王奇锋

（天水市水利水电勘测设计研究院有限公司，甘肃 天水 741000）

0 引言

山洪灾害来势猛、成灾快、历时短、范围小而散，易造成人员伤亡。针对易发山洪地区，应研究和制定山洪灾害防治总体规划和对策措施，最大限度地减少山洪灾害导致的人员伤亡和财产损失。山洪治理首先应对山洪沟进行综合治理，提高沟道防洪能力，可有效减少大量塌岸带来的损失，减轻沟道险情，提高山洪灾害防治水平，促进人与自然和谐共处。本文以张家川县马关镇窦家沟山洪沟防洪治理工程为对象，剖析其防洪治理设计方案与措施。

1 工程建设背景

窦家沟是清水河右岸一级支流，发源于庄浪县雷神庙山，控制流域面积145km2，主沟道长约32km，沟道平均比降为11.45‰。沟道两岸为村庄、耕地，沿沟有县道通过，工程区沿线大多数无任何防洪工程，已建堤防11 段2.64km，由于资金短缺等诸多原因，没有形成完整的防洪体系，使现有堤防不能很好发挥防洪作用；很多险段无任何防护措施，洪水严重威胁当地村民生命和财产。

根据《水利部办公厅关于印发2020年度山洪灾害防治项目建设工作要求的通知》（办防函发【2019】1281号）文件、《重点山洪沟防洪治理项目建设指导意见》精神，在认真总结张家川县防洪减灾体系现状的基础上，深入研究分析当前防洪减灾存在的突出薄弱环节，完善防洪减灾体系的总体思路，提出了张家川县马关镇窦家沟山洪沟防洪治理方案，对窦家沟的险工险段先期进行治理规划。工程建设主要以区内窦家沟沟道洪水灾害的治理为主，对直接威胁城镇、集中居民点、基础设施安全，且难以实施搬迁避让的山洪沟进行治理，并以保障人民群众生命财产安全为首要目标。治导线布置与河势流向相适应，直线河段堤线尽量与洪水的主流线相平行，弯曲河段采取大弯就势、小弯取直的原则，防止侵占河道；充分利用现有工程，尽量考虑岸情，照顾滩地隶属关系，妥善处理好左右岸、上下游的关系；恢复和改善生态环境相结合，实现统一治理的目标。

2 沟道现状及防洪能力

窦家沟上河村段、窦家沟小庄村段有防洪措施，由于资金短缺等诸多原因，没有形成完整的防洪体系，使现有堤防不能很好发挥防洪作用；很多险段无任何防护措施，如上豆村、西台村、马堡村等，多为砂壤土、砂砾石构成的岸坎，抗冲刷能力弱，防洪能力弱，一遇洪水，洪水侧向冲刷、淘蚀、浸泡坡脚，易发生土体坍塌现象，危及村民生命财产，毁坏村庄、耕地和道路以及其他基础设施，给当地村民造成巨大损失。

3 防洪沟治理方案设计

3.1 治理标准

根据《防洪标准》（GB 50201-2014）[1]、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2017）[2]、《堤防工程设计规范》（GB 50286-2013）[3]和《山洪沟防洪治理工程技术规范》（SL/T778-2019）[4]之规定，防护区人口＜20 万人，防护区耕地＜30万亩，确定防护区等级为乡村Ⅳ等，堤防工程级别为5级，设计洪水标准10年一遇。10年一遇水面线计算成果见表1。

表1 马关镇各沟段10年一遇水面线计算成果

3.2 工程规模

根据窦家沟的沟道特性和治理现状，该次治理主要对未治理危险段、防洪体系不完善段进行设计，共计保护人口2325人、耕地377.1亩、道路及基础设施，治理沟长4.29km，新建堤防4.5km；沟道清淤疏浚3.42km[5]。

3.3 堤防设计

3.3.1 堤顶高程

按照“堤顶高程=设计洪水位+堤顶超高（Y）”确定。堤顶超高（Y）计算值见表2所示。

表2 堤顶超高计算成果表

堤防工程安全加高值按《堤防工程设计规范》（GB 50286-2013）规定，根据堤防级别和防浪要求确定，设计堤防均不允许越浪，相应5 级堤防安全加高值为0.5m。

3.3.2 堤防基础埋深

该次设计采用《堤防工程设计规范》（GB 50286-2013）中平顺护岸冲刷深度计算公式，对工程区河段按设计洪水进行冲刷深度计算。平顺护岸冲刷深度计算公式：

式中：hS——局部冲刷深度，m；

H0——冲刷处的水深，m；

Ucp——近岸垂线平均流速，m/s；

Uc——泥沙的启动流速，m/s；

n——与防护岸坡在平面上的形状有关，该次设计取n=0.25。

该次设计依据治理段洪水流势及工程布置情况，选取若干典型断面，结合设计洪水水面线计算结果，按上式计算各断面在水流平行堤岸情况下堤防临水侧坡脚处的冲刷深度。计算参数及计算结果见表3所示。

表3 冲刷深度计算成果

依照冲刷深度计算结果，窦家沟各段落局部冲刷深度计算值在0.57~1.21m。依据工程地质条件，考虑计算公式的局限性，并考虑一定的安全余地，窦家沟各段落最终确定堤防设计基础埋深为1.0~1.5m。

3.3.3 堤防断面设计

该次设计根据当地已建堤防及沟道实际现状，依据计算结果，堤防高3.0~4.95m，鉴于堤高较小，新建堤防断面均为碾压砂砾石梯形断面堤防，堤防均为仰斜式，采用C15 细粒混凝土砌块石而成，堤顶宽3.0m，护坡迎水坡坡比1∶0.5，背水坡坡比1∶0.2，基础底宽0.9m，墙趾宽0.3m、高0.5m。堤高在4m以上堤防设置排水孔，为Ф 50mmPVC 管，呈梅花型（2m×2m）布置，背水侧端口设反滤包。堤防要求块石抗压强度不小于300kg/cm2，抗冻胀系数不小于F200。防洪堤每10m设一道伸缩缝，采用高密度闭孔聚乙烯泡沫板，缝宽2cm。堤建成后应及时对基坑进行回填及堤后填土，夯填部分要求相对密度不应小于0.6。

3.4 沟道清淤疏浚设计

沟道清淤疏浚共计9 段3.42km。沟宽为12～33m，由于沟道坡降较缓，沟道蜿蜒曲折，淤积严重，不满足沟道安全行洪的要求，需要进行沟道清淤疏浚处理，因势利导，并应与堤防、环境保护等相结合。根据现场测量及水力计算资料，清理宽度12~33m 左右，清理厚度0~1m，平均清理厚度0.4m，共清理36295m3，疏挖段的进、出口应与原沟道渐变平顺连接。

4 结束语

张家川县马关镇窦家沟山洪沟通过综合防洪治理，可有效减少大量塌岸带来的损失，减轻沟道险情，进一步提高沟道防洪能力，消除山洪隐患，不仅改善了沿岸人居环境及生态环境，提高区域绿化空间，更为当地群众实现青山绿水美丽田园，构筑河畅水清岸绿美景，巩固拓展脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接奠定坚实基础。经过对设计方案的分析论证，该工程具备建设条件，技术可靠，经济合理，效益显著，建议尽早开工建设。