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万松河小流域综合治理防洪工程措施研究

2015-11-11李韩笑

东北水利水电 2015年1期
关键词:河段防洪洪水

李韩笑

(中水珠江规划勘测设计有限公司,广东 广州510610)

1 流域概况

万松河流域位于惠东县西部,为西枝江二级支流,梁化河的一级支流,流域集水面积78 km2,河长28.9 km,河道平均坡降0.076%。

万松河上游分两源:右源黄果沥,左源万松沥。两源于大岭镇白沙布村高桥汇合后至大岭镇广汕公路坑口桥称坑口沥,坑口桥以下至茗教村黄竹沥分流口称黄竹沥,分流口后,主流沿茗教村往西流,汇入梁化河分流河道(现已被阻断)后注入西枝江;另一支流往南流经池竹村出口流入西枝江。

2 防洪现状及问题

2.1 防洪现状

万松河两岸现状基本不设防,受上游水土流失影响,中游自坑口桥以上的坑口沥、黄果沥和万松河,原本峡窄的河道被泥沙淤积阻塞,且两岸竹林茂盛,两岸遇大雨必淹。坑口桥至池竹村出口河段,则受干流西枝江洪水倒灌,影响较为严重。若遇集中强降雨,则受外江洪水顶托影响,坑口桥以下河段两岸将受淹。

2.2 存在问题

1)天然河道行洪能力不足。万松河全河段或被淤泥淤积抬高,或被竹林占据河道,河道行洪能力大大受限,遇暴雨时,洪水漫溢成灾。

2)灌溉水陂雍水阻洪。遇强降雨时,河道行洪断面狭小加之水陂雍水,使水陂以上洪水向河道两岸漫溢成灾。

3)沿河两岸没有堤防工程。上游汇合口以下河段地势较低,每遇暴雨及外江较大洪水时,由于没有堤防工程,受外江洪水倒灌顶托影响,两岸受灾严重。受万松水陂阻水影响,由万松河左支流域内汇集的山洪在无堤防防护的情况下,一路向下漫溢,使大岭镇西北区成灾。

3 防护对象及防洪标准

该工程主要防护对象为大岭镇镇政府所在地的城镇和东莞(惠州)产业转移工业园及流域内的中小学。该工业园用地规模16.96 km2,园区总就业人口10.5万人,预计该产业转移工业园招商引资工作完成后,引入企业800多家,年产值达400亿元。

水唇沥和青河沥左岸主要保护的是乡村和农田。

根据流域具体情况,参考GB/50201—1994《防洪标准》制定本流域综合治理堤防工程防洪标准如下:

1)大岭镇、东莞(惠州)产业转移工业园防护区防洪标准取20年一遇洪水;

2)青河沥、水唇沥左岸乡村、农田防洪标准取10年一遇洪水;

3)其它设施、零星居民点以防冲保护为主,不设防洪标准。

4 防洪治理措施

4.1 方案初拟

根据洪灾分布情况,防洪方案总体规划主要以保护大岭镇及结合产业园规划范围进行布置。

4.1.1 防洪方案初步拟定

方案1:河道整治。仅进行河道整治,对河道进行清淤清障、疏浚和护岸,拆除阻水建筑物,部分河段裁弯取直。需整治河道长度2 040.8 m。

方案2:河道整治+池竹村出口修拦河闸坝。在方案1基础上,在池竹村北面的小山山脚与万松河对岸的山脚缩窄河段,距池竹村万松河出口1.85 km处修建拦河坝,坝长约250 m,并在河道处新建1座只出不进的拦河闸(拍门型式)。

方案3:河道整治+池竹村出口修拦河闸坝+万松水陂陂头削减2 m建闸。在方案2基础上,将万松水陂陂头削减2 m,并安装2 m高的翻板闸门。

方案4:河道整治+池竹村出口修拦河闸坝+万松水陂陂头削减2 m建闸+建堤(堤距支流20 m,其它30 m)。在方案3基础上,修建堤防工程。根据断面流速最大不超过2 m3/s的原则,初步拟定堤距。右支流黄果沥、左支万松沥河段堤距(堤脚距离,下同)初拟为20 m,坑口沥、黄竹沥、水唇沥、青河沥河段堤距初拟为30 m。

方案5:河道整治+池竹村出口修拦河闸坝+万松水陂陂头削减2 m建闸+建堤(堤距支流40 m,其它50 m)。与方案4的区别仅是对堤距进行了调整。支流堤防堤距调整为40 m,其他河段堤距调整为50 m。

4.1.2 堤防工程具体布置

防洪保护区分为3个区:白沙布区、下坝区、万松大岭镇区。其中大岭镇区防护区是镇政治经济中心所在地。3个防护区均采用修筑堤防防护,堤防工程配合产业园景观休闲考虑,建成堤路结合的型式。

1)白沙布区堤段。该堤段西自水唇沥梁化河出口接山体始,向东沿产业园规划的河道向东至水唇沥莞惠高速后,沿水唇沥、青河沥对局部河段适当进行河道裁弯取直,至青河沥与池竹沥分流口,再沿万松河主河道至黄果沥、万松沥汇合口后,沿黄果沥向上游至松山下村接其山头闭合结束。

2)下坝区堤段。该堤段由黄果沥左岸六角楼村接山体始,沿黄果沥向下游至黄果沥与万松沥汇合口后,再沿万松沥右岸向上游至老屋下村接山体闭合结束。

3)万松、大岭镇区堤段。该堤段上自白田仔接山体沿万松河左岸向下游至黄果沥与万松沥汇合口后,再沿万松河主河道经局部河段裁弯取直至后沥仔接红山山脚闭合结束。

4.2 方案比较和选定

4.2.1 方案比较步骤

1)对各河段代表断面进行整治前后水位的比较,确定河道整治是否合理可行。

2)对前4个方案进行比较,以确定防洪所采用的工程措施。其中包括:方案1,2比较,以确定是否需要修建拦河坝;方案2,3比较,以确定万松水陂陂头上游水位是否需要降低;方案3,4比较,以确定是否需要建堤对防护对象进行保护。

3)对方案4,5比较,以确定堤防的堤距宽度。

4.2.2 方案比较

根据各方案防洪措施布置情况,采用网河不稳定流数学模型推算了各方案设计洪水水面线,成果见表1。

1)整治前后比较

在防洪方面,最简单易行、易见成效,且成本较低的整治措施首推河道整治。万松河河道整治前后各河段代表断面水位对比,见表2。

由表2可知,对于做了整治的河段(万松河上游左支河段(彭)、右支河段(白)、中游坑口沥、黄竹沥河段(坑)),其上下游代表断面20年一遇的洪水水位在整治后均有所降低,最大降幅0.21 m,最小降幅0.01 m。因此,采取河道整治的措施进行防洪是有效的。在采取其他防洪工程措施之前,先对河段进行整治是必要的,合理可行的。

表1 各方案的设计洪水水面线成果表

表2 河道整治后各河段水位与现状天然水位比较表

2)是否修建拦河闸坝的比较

通过方案2与方案1比较,在进行河道整治的同时,拟在池竹出口建拦河闸坝,在汛期挡外江洪水,在枯期可以排涝。方案1,2各河段水位成果见表1,流量分配成果,见表3。对于万松河干流(彭、坑、水、梁)河段,在万松水陂以下河段,全程水位下降,建拦河坝后河段水位下降明显,最大降幅1.35 m。

由表3可知,池竹出口在不建拦河坝时,在遭遇内、外20年一遇洪水时,会从西枝江倒灌入流量1 045 m3/s,从青河分走流量851 m3/(s81.4%),从水唇沥、青河沥分走流量194 m3/s(18.6%);上游来水流量409 m3/s,从青河分走流量0 m3/s(0%),从水唇沥、青河沥分走流量409 m3/s(100%)。由于下游洪水顶托,在抬高全河段的水位同时,加重了沿岸地区的洪涝灾害损失。

表3 建拦河闸坝前后各河段流量分配对比表

当池竹出口建拦河坝时,在遭遇内、外20年一遇洪水时,可以减少倒灌流量1 045 m3/s。在上游来水流量409 m3/s时,青河分流流量164 m3/s(40.1%),水唇沥、青河沥分流流量245 m3/s(59.9%)。

综上,在万松河池竹出口处建拦河坝后,汛期万松水陂以下河段水位均明显降低;在发生设计洪水时,可有效拦挡外洪水倒灌。因此,在池竹出口建拦河坝是必要的、合理可行的。

3)万松水陂是否降低的比较

方案3与方案2在万松水陂以上河段的差别是,在修建翻板闸门后,陂头高程降低了2 m,20年一遇的陂上断面洪水水位也随之降低2 m(最大降幅),陂头以上离陂头最远的(0.8 km)断面的洪水水位也降低了1.96 m(最小降幅)。

综上,通过方案1与方案3的两两比较,可以确定采用河道整治+建拦河闸坝+削陂建闸的工程措施是必要的,且合理可行的。

4)是否修建堤防的比较

虽然通过河道整治和在池竹出口修建拦河闸坝可以明显降低洪水水位,减轻洪涝灾害,但下游河段两岸仍有大部分防护地区受淹,仍不能彻底解除洪水对两岸的威胁。为有效保护惠莞产业转移园园区、万松村、大岭镇区免受洪水威胁,采取在万松河两岸修建堤防等有效的防洪措施是非常必要的。

5)堤线堤距宽度比较(方案4与方案5比较)

水面线比较:①干流(彭、坑、水、梁)各河段(彭、坑、水为建堤河段)和上游右支河段(1白2+845~2白0+000),方案4水位比方案5水位增高,前者增幅为0.00~0.64 m,后者增幅为0.45~0.57 m。可见堤距加宽,水位会降低。②池竹出口河段(1泵3+087~1泵0+000)和青河河段(1青6+410~1青0+000)方案4与方案5、方案3水位相差不大,可视为建堤前后该河段水面线基本不变。

投资比较:从堤线长度、工程投资和占地补偿投资方面对方案4和方案5进行比较。比较过程中,由于不同堤距情况下堤高和工程量相差不大,按同一堤型进行比较,仅对堤线长度不同估算不同投资。最终比较结果,见表4。

表4 不同堤距情况下的投资比较表

从表4可知,方案5比方案4投资减少98.07万元。考虑到堤距加宽后,堤顶高程会有所降低,投资减少会更多些,从投资角度考虑,推荐方案5。

综上,从水面线方面分析,方案5较方案4建堤后抬高水位的幅度小。从投资方面比较,方案5优于方案4。故推荐方案5,即河道整治+上游出口修拦河闸坝+万松陂陂头削减2 m建闸+建堤(堤距支流40 m,其它50 m)。

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