川段。该段干流穿行于汉中平原区，地势平坦，河槽宽浅，横断面多呈不规则开口向上的抛物线形或复式断面，具有平原型河道特征。河岸质地为砂壤土加砂砾石，河床岩性为中砂、卵石、砾石等[5]。其中，勉县段与洋县段河流稳定性较好，而城固段较差。

2.3 河段划分

汉江干流平川段长119.5 km，本次治理河段为汉江干流勉县段堰河河口—黄沙河河口段，河段内有堰河、漾家河较大支流汇入，另有黄沙河支沟汇入。为了合理确定各个堤段的设计洪水位，应对汉江干流进行分段。根据各支流的流域面积和河口位置，将堰河河口—黄沙河河口段划分为2段：堰河口—漾家河，起止断面为Z12+900.71—Z15+395.69（Z3—Z26，河长2 494.98 m，集水面积3 709 km2）;漾家河—黄沙河大桥，起止断面Z15+395.69—Z18+888.54（Z26—Z57，河长3 492.85 m，集水面积4 275 km2）。

2.4 堤防主要工程优化

2.4.1 河流冲刷深度和堤脚护根基础埋深。堤基在河流长期冲蚀、淘蚀下是否稳定，是堤防工程安全稳定的关键因素。勘察场地发现：左岸堤防基本远离直接冲刷岸，右岸部分冲刷岸堤防已因基础被冲蚀而坍塌，如图1所示。因此，在充分考虑河流最大冲刷深度和堤基各岩土层性能的条件下，确定堤基埋深宜大于河流最大冲刷深度。

通过分析勘探试验资料，治理河段堤基土分为两层：上部持力层一般为粉土、中粗砂、砾砂，层厚1.0～3.5 m，下卧层多为圆砾、卵石。粉土允许不冲刷流速[V]=0.65～0.70 m/s，砂层允许不冲刷流速[V]=0.70～0.75 m/s，圆砾、砾砂允许不冲刷流速[V]=1.0～1.2 m/s，卵石允许不冲刷流速[V]=1.2～1.5 m/s。

根据调查，汉江右岸河流凹岸的冲刷深度一般为2.0～2.5 m，最大不超过3.0 m，建议凹岸（冲刷岸）堤脚护根基础埋深≥3.0 m，凸岸堤脚护根基础埋深≥2.0 m。

2.4.2 堤防渗透稳定优化。从勘探试验资料来看，汉江右岸堤基土层以粗粒土为主，渗透系数[k]大于1.75×10-2 cm/s，属强透水层，允许水力坡降[i]=0.10～0.12，堤防高度按6.0 m考虑，堤基宽度一般应大于25 m，堤内行洪时内外水位差一般不会大于2 m，堤基存在渗透破坏的可能，但是，当堤脚护根基础埋深≥2.0 m时，堤基产生渗透破坏的可能性很小。

漾家河堤基土层以粗粒土为主，渗透系数[k]大于6×10-3 cm/s，属中等～强透水层，允许水力坡降[i]=0.10～0.12，堤防高度按6.0 m考虑，堤基宽度按20 m左右考虑，堤内行洪时内外水位差一般不大于2.0 m，当堤脚护根基础埋深≥1.5 m时，堤基产生渗透破坏的可能性很小。

2.4.3 堤基土液化评价优化。勘察场地堤基土存在饱和砂土，根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB 50487—2008）附录P有关规定进行地震液化判别。初步判别，Ⅶ度地震时堤基砂土可能液化，按该规范P.0.4条，应采用标准贯入试验锤击数对堤基砂土层进行液化复判。液化判别公式为：

式中：[N63.5]为工程运用时，在当时地面下不同深度处的标准贯入实测锤击数;[Ncr]为液化判别标准贯入锤击数临界值，计算公式为：

式中：[N0]液化判别标准贯入锤击数基准值，勘察区[N0]取值8;[ρc]黏粒含量百分率，当[ρc]<3%，取3%。

按公式（1），分别对代表性钻孔各饱和砂土的标准贯入试验锤击数临界值进行计算，根据计算复判，堤基饱和砂土Ⅶ度地震时不会发生液化，详见表2。

2.5 堤防填筑料优化

通过调查，当地填筑料分为土料和砂砾料。砂砾料主要分布于汉右13+850—HL15+200段河堤附近河床漫滩，可开采厚度一般为2 m，其质量满足本工程需要，开采受河水、地下水影响较大，开采场地可选于勘察场地中部的河床漫滩，料场面积约20 hm2，储量约50万方，储量丰富，满足工程需要。根据本次勘察和地区经验，砂料相对密实度在0.65时，其抗剪强度黏聚力取0 kPa，内摩擦角可取25°，渗透系数可取6×10-3 cm/s，允许水力坡降可取0.1。砾石料相对密实度在0.65时，其抗剪强度黏聚力取0 kPa，内摩擦角可取30°，紧密密度为2.01 g/cm3，渗透系数可取6.0×10-3 cm/s，允许水力坡降可取0.15。

本段汉江右岸外侧一、二级阶地上分布大量土料，土以粉质黏土为主，根据本次勘察取样素土击实试验报告以及工程经验，该土料最优含水率为17.4%，最大干密度为1.77 g/cm3，其性质可满足本工程需要。建议选择元山村砖厂一带二级阶地作为土料场，场地较平整，储量充足，开采运输条件较好，最近运距可按2 km考虑。填筑土料的压实度为0.93时，其渗透系数为1.7-4.6×10-5 cm/s;抗剪强度为20 kPa，内摩擦角为23°。

3 结语

①据调查，汉江河段凹岸的冲刷深度一般为2.0～2.5 m，最大不超过3.0 m，建议堤防护根基础埋深河流冲刷岸≥3.0 m，堆积岸≥2.0 m。根据现有勘察试验资料分析，在设计洪水位运行情况下，堤基土层存在渗透破坏危险，当汉江右岸堤防护根深度≥2.0 m时，产生渗透破坏的可能性很小。漾家河上口河流的冲刷深度一般为1.0～1.5 m，最大不超过2.0 m，建议堤脚护根基础埋深≥2.0 m。

②堤基砂层、粉土层及素填土，土质松散～稍密，建议采取碾压处理。

③勘察区附近分布有白云岩石料场，岩质较硬，可作为本工程的砌石料。

④当地填筑料分为土料和砂砾料。砂砾料主要分布于汉右13+850—HL15+200段河堤附近河床漫滩，可开采厚度一般为2 m，其质量可满足本工程需要。建议施工时，对选定的土料、砂砾料进行取樣分析，提供施工所需参数。对堤基砂土、圆砾、卵石层进行野外容重、含水率测定及渗透试验，校核堤基土的物理及渗透性指标。

参考文献：

[1]李淑珍.基于生态景观理念的河道治理与城市防洪工程设计：以额敏县城市防洪景观工程为例[J].水利水电技术，2019（2）：133-137.

[2]罗斌.关于当前城市河道防洪工程建设的问题探讨[J].农业科技与信息，2019（9）：102-103.

[3]贾振球.生态护坡技术在城市防洪工程中的运用[J].智能城市，2019（4）：135-136.

[4]胡少文.九江市柴桑区城市防洪综合治理工程浅析[J].黑龙江水利科技，2020（7）：111-113.

[5]李小兵，帖亚俊.安河凤县段河道防洪工程建设现状及治理措施探析[J].地下水2021（1）：232，248.