田家沙河防洪体系存在问题及治理措施

2023-07-31 11:48林军军
河南水利与南水北调 2023年6期
关键词:文殊田家沙河

林军军

(嘉峪关市峪泉水利站,甘肃 嘉峪关 735100)

1 田家沙河概况

文殊镇田家沙河位于嘉峪关市西南文殊镇境内,在讨赖河右岸和文殊山东北山前区域之间,汇流面积连片,防洪沟河道大致走向西南至东北,主要排泄文殊山南岔沟以及山前坡面集水,田家沙河无名沟汇入口控制断面以上流域面积6.69 km2,所有沟道洪水在田家沙河无名沟处汇集后途径团结村、冯家沟村排入讨赖河,讨赖河汇入口控制断面以上流域面积7.15 km2,河道总长8.16 km,平均比降48.70‰,保护乡镇1 个、行政村2个、自然村14个、人口2 700人,耕地593.33 hm2。

2 项目区洪痕情况

为保障田家沙河防洪治理科学准确因地设防、合理规划、对田家沙河洪水及其近期变化趋势进行了现场洪痕调查,选择田家沙河干流穿省道S305线涵洞、兰新铁路过洪涵洞、嘉文公路涵洞,东侧无名沟穿S305涵洞、兰新铁路涵洞。

田家沙河干流穿S305时涵洞为矩形,宽3 m,高2.10 m,穿兰新铁路涵洞时为矩形,宽3.10 m,高3.50 m。

东侧无名沟穿S305时涵洞为矩形,宽3 m,高1.80 m,穿兰新铁路涵洞时为矩形,宽1.70 m,高2 m。

东侧无名沟汇入田家沙河后穿嘉文公路,该处涵洞为矩形,宽3.60 m,高2.10 m,该涵洞右下角设管廊侵占了涵洞的过洪断面,管廊宽1.20 m,高0.90 m。

经调查,田家沙河省道以南河道内洪水痕迹显著,沿沟道深泓线宽窄变化,基本呈冲刷河床,冲深极小,深度2~17 cm,泄洪范围基本布满河床(调查河段河道宽度2.70~6.80 m),冲刷区和未冲刷区表层砂砾石表层截然不同,受沟谷岸坎影响,局部冲刷形成的光滑河床清晰可见。由此可以判断近两年该小流域有较大暴雨形成洪水下泄,局部冲刷痕迹清晰。至省道S305 线涵洞、铁路涵洞内洪痕明显,洞壁呈现水印痕,洪水穿涵洞过程中,泥浆在涵洞洞壁有明显痕迹,洪痕在涵洞进口处水深痕迹较高,洞中逐渐降低,在涵洞出口处最小,呈现堰流状水面线,且新旧洪痕有迹可寻,洞内外冲刷、淤积等不明显,各个涵洞进出口调查洪水痕迹高度及相应流量详见表1。

表1 田家沙河过公路铁路桥涵洪痕调查表

从表1 中可以得出:田家沙河干流过洪涵洞过洪流量为7.26 m3/s,东侧无名沟涵洞泄洪流量约为3.95 m3/s,汇流后穿嘉文公路涵洞流量为11.20 m3/s。综合判断自铁路涵洞建成以来,文殊山一带多次遇到较大暴雨形成洪水,但近几年洪水较多,故洪痕明显。结合相关调查及经验判断,处于祁连山区的各条洪水沟道狭窄区洪痕明显暴露冲刷痕迹,亦有堆积的洪积物,推断各洪沟产生的洪水不大,形成的洪峰量小,这也符合当地地形地貌特点。

3 田家沙河防洪体系现状

田家沙河自文殊山前煤路口及南岔两条支沟汇流后出单家口子,穿越S305 公路、兰新铁路,跨南干渠,经乡道过水路面进入主河道。主河道起点位于南干渠旁乡道北至讨赖河汇入口,总长度5.81 km,主河道起点以上沟道长约2.35 km。长期以来,当地政府和人民为了保护村庄和耕地安全,多方筹措资金对田家沙河进行过不同程度的治理,经现场调查统计,田家沙河沟道两岸合计修建浆砌石护岸1 857.30 m,修建混凝土护岸1 618.80 m,现有土质岸坡8 008.80 m,修建过水及交叉建筑物8 座。

4 田家沙河防洪体系存在的问题

4.1 防洪设施不完善,防洪体系不完整

现状沟道土质岸坡约占69%,抗冲刷能力低,抵御山洪灾害能力差,导致沟道主流迁徙摆动十分严重,两岸居民区和沟道沿线耕地、企业、道路、电力通信、电缆等基础设施被洪水侵害的程度逐年加大。

4.2 缺乏全面规划,防洪能力弱

现状沟道沿线历年来修建了断断续续的混凝土或浆砌石护岸,由于运行多年,年久失修,尤其是浆砌石护岸砂砾石基础经多年冲刷已掏空,多处岸坡悬空或坍塌,护岸卵石间砌筑砂浆大部分剥落,现有大部分浆砌石护岸已失去防洪能力。

4.3 局部纵坡比大,河床冲蚀下切

现状沟道纵坡较陡,洪水流速大,河床部分段落逐年冲蚀下切,导致主河槽不断摆动,沟道凸岸淤积、凹岸冲刷的现象比较严重,沟道河湾有下移发展趋势。

4.4 河道管理滞后,被迫河床改道

2015 年讨赖河安远沟至酒嘉分界线堤防治理后,国土空间规划中,对田家沙河排洪考虑不充分,在田家沙河排洪区域内修建工矿企业,导致主河槽被迫向东改道,改道后下游主河床内人为修建鱼塘、栽植树木、修建其他建筑物妨碍洪水安全排泄。

5 田家沙河防洪治理措施

5.1 项目选定与治理范围确定

按照2013 年10 月国家防汛抗旱总指挥部办公室发布的《重点山洪沟防洪治理项目建设指导意见》和《甘肃省山洪灾害防治项目实施方案(2021-2023年)》有关精神及规定。重点山洪沟防洪治理项目是指山洪灾害防治区内,以溪沟洪水灾害为主,直接威胁城镇、集中居民点、重要基础设施安全的,且难以实施搬迁避让的重点山洪沟,采取工程措施进行治理的项目。结合嘉峪关市周边沟道受暴雨灾害影响的频繁程度、居民区坐落等情况,选择嘉峪关市文殊镇的田家沙河作为此次防洪治理的沟道。其具体治理范围为:田家沙河南干渠旁乡道北至讨赖河汇入口段山洪沟道,治理段沟道长5.81 km。

5.2 治理措施

5.2.1治导线布置

工程治理段自田家沙河南干渠旁乡道北起,至沟道入讨赖河已建穿堤涵洞止,治理段沟道长5.81 km。沟道0+000~3+181段多年来修建了断断续续的防护工程,3+181~5+808 段除末端右岸修建了131.40 m 堤防外,其余段落没有防护工程。经现场调查分析,桩号0+000~3+181 段沟道两岸分布有文殊镇团结村几个村民小组村庄及耕地,另外还有文殊水利站、文殊镇高效农业示范园区、养殖场及木料加工厂等7 家企业,为了不占耕地或尽量少占耕地,该段防护工程治导线以现有建筑物为节点,基本沿现状沟道岸坎进行布设,治导线不做大的调整。桩号3+181~5+808 段现状河床蜿蜒曲折,河床没有沙堤防护,自上至下主河床逐渐散乱,加上管理不善,原有河床内随意修建鱼塘、经营性建筑物等,将主河床进行了改道,改变了原有河道的自然演变。为了减少洪水对两岸的危害,治导线以计算分析确定的治理河宽为依据,结合沟道现状对现状岸线进行了布置。另外,在治理段沟道桩号0+527.5、1+216.4、2+736.6、4+730处布设拦沙坎4 座,稳定河床,防止河床下切。主要建设内容:新建护岸4 496.40 m、堤防3 511.40 m,拆除重建护岸2 076.10 m,利用护岸1 400 m,改建跌水1 座、涵洞2 座、过水路面2 座,新建过水路面6 座、拦沙坎4 座,利用公路涵洞1 座、跨沟渡槽1 座,疏浚沟1 486 m。

5.2.2 主要建筑物形式

经技术经济比较,结合沟道现状岸坡情况及当地已建工程的经验,桩号0+000~3+945段沟道治理采用仰斜式护岸、C15细粒混凝土浆砌卵石护坡+C15细粒混凝土浆砌卵石护混凝土脚护砌(见图1:仰斜式护岸横断面图);桩号3+945~5+808段沟道治理采用梯形断面、C20混凝土现浇贴坡式护坡+C20混凝土现浇矩形护脚护砌(见图2:梯形横断面图)。

图1 仰斜式护岸横断面图

图2 梯形横断面图

5.2.2.1 新建护岸结构

新建护岸采用C15 细粒混凝土浆砌卵石仰斜式结构,护岸总高2.61~4.12 m,其中深泓线以上1.11~2.62 m,深泓线以下埋深1.50~2 m。护坡迎水面坡比1∶0.50,背水面坡比1∶0.35,顶厚0.40 m,护脚为C15 细粒混凝土浆砌卵石矩形结构,高0.50 m,宽1.12~1.35 m,趾宽0.40 m(见图1 仰斜式护岸横断面图)。护岸每隔5 m 设一道聚氯乙烯胶泥加聚乙烯闭孔板伸缩缝,护岸地基原土夯实,岸后夯填砂砾石,所填砂砾料必须分层洒水碾压夯实,相对密度不小于0.60。

5.2.2.2 新建堤防结构

新建堤防采用梯形断面、C20 混凝土现浇贴坡式护坡+C20 混凝土现浇矩形护脚结构。堤防总高2.64~3.47 m,其中深泓线以上1.14~1.97 m,深泓线以下埋深1.50~2 m。堤防顶宽3 m,护坡迎水面坡比1∶1.25,厚度0.20~0.25 m,堤防背水面坡比1∶1.50;护脚为C20 混凝土现浇矩形结构,宽0.80 m,高0.50 m(见图2梯形横断面图)。护坡及护脚每隔5 m 设一道聚氯乙烯胶泥加聚乙烯闭孔板伸缩缝,每m3混凝土添加0.90 kg聚丙烯纤维。堤后夯填砂砾石,所填砂砾料必须分层洒水碾压夯实,相对密度不小于0.60。

5.2.3 其他建筑物形式

5.2.3.1 跌水

将左岸桩号0+835、右岸桩号0+846 处现浆砌石跌水改建为C30钢筋混凝土现浇跌水,采用底流方式消能。跌水由急流槽和消力池段组成,全长25 m,跌差5 m,急流槽段长10 m,宽5.40 m,侧墙高1.50 m,底板及侧墙厚均为0.30 m;消力池长15 m,深1 m,底板及侧墙厚均为0.30 m。

5.2.3.2 涵洞

经复核,左岸桩号3+220.10~3+227.20处已建过水涵洞路面下现埋设6根DN1 000 mm 钢波纹管,过流能力不满足要求,需增设3 根同管径的管道才能满足过水要求;另外,沟道穿过赖河入河处河堤下现埋设2 根DN1 200 mm 混凝土管,过流能力不满足要求,需改建为C30 钢筋混凝土正方形双涵,整体现浇结构,涵洞尺寸为B×H=3.50 m×3.50 m,侧墙和顶板厚度为0.40 m,底板厚度为0.50 m。

5.2.3.3 过水路面

田家沙河治理段需要穿越数条田间道路,为了沟道两岸村民的交通方便,需要新建6 座过水路面、拆除重建2 座过水路面,过水路面采用现浇C20 混凝土结构,路面净宽3.50 m,厚0.20 m,垂直水流方向为梯形断面,底部与沟底同宽,边坡为1∶5,两侧各设1 m 深防冲齿墙,厚0.30 m。过水路面前后坡道与防洪岸坡连接处设现浇C20 混凝土挡墙,挡墙采用直墙型式,墙厚0.30 m,挡墙与护坡经锥坡连接。

5.2.3.4 拦沙坎

田家沙河沟道河床纵坡较陡,为防止洪水对沟道河床冲刷造成河床进一步下切,在冲刷严重位置段设拦沙坎,拦沙坎垂直水流方向布置,长度与沟道底部同宽,采用C25 混凝土现浇,截面尺寸为矩形,宽0.60 m,埋深2 m,拦沙坎顶与沟道地面齐平,下游侧顺水流方向5 m范围内铺设0.50 m厚格宾石笼护坦,护坦下铺设一层300 g/m2反滤土工布。

6 结语

该项目主要以修建护岸和堤防为主,通过守点固岸、防冲消能,按照“护、通、结”的原则进行防洪治理,“护”即加固或修建护岸等;“通”即对重点河段沟道出口清淤疏浚,畅通山洪出路;“结”即结合现状沟道河势,以现有建筑物为节点,布设工程治导线,达到不占耕地或尽量少占耕地的目的。建成后最大限度地保障文殊镇团结村、冯家沟村2 个行政村的14 个自然村(组)2 700 人、耕地593.33 hm2、以及文殊水利站、文殊镇高效农业示范园区、养殖场和木料加工厂等7 家企业人民群众生命财产安全。

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