淺析延安市洛川縣界子河廂西堡段治理措施

白雪梅，張 蕊

(渭南市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，陜西 渭南 714000)

1 工程概況

洛川縣界子河為北洛河左岸一級(jí)支流，發(fā)源于洛川縣東北的黃龍山區(qū)，流域最高點(diǎn)為界牌梁，海拔高程1 474 m。界子河為洛川縣與富縣的界河，上游河道又稱廂寺河，納入?yún)羌液雍屯跫液雍蠓Q為界子河，由西北向東南流經(jīng)洛川的菩提鄉(xiāng)、史家灣、廂寺林場(chǎng)、廟灘、桑家溝等村，于廟溝有吳家河匯入，廂西堡村有王家河匯入，向下游流經(jīng)榆林河、沼泥河、界子河、張家洼等村后，在富縣的峪口村匯入北洛河，全流域面積575 km2，河道長(zhǎng)度47 km，河道平均比降8.2‰。

界子河廂西堡段位于該河道上游，治理段總長(zhǎng)5.45 km，河道比降3‰～6‰。該河段現(xiàn)狀局部有漿砌石砌筑的田坎，但多數(shù)已水毀、滑塌破損嚴(yán)重，大部分河段無(wú)防護(hù)工程，天然黃土岸坎坍塌嚴(yán)重。為保障治理河段沿岸2 300畝耕地及下游取水泵站等安全，建設(shè)本工程是十分必要的。

按照陜西省中小河流治理有關(guān)文件安排，界子河廂西堡段河道治理的目的是護(hù)灘固槽，按照穩(wěn)定主槽、保護(hù)河灘的原則進(jìn)行河槽整治，對(duì)河岸護(hù)岸護(hù)根，從而約束洪水，減少岸坡淘刷；工程布局盡量減少對(duì)河灘已有樹木的損毀，治理后河段設(shè)計(jì)流速基本控制在3 m/s的生態(tài)流速內(nèi)。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 區(qū)域地質(zhì)

工程所在區(qū)域地貌單元屬洛川高原溝壑地貌，主要特征是塬溝分明,支離破碎,傾斜度比較平緩,但受集水切割比較嚴(yán)重,溝頭發(fā)育活躍,溝深坡陡,川道窄狹,第四紀(jì)的黃土巖層最厚,廣泛覆蓋于縣內(nèi)的老巖層之上,表層以新土為主,老黃土次之,地帶性黑壚土尚有殘存,河谷川道還有裸露的基巖。

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2015)，工程區(qū)50年超越概率10%的地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g,相應(yīng)的地震基本烈度為VI度。

2.2 工程地質(zhì)

界子河擬治理段河道沿線地層巖性主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積層。第四系全新統(tǒng)沖洪積層具二元結(jié)構(gòu)，上部為黃土，厚度一般1.5～2.0 m；下部為沖洪積砂卵石層，結(jié)構(gòu)稍密，成分主要為砂巖，結(jié)構(gòu)稍密～中密，一般粒徑30～50 mm, 最大粒徑100 mm，分布厚度1.0～5.0 m。河道沉積多為塊狀巖石碎屑，多具次圓狀，結(jié)構(gòu)松散～中密，分選差。

河道邊坡土體天然密度為1.58～1.79 g/cm3，垂直滲透系數(shù)平均2.78×10-5cm/s，水平滲透系數(shù)平均4.00×10-5cm/s，為弱透水。地基土承載力特征值：粉質(zhì)粘土fak=130 KPa；卵石fak=260 KPa。

3 工程規(guī)模

3.1 設(shè)計(jì)整治流量

界子河廂西堡段治理段流域大部為黃土林區(qū)，植被良好，對(duì)洪水的攔蓄作用較強(qiáng)，發(fā)生大洪水的幾率較小，從河道現(xiàn)狀斷面來(lái)看，大多呈矩形，底寬4～8.75 m，深0.90～2.0 m，斷面較小，加之河道兩岸均為耕地，河道治理以“護(hù)灘固槽，穩(wěn)定河勢(shì)”為原則，根據(jù)平灘流量并結(jié)合洪水分析確定界子河廂西堡段設(shè)計(jì)整治流量。

依據(jù)實(shí)測(cè)現(xiàn)狀河道斷面，采用曼寧公式計(jì)算現(xiàn)狀斷面的平灘流量，并對(duì)現(xiàn)狀斷面平灘流量進(jìn)行流量分級(jí)，見表1。

表1 界子河廂西堡治理段河段平灘流量分級(jí)表

從平灘流量分級(jí)來(lái)看，現(xiàn)狀河道平灘流量在6.1～75.5 m3/s之間，其中55%的平灘流量小于15 m3/s，故本次界子河廂西堡治理段設(shè)計(jì)整治流量取用15 m3/s。

3.2 河道特性及河道演變分析

界子河擬治理段河道長(zhǎng)度5.45 km，河道走向總體上從東北流向西南，較順直，2+900～3+800、4+800～5+000連續(xù)小彎道較多。河道斷面為單一U型，口寬4.0～20 m，河床平均比降5.8‰。0+000～2+000段兩岸為一級(jí)階地，2+000～5+450段左岸為土石山體，右岸為一級(jí)階地。河岸為黃土，河床為淤泥、卵石，河槽內(nèi)灌木、雜草叢生。

據(jù)調(diào)查，界子河中上游為地下河道，兩岸林木茂密，植被良好，洪水峰型一般略胖，河槽縱向比降0.58%，比降緩，洪水流速?。粡牡刭|(zhì)條件看，河床卵石上覆淤積土厚0.5～2.0 m，河床基巖埋深最淺0.8 m，最深處3.0 m，因而多年來(lái)，河床縱向以淤積為主，沖刷較小。

河道兩岸坡主要為黃土層，抗沖刷能力較差，但兩岸灌木叢生，加之河道左岸多靠山體，因而河勢(shì)基本穩(wěn)定，橫斷面亦無(wú)較大變化。

3.3 工程總體布局

工程總體布局原則不改變天然河道走向，起止點(diǎn)與現(xiàn)狀河道順接，對(duì)河槽岸坎通過(guò)整修后護(hù)岸、護(hù)根，護(hù)岸平順圓滑，確保洪水流向與河岸平行，以有效防止河岸根部沖刷破壞，防止河岸坍塌。河岸線局部與橋梁交錯(cuò)段，與橋墩順接；岸線彎道隨彎就彎；左岸靠山體段維持現(xiàn)狀。

3.4 深泓線

現(xiàn)狀河道由于0+700～0+900河底比降平緩，壅水嚴(yán)重。為了行洪暢通，本設(shè)計(jì)對(duì)0+700～1+100段疏浚河底，疏浚比降0.55%。其余段維持現(xiàn)狀河底。

設(shè)計(jì)河槽橫斷面分別按照矩形、梯形兩種方案，從岸坡穩(wěn)定、造價(jià)、施工、占地及管理運(yùn)行等方面進(jìn)行比較，推薦選用矩形斷面。設(shè)計(jì)底寬不小于6 m。

3.5 設(shè)計(jì)水面線

本設(shè)計(jì)采用能量守恒方程分析現(xiàn)狀河道及治理后河道水面線，現(xiàn)狀河床糙率取用0.040，治理后河道糙率取0.035。經(jīng)計(jì)算，在設(shè)計(jì)流量為15 m3/s時(shí)，現(xiàn)狀河道水深一般為0.98～2.02 m，0+100～1+900河岸線低于水面線，水面高于河岸0.21～0.96 m，1+900～5+450河岸線高于水面線，水面低于河岸0.27～1.36 m，現(xiàn)狀河道平均流速0.21～2.35 m/s；河道治理后水深一般為0.7～1.48 m，水面幾乎不出槽，平均流速1.29～2.96 m/s。

4 河道護(hù)岸

4.1 平面布置

工程平面布置基本維持現(xiàn)狀河道走向從東北流向西南，護(hù)岸工程沿現(xiàn)狀岸坎線布置，岸線彎道段設(shè)圓弧段與上下游順接，岸頂高程維持現(xiàn)狀。

4.2 沖刷深度及護(hù)岸基礎(chǔ)埋深

現(xiàn)狀河床沿線地層自上而下分別為淤泥、卵石、砂巖，按照河床顆粒組成、過(guò)水?dāng)嗝妗⒁约捌矫嫘螒B(tài)，分別在平順段、頂沖段選擇計(jì)算斷面，分?jǐn)嗝孢M(jìn)行沖刷深度計(jì)算。

經(jīng)計(jì)算，0+000～0+100段河槽沖刷深度為0.93～1.15 m，0+100～0+500段沖刷深度為1.15～1.35 m，0+500之后段沖刷深度為0.95～0.20 m。本次治理段沖刷深度綜合取1.0 m；設(shè)計(jì)護(hù)岸基礎(chǔ)深度不小于1.0 m。

4.3 護(hù)岸頂高程

本河道治理原則為“護(hù)灘固槽，穩(wěn)定河勢(shì)”，設(shè)計(jì)護(hù)岸頂高程按照現(xiàn)狀岸頂灘面高程確定。

4.4 護(hù)岸型式

本著“防沖不防淹”的河道治理原則，治理工程主要承擔(dān)穩(wěn)固河槽、控制河勢(shì)任務(wù)。設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)狀河岸以整修、防護(hù)為主，護(hù)岸型式主要從經(jīng)濟(jì)適用、便于施工、減少占地、管理方便等方面綜合比較選取(見表1)。

治理段河岸高度大部分為2.0 m左右，以4+500斷面作為代表斷面，護(hù)岸型式選擇分別擬定三種方案，各方案分述如下：

方案一：格賓擋墻。岸坡采用格賓擋墻砌護(hù)，砌護(hù)頂高程為現(xiàn)狀岸頂，頂寬100 cm，護(hù)坡高200 cm。護(hù)腳采用格賓籠石，籠石單塊尺寸100×100×200 cm；墻背采用300 g/m2無(wú)紡?fù)凉げ肌?/p>

方案二：預(yù)制階梯式生態(tài)擋墻。采用預(yù)制階梯式生態(tài)框，堆積高度200 cm，護(hù)岸結(jié)構(gòu)從外到內(nèi)依次為：生態(tài)框，300 g/m2無(wú)紡?fù)凉げ?，碎石回填；護(hù)腳采用格賓籠石，籠石單塊尺寸100×100×200 cm。

表1 護(hù)岸型式選擇比較表(每延米)

通過(guò)上述方案比較，設(shè)計(jì)護(hù)岸型式采用格賓擋墻砌護(hù)，擋墻頂高程與現(xiàn)狀岸頂一致，頂寬100 cm，擋墻高200～300 cm。擋墻采用格賓籠石分層錯(cuò)臺(tái)搭砌，錯(cuò)臺(tái)寬50 cm，每層高100 cm，格賓籠石規(guī)格為200×100×100 cm、150×100×100 cm、100×100×100 cm；設(shè)計(jì)沿墻背鋪設(shè)300 g/m2無(wú)紡?fù)凉げ?，以防止墻背填土在洪水退落時(shí)帶入格賓擋墻，避免墻后地面產(chǎn)生不均勻沉降(見圖1)。

圖1 設(shè)計(jì)護(hù)岸圖

5 結(jié)語(yǔ)

界子河廂西堡段河道治理工程已于2019年底實(shí)施，經(jīng)過(guò)2020年、2021年汛期的行洪檢驗(yàn)，該段河道治理效果達(dá)到預(yù)期目的，說(shuō)明治理方案是可行的。通過(guò)對(duì)界子河廂西堡段河岸進(jìn)行護(hù)岸護(hù)根，約束了洪水，完善了該段河道防洪體系，大大減少了岸坡淘刷，確保河道岸邊居民生命財(cái)產(chǎn)安全，保護(hù)耕地2 300畝，保護(hù)下游取水泵站1座，防洪效益顯著。