郜軍輝

（中國市政工程西北設(shè)計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

蘭州新區(qū)于2010年由甘肅省、蘭州市共同設(shè)立，并于2012年升格為國家新區(qū)，成為西北地區(qū)第一個、全國第五個國家級新區(qū)[1]。蘭州新區(qū)的戰(zhàn)略定位：西北地區(qū)經(jīng)濟重要增長極、國家重要產(chǎn)業(yè)基地、向西開放的戰(zhàn)略平臺及承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)。規(guī)劃至2020年，蘭州新區(qū)城市人口規(guī)模60萬人，GDP達1000億元；至2030年，城市人口規(guī)模100萬人，GDP達2700億元[2]。對于新規(guī)劃的百萬人口的重要城市，防洪與排澇安全至關(guān)重要。蘭州新區(qū)自開建至今已滿7年，新區(qū)內(nèi)部防洪系統(tǒng)、雨水系統(tǒng)部分工程已開建或建成。但是時至今日，防洪和雨水系統(tǒng)下游排泄通道未打通。根據(jù)蘭州新區(qū)雨水規(guī)劃，新區(qū)北部的飛地產(chǎn)業(yè)組團（機場北）、石化產(chǎn)業(yè)組團、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)組團和綜合服務(wù)功能組團的雨水通過新建的雨水中通道和東排洪渠通過水阜河匯入黃河。相關(guān)機構(gòu)在未調(diào)查研究蘭州新區(qū)雨洪水主要排泄通道的情況下，將新區(qū)雨洪水下游主要通道確定為新區(qū)東南部的水阜河，筆者認為存在一定問題。本文從蘭州新區(qū)所處秦王川盆地的地形和地質(zhì)條件兩個方面，對蘭州新區(qū)歷史雨洪水排泄通道進行分析研究。

1 蘭州新區(qū)地形地質(zhì)條件研究現(xiàn)狀

蘭州新區(qū)位于蘭州市西北的秦王川盆地。秦王川盆地離蘭州市城區(qū)約60 km，盆地南北長約42 km，東西寬10～14 km，面積約504 km2。盆地地勢由北向南傾斜，海拔高程1850～2150 m，地面坡度為1/80～1/100[3]。由于引大入秦工程的建設(shè)，秦王川盆地被開發(fā)成大型灌區(qū)，國內(nèi)學(xué)者對秦王川盆地展開了相關(guān)研究。比如袁道陽等人對秦王川盆地的形成和演化特征進行了初步研究，判斷盆地應(yīng)該形成于第三紀，中更新世晚期受東西兩側(cè)邊界斷裂的擠壓逆沖而形成一個斷陷盆地[4]。梁小峰對秦王川盆地1977—2011年土地覆被變化進行了研究，在研究的時間區(qū)間內(nèi)，秦王川盆地砂田的面積縮小，從1977年的41876.9 hm2減少至2011年的3742.38 hm2；水澆地的分布范圍一直擴大，從1977年的1384.87 hm2擴大到2011年的32829.66 hm2[5]。王文焰等人對秦王川盆地雙層土壤結(jié)構(gòu)的滲透特性進行了研究，并對砂層在黃土中的阻水作用和界面處的臨界含水量k進行了測定[6]。王文焰等人對秦王川地區(qū)土壤水分運動參數(shù)及相關(guān)性進行了研究[7]。朱中華對秦王川南部灌區(qū)的地下水動態(tài)進行了研究分析，得出盆地南部地下水的主要補給來源為盆地北部山區(qū)基巖裂隙水、溝谷潛流、盆地降雨入滲和灌溉水入滲四類，盆地內(nèi)潛水大體由北向南運動[8]。

2 蘭州新區(qū)歷史洪水調(diào)查情況

圖1為秦王川盆地地形分析圖，為蘭州新區(qū)規(guī)劃范圍。左側(cè)線為四眼井沙溝現(xiàn)狀溝道，四眼井沙溝自賈家灣出山后，現(xiàn)狀溝道明顯，至劉家井村溝道消失。右側(cè)線為正路沙溝，正路沙溝沿石廟峽—正路鄉(xiāng)—沙河井—甘露池分布，現(xiàn)狀溝道明顯，至甘露池后溝道消失。根據(jù)調(diào)查，秦王川盆地洪水主要來源于盆地北部山洪溝道和東西兩側(cè)坡面匯流，主要溝道為四眼井沙溝和正路沙溝。根據(jù)歷史洪水調(diào)查，四眼井沙溝曾經(jīng)多次發(fā)生洪水，洪水淹沒區(qū)最遠至劉家井村下游約9 km處的龍西村處。正路沙溝在甘露池村處曾調(diào)查到洪水漫流，至東二干渠前消失。新區(qū)西南部中川機場處調(diào)查到地表漫流洪水，其來自史喇溝內(nèi)洪水，淹沒兔墩子村、西槽村等處。

圖1 蘭州新區(qū)地形影像圖

3 基于蘭州新區(qū)地形條件的雨洪水出路分析

蘭州新區(qū)所處的秦王川盆地東、西、南三面黃土丘陵區(qū)高出盆地40～60 m。盆地地形自北向南傾斜，自然地面坡降約1%，盆地南北向高程介于2300～1890 m。盆地中部斷續(xù)分布有三個南北向展布、長數(shù)千米、寬0.5～2 km、高出平原5～20 m的第三系基巖山梁，分別為東古山村—金家廟村—郁家窯村、黃茨灘—秦川鎮(zhèn)—華家井村—中川村—周家莊—陳家梁村西側(cè)、東小川村—四墩子村—山字墩村。黃茨灘—秦川鎮(zhèn)—華家井村—中川村—周家莊—陳家梁村西側(cè)為盆地南北主要山梁，將盆地大體分為東、西兩個南北向平原，使盆地東西向地形整體呈現(xiàn)W形。

東側(cè)平原東西寬2～7 km，地面東西向為單側(cè)坡，由西側(cè)向東側(cè)臨山側(cè)傾斜，東西向地面坡度約3‰。在臨山側(cè)形成向南部發(fā)育有相對低于平原區(qū)約3 m的寬淺溝谷，寬度200～500 m。溝谷具體走向為東川村—六墩子村—四墩子村—羅圈灣村—山字墩村—陳家梁村東側(cè)—方家坡村東側(cè)—蘆井水村，溝谷在羅圈灣村處連接龔巴川入口，在山字墩村處連接水阜川入口，末端至蘆井水村。西側(cè)平原東西寬2～9 km，向南部發(fā)育有相對低于平原區(qū)3～6 m的寬淺溝谷，寬度200～600 m。寬淺溝谷位于西側(cè)平原中間，由東西側(cè)向中間傾斜，東西向地面坡度約2%。溝谷具體走向為紅井漕村—振興村—紅星村—廖家槽村—兔墩子村—方家坡村—蘆井水村。東西側(cè)平原寬淺溝谷最終匯合于盆地西南側(cè)的蘆井水村處。蘆井水村位于盆地西南部，為黃河一級支流李麻沙溝的入口。

因此根據(jù)秦王川盆地地形條件分析，盆地周邊溝道及其內(nèi)因暴雨產(chǎn)生的雨洪水地表徑流，必然沿地表漫流匯入東西兩條溝谷，除東部溝谷部分地表徑流流入龔巴川、水阜川以外，其余地表徑流均將匯于蘆井水村處，通過李麻沙溝匯入黃河。這與調(diào)查到的四眼井沙溝內(nèi)地表徑流沿西側(cè)溝谷漫流至龍西村基本一致。

4 基于蘭州新區(qū)地質(zhì)條件的洪水出路分析

蘭州新區(qū)所在的秦王川盆地，沖洪積礫石層厚36～59 m，其上覆薄層次生黃土。秦王川盆地的地勢由北東向南西方向傾斜，盆地底部為第三系河湖相和山麓相的碎屑堆積物，厚達400～500 m，以泥質(zhì)砂巖、砂礫巖和泥巖為主，上部為晚更新世（Q3）沖洪積礫石層。

圖2～圖4是秦王川盆地東西向三條地質(zhì)測繪圖[9]。圖2為秦王川盆地北部炮臺村—石門溝村地質(zhì)剖面，圖3為盆地中部陳家井村—下華家井—四墩村—鏵尖村地質(zhì)剖面，圖4為盆地南部深溝村—馬家山村—陳家梁村—陳家井村（龔巴川）地質(zhì)剖面。根據(jù)圖2和圖3，盆地東西兩側(cè)泥巖層明顯下凹后形成兩個凹槽，凹槽內(nèi)充填有深厚礫石，凹槽內(nèi)礫石層厚度約20～40 m，兩個凹槽中間分隔泥巖層寬度 3～4 km，厚度 20～40 m。根據(jù)圖 4，盆地東西兩側(cè)也形成兩個凹槽，兩個凹槽中間分隔泥巖層寬度不足1 km，厚度約10 m，凹槽兩側(cè)充填礫石層相互貫通。

圖2 盆地北部地質(zhì)剖面圖

圖3 盆地中部地質(zhì)剖面圖

圖4 盆地南部地質(zhì)剖面圖

根據(jù)勘察，秦王川盆地東西兩側(cè)凹槽內(nèi)充填的礫石分選性和磨圓度較好，表明凹槽內(nèi)充填礫石為經(jīng)過較長距離的搬運堆積而成[4]。由于盆地為干旱盆地，附近無經(jīng)常性地表徑流，但地層中存在著Ⅰ～Ⅲ級沖洪積階地，階地二元結(jié)構(gòu)清晰，推測盆地東西兩側(cè)凹槽為兩條古河道[4]。東側(cè)古河道北端入口為天?？h松山鄉(xiāng)的松山灘[9]，南端出口為秦王川盆地西南部蘆井水村—李麻沙溝；西側(cè)古河道始于四眼井沙溝，南端出口為蘆井水村—李麻沙溝，東西古河道通過李麻沙溝連接黃河。古河道位置與盆地東西兩個溝谷位置大致相同。

東部古河道大致沿甘露池村—五墩子村—方家坡村—蘆井水村一線，地下水的埋深由北部漫水灘村處的20 m，至南部五墩村處加深至50 m以上。再向南又逐漸變淺，至中川村處約35 m。西部古河道大約沿雙龍泉村—下古山村—陳家井村—西槽村—蘆井水村一線，在陳家井村以北，地下水埋深18～47 m，由北向南逐漸加深。在陳家井村以南，地下水埋深達3～37 m，由北向南變淺，至南部蘆井水村處溢出地表。

因此根據(jù)秦王川盆地地質(zhì)條件，盆地東西兩側(cè)分布有兩條古河道，河道內(nèi)充填厚層礫石，砂礫石層滲透系數(shù)20～45 m/d，其表層僅有薄層次生黃土覆蓋層，盆地周邊山洪及盆地內(nèi)降雨形成的地表徑流在漫流過程中極易下滲，由地表徑流轉(zhuǎn)變成地下徑流，地下徑流匯集于東西兩側(cè)古河道，古河道在盆地西南側(cè)蘆井水村處溢出地表，轉(zhuǎn)變?yōu)榈乇韽搅骱笸ㄟ^李麻沙溝匯入黃河。

5 結(jié) 語

（1）蘭州新區(qū)所在的秦王川盆地地形自北向南傾斜，南北向的黃茨灘—陳家梁村山梁將盆地劃分為東西兩個平原區(qū)，在東西平原區(qū)各有一條明顯的寬淺溝谷，使盆地東西向地形呈現(xiàn)W形。東西兩條溝谷最終在盆地西南部蘆井水村處交匯。盆地及周邊丘陵區(qū)因暴雨產(chǎn)生地表經(jīng)流時，必然沿地表漫流匯入東西兩條溝谷，并最終匯于蘆井水村處，通過李麻沙溝匯入黃河。

（2）蘭州新區(qū)所在的秦王川盆地東西兩側(cè)分布有兩條古河道，河道內(nèi)充填厚層礫石，盆地周邊山洪及盆地內(nèi)降雨形成的地表徑流在漫流過程中極易下滲，由地表徑流轉(zhuǎn)變成地下徑流，地下徑流通過東西兩側(cè)古河道在盆地西南側(cè)蘆井水村處溢出地表，轉(zhuǎn)變?yōu)榈乇韽搅骱笸ㄟ^李麻沙溝匯入黃河。

（3）蘭州新區(qū)將防洪與雨水系統(tǒng)下游主要通道確定為新區(qū)東南部的水阜河，與秦王川盆地歷史雨洪水出路不相符。這種調(diào)整勢必加大下游水阜河排泄洪水壓力，而李麻沙溝原始排洪斷面在規(guī)劃調(diào)整后將被嚴重壓縮，很有可能會導(dǎo)致蘭州新區(qū)排水不暢現(xiàn)象的產(chǎn)生。