山洪溝治理工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

何秉順， 黃先龍， 張雙艷

（1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，100038，北京；2.全國(guó)山洪災(zāi)害防治項(xiàng)目管理辦公室，100038，北京；3.國(guó)家防汛抗旱總指揮部辦公室，100053，北京；4.陜西省防汛抗旱總指揮部辦公室，710004，西安）

2011年4月，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議研究討論通過(guò)了《全國(guó)中小河流治理和病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固、山洪地質(zhì)災(zāi)害防御和綜合治理總體規(guī)劃》（以下簡(jiǎn)稱《總體規(guī)劃》）?！犊傮w規(guī)劃》提出按先重點(diǎn)后一般的原則，安排各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）在近期完成1 650條重點(diǎn)山洪溝的治理任務(wù)。在《總體規(guī)劃》出臺(tái)之前，2006年國(guó)務(wù)院批復(fù)的 《全國(guó)山洪災(zāi)害防治規(guī)劃》、2010年國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于切實(shí)加強(qiáng)中小河流治理和山洪地質(zhì)災(zāi)害防治的若干意見(jiàn)》（國(guó)發(fā)〔2010〕31 號(hào)）、2011 年中央 1 號(hào)文件都提出要加快實(shí)施重點(diǎn)山洪溝治理工程。

目前，我國(guó)正在大規(guī)模開(kāi)展山洪災(zāi)害防治縣級(jí)非工程措施項(xiàng)目，計(jì)劃用3年時(shí)間，初步建立覆蓋2 058個(gè)縣的山洪災(zāi)害防治區(qū)的非工程措施體系。此外，按照《總體規(guī)劃》，還將對(duì)流域面積200 km2以下，危害嚴(yán)重，且難以實(shí)施搬遷避讓的1 650條山洪溝沿岸村落、城鎮(zhèn)等居民區(qū)，采取防護(hù)和抗沖等工程措施，有效保護(hù)人員安全，減少房屋等資產(chǎn)損失，初步構(gòu)建起我國(guó)工程措施和非工程措施相結(jié)合的山洪災(zāi)害防治體系，全面提高山洪災(zāi)害防御能力。大規(guī)模的山洪溝治理工程即將啟動(dòng)，本文初步總結(jié)了國(guó)內(nèi)外山洪溝治理工程技術(shù)進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)山洪溝治理工程實(shí)施范圍，設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，山洪溝治理與中小河流治理、水土保持工程的區(qū)別與聯(lián)系作了初步探討，提出了山洪溝治理工程設(shè)計(jì)原則、各種工程措施布置原則、山洪溝治理的各種工程措施技術(shù)要求，以期對(duì)將來(lái)的山洪溝治理工程設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見(jiàn)和有關(guān)行業(yè)規(guī)范編制及修訂起到拋磚引玉的作用。

一、國(guó)內(nèi)外山洪溝治理工程技術(shù)

1.國(guó)內(nèi)有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)

目前，我國(guó)還沒(méi)有專門針對(duì)山洪溝治理工程的設(shè)計(jì)指導(dǎo)文件，有關(guān)山洪溝治理工程的條文分布在《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50805—2012）和部分水土保持工程規(guī)范中。如 《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50805—2012）規(guī)定了山洪溝治理工程的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)山洪溝治理工程中常見(jiàn)的跌水陡坡、谷坊、排洪渠等技術(shù)要求作了規(guī)定。《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范溝壑治理技術(shù)》（GB/T 16453.3—1996）中的有關(guān)條文也可用于山洪溝治理工程?！兜谭拦こ淘O(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286—1998）為山洪溝治理工程中的堤防和護(hù)岸設(shè)計(jì)提供了借鑒參考。

但是，上述幾個(gè)規(guī)范各自的側(cè)重點(diǎn)不同，《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50805—2012）側(cè)重于城市防洪工程，主要用于防治洪水、澇水和潮水危害?！端帘３志C合治理技術(shù)規(guī)范 溝壑治理技術(shù)》（GB/T 16453.3—1996）側(cè)重于溝壑治理，用于指導(dǎo)黃土高原等地區(qū)溝壑的水土保持工程建設(shè)。 《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286—1998）則側(cè)重于河流堤防工程堤身、堤基設(shè)計(jì)、堤岸防護(hù)等。

2.國(guó)外山洪溝治理技術(shù)發(fā)展

日本是溪溝洪水、滑坡、泥石流等山洪災(zāi)害頻繁的國(guó)家，也是水土流失嚴(yán)重的國(guó)家。日本根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不斷采用新技術(shù)、新方法進(jìn)行山洪災(zāi)害和水土流失的治理，積累了一些成功經(jīng)驗(yàn)。為防治山洪泥石流災(zāi)害，日本正在積極推進(jìn)砂防設(shè)施、防治滑坡設(shè)施和防治陡坡崩塌設(shè)施的工程建設(shè)，綜合考慮生態(tài)與景觀建設(shè)，制定并完善了《日本國(guó)河川砂防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。日本的砂防工程有治坡工程、攔沙壩工程、溪流保護(hù)工程、防治滑坡設(shè)施（集水井工程、排水鉆井工程、防滑樁工程等）、防治陡坡面崩塌設(shè)施（擋土墻工程、錨固工程等）、防治雪崩設(shè)施（預(yù)防欄工程、防護(hù)欄工程等）六大類。

歐盟于2002年制定了 《山洪防治 導(dǎo) 則 》（Guidelines on Flash Flood Prevention and Mitigation），與我國(guó)類似，也提出了非工程措施為主、非工程措施和工程措施相結(jié)合的山洪災(zāi)害防治思路。工程措施中，強(qiáng)調(diào)在小流域上游、中游、下游采用不同的工程措施。在小流域上游集雨區(qū)，采用水土保持措施，恢復(fù)植被，目的是減少?zèng)_刷、減小洪峰流量。在中游陡坡區(qū)，通過(guò)修建谷坊、木質(zhì)或石質(zhì)跌水，保護(hù)河道減少?zèng)_刷破壞；有條件采用塘壩、小滯洪區(qū)等措施減小洪峰流量、延長(zhǎng)洪水過(guò)程。在溝口采用堤防、護(hù)岸等防護(hù)措施。在整個(gè)小流域治理中，注重采用生態(tài)保護(hù)措施，達(dá)到防洪與生態(tài)保護(hù)的和諧統(tǒng)一。

二、山洪溝治理有關(guān)問(wèn)題探討

1.山洪溝治理范圍

山洪災(zāi)害是指由于降雨在山丘區(qū)引發(fā)的洪水及由山洪誘發(fā)的泥石流、滑坡等對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成損失的災(zāi)害。本治理工程所指的山洪是山丘區(qū)小流域由降雨引起的突發(fā)性、暴漲暴落的地表徑流，泥石流為由降雨引起的山洪誘發(fā)的泥石流，滑坡為由降雨引起的山洪誘發(fā)的滑坡?？紤]到國(guó)土資源部門已開(kāi)展細(xì)致的調(diào)查并制定了泥石流、滑坡治理規(guī)劃，因此建議山洪溝治理的對(duì)象為流域面積原則上小于200 km2的小流域，以溪溝洪水防治為主，兼顧由降雨誘發(fā)的泥石流和滑坡治理，但不作為重點(diǎn)考慮。

山洪溝治理工程希望投入有限的資金，通過(guò)實(shí)施工程措施，有效提高受溪溝洪水威脅的集鎮(zhèn)的防洪標(biāo)準(zhǔn)和抗沖防護(hù)能力，與已建設(shè)的山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)和群測(cè)群防體系一道，形成相對(duì)完善的山洪災(zāi)害防治的工程措施與非工程措施體系。因此，山洪溝治理工程以保護(hù)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全為首要目標(biāo)，山洪溝治理工程措施應(yīng)主要布設(shè)在縣城、村鎮(zhèn)、人口密集居民點(diǎn)、重要基礎(chǔ)設(shè)施等處，項(xiàng)目實(shí)施后，發(fā)揮防洪減災(zāi)效益，實(shí)現(xiàn)切實(shí)提高重要保護(hù)對(duì)象的防洪標(biāo)準(zhǔn)及防沖能力的目標(biāo)。

2.山洪溝治理設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

1992年的《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》提出在保護(hù)區(qū)人口數(shù)小于20萬(wàn)的條件下，山洪溝設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期5年一遇～10年一遇；2010年舟曲特大山洪泥石流災(zāi)害發(fā)生后，同年9月水利部組織召開(kāi)了《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)山洪溝、泥石流溝設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)研討會(huì)，確定保護(hù)區(qū)人口小于20萬(wàn)，山洪溝治理設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為大于等于10年一遇，小于20年一遇，并將上述成果納入新版《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50805—2012）。 因此，建議重點(diǎn)山洪溝治理設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)一般按10年一遇，對(duì)于遭受洪災(zāi)損失大、影響嚴(yán)重的山洪溝和位于關(guān)鍵防護(hù)部位的抗沖設(shè)施可適當(dāng)提高治理標(biāo)準(zhǔn)，做到漫而不決，沖而不垮。

3.與中小河流治理、水土保持工程的區(qū)別和聯(lián)系

2010年水利部印發(fā)了《中小河流治理工程初步設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見(jiàn)》，對(duì)中小河流治理工程水文、工程地質(zhì)、治理方案與規(guī)模、工程布置等作了詳細(xì)規(guī)定，指導(dǎo)了各地中小河流治理工程。山洪溝與中小河流治理工程各種技術(shù)要求類似。但山洪溝流域面積為一般在200 km2以下，較中小河流流域面積小。另外山洪溝相比中小河流，具有比降大、流速快、沖擊力大的特點(diǎn)，因此山洪溝治理工程除采用中小河流治理的工程措施之外，還應(yīng)重視消能與防沖，重視河床固定與平穩(wěn)水流，有目的性地?cái)r擋從上游向下游流動(dòng)的巨石和林木。

此外，山洪溝治理與水土保持工程緊密聯(lián)系，在集雨區(qū)做好植樹(shù)造林等水土保持工作，可削減洪峰流量、減小洪水沖刷，山洪溝治理工程中使用的谷坊、攔擋壩等工程措施一般也在水土保持溝壑治理工程中有所應(yīng)用。通過(guò)長(zhǎng)期的水土保持治理，可達(dá)到山洪溝所在的小流域綜合治理的目標(biāo)。山洪溝治理工程則希望投入有限的資金，通過(guò)實(shí)施工程措施，有效提高河溝兩岸城鎮(zhèn)、集中居民點(diǎn)或重要設(shè)施的防洪標(biāo)準(zhǔn)，切實(shí)保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。相比小流域水土保持工程，山洪溝治理工程重在重要河段防洪標(biāo)準(zhǔn)的提高和消能防沖，重點(diǎn)不在全流域綜合治理。

三、山洪溝治理設(shè)計(jì)原則

1.總體治理原則

山洪的特點(diǎn)是洪水暴漲暴落、歷時(shí)短暫、水流速度快、沖刷力強(qiáng)、破壞力大。山洪溝治理主要是通過(guò)實(shí)施工程措施，有效提高河溝兩岸城鎮(zhèn)、集中居民點(diǎn)或重要設(shè)施的防洪標(biāo)準(zhǔn)，切實(shí)保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，最大限度地減輕災(zāi)害損失，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處。根據(jù)山洪的特點(diǎn)和治理的目的，確定山洪溝總體治理原則：山洪溝治理工程措施主要布設(shè)在縣城、村鎮(zhèn)、人口密集居民點(diǎn)、重要基礎(chǔ)設(shè)施等處，以治點(diǎn)為主，以護(hù)岸消能防沖為重點(diǎn)，根據(jù)山洪溝所在的地形、地質(zhì)條件，植被及溝壑發(fā)育情況，因地制宜，綜合治理，形成以護(hù)岸及堤防工程、截洪溝及排洪渠工程、溝道清淤疏浚工程、分洪道及排洪渠工程為主，必要的谷坊、格柵壩、陡坡、跌水、滯洪帶等措施為輔的綜合防治體系。

2.工程措施布置原則

山洪溝治理工程按照以下原則布置有關(guān)構(gòu)筑物：攔、蓄、避、通、護(hù)?！皵r”：在山洪溝的關(guān)鍵斷面攔截下泄物體，保持河床穩(wěn)定，保護(hù)下游重要設(shè)施（采用谷坊、格柵壩等措施）?！靶睢保豪蒙教?、洼地滯蓄洪水，削減洪峰?！氨堋保豪媒睾闇稀⑴藕榍仍O(shè)施，減少地表徑流危害；有條件的，可利用分洪道將洪水撇向城鎮(zhèn)或重要設(shè)施下游?！巴ā保翰捎煤拥朗杩Ｇ逭系却胧?，保持河道暢通，維持河道過(guò)流斷面?！白o(hù)”：加固或修建護(hù)岸、堤防等，保護(hù)重要設(shè)施及集中居民點(diǎn)。

3.注重生態(tài)的原則

山洪溝治理工程應(yīng)遵循自然規(guī)律，首先要達(dá)到設(shè)計(jì)的防洪標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)兼顧維護(hù)各類生物適宜棲息環(huán)境和生態(tài)景觀完整性的功能。岸坡防護(hù)設(shè)計(jì)除應(yīng)考慮傳統(tǒng)的技術(shù)要求外，還要兼顧生物棲息地加強(qiáng)和改善生態(tài)環(huán)境的需求，有條件時(shí)可引入一些具有較大的孔隙率和較強(qiáng)的透水性的結(jié)構(gòu)形式，以改善生物的生長(zhǎng)發(fā)育條件，如有植被的堆石、石籠、混凝土空心塊、生態(tài)磚、魚(yú)巢磚等。

四、山洪溝治理各工程措施技術(shù)要求

1.攔擋壩

山洪發(fā)生時(shí)，由于水流流速大，對(duì)河床造成強(qiáng)侵蝕或攜帶樹(shù)木、巨石流動(dòng)。為減輕水流攜帶物給下游重要設(shè)施造成的損害，需要采用攔擋工程保護(hù)河床及下游重要設(shè)施。山洪溝治理工程常見(jiàn)的攔擋壩有谷坊和柵格壩兩種。谷坊是在山洪溝上游修建的攔水截砂的低壩，其作用是防止溝床沖刷下切和溝岸坍塌，截留泥沙，固定溝床坡降。谷坊型式應(yīng)根據(jù)溝道地形、地質(zhì)、洪水、當(dāng)?shù)夭牧?、谷坊高度、谷坊失事后可能造成損失的程度等條件比選，可采用土石谷坊、砌石谷坊、鉛絲石籠谷坊、混凝土谷坊等。谷坊位置應(yīng)選在溝谷寬敞段下游窄口處，山洪溝道沖刷段較長(zhǎng)的，可順溝道由上到下設(shè)置多處谷坊。

格柵壩是攔擋壩的一種特殊形式，它可以采用圬工壩上留窄縫孔洞等形式，也可用鋼桿件或混凝土桿件組裝或安置。在圬工墩臺(tái)間亦可采用樁式或A字形三腳架式的樁林壩，還可采用鋼索網(wǎng)狀壩，它的主要作用是攔住大石塊或林木，而將洪水或泥流排出。

2.跌水和陡坡

當(dāng)截洪溝、排洪渠道通過(guò)地形高差較大的地段時(shí)，需要采用陡坡或跌水連接上下游渠道。陡坡實(shí)際上是急流槽，地形變化均勻。坡降在1∶4~1∶20范圍內(nèi)修建陡坡比跌水經(jīng)濟(jì)，特別在地下水位較高的地段施工較方便。當(dāng)坡度大于1∶4時(shí)采用跌水為宜，可以避免深挖高填。跌水跌差小于或等于5 m時(shí)，可采用單級(jí)跌水；跌水跌差大于5 m、或采用單級(jí)跌水不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采用多級(jí)跌水。多級(jí)跌水可根據(jù)地形地質(zhì)條件，采用連續(xù)或不連續(xù)的形式。

3.堤防與護(hù)岸

在山洪溝兩岸有居民或重要建筑物時(shí)，為防止山洪沖刷破壞，宜沿岸修筑護(hù)岸工程。對(duì)受山洪嚴(yán)重威脅的村鎮(zhèn)或重要設(shè)施宜結(jié)合護(hù)岸工程適當(dāng)修建堤防保護(hù)。護(hù)岸工程原則上應(yīng)采取平順護(hù)岸形式，并與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，安全實(shí)用，便于維護(hù)，生態(tài)親水。山洪沖擊力大、破壞性強(qiáng)，對(duì)崩岸、塌岸、迎溜頂沖、淘刷嚴(yán)重的溝道岸坡，應(yīng)采用堅(jiān)固耐用的剛性護(hù)岸工程。受地形條件或兩岸建筑物限制時(shí)可采用墻式護(hù)岸；溝道相對(duì)開(kāi)闊、地形條件較好的山洪溝護(hù)岸宜優(yōu)先選用坡式護(hù)岸。

堤防工程原則上以原有堤防除險(xiǎn)加固為主，參照《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286—1998）規(guī)定執(zhí)行。對(duì)新建堤防，應(yīng)根據(jù)山洪溝泄洪要求，經(jīng)過(guò)比選，合理選定堤線和堤距布置，并根據(jù)山洪溝行洪斷面、地形地質(zhì)條件、當(dāng)?shù)夭牧弦约罢嫉厍闆r，合理確定堤防結(jié)構(gòu)形式。對(duì)人口密集區(qū)、溝道兩岸地形狹窄、已建建筑物限制等沒(méi)有條件布置土堤的地段，可采用防洪墻等形式；溝道兩岸地形有條件時(shí)，可采用土堤形式。

4.溝道整治

對(duì)依山而建、受山坡地表徑流危害的城鎮(zhèn)、集中居民點(diǎn)、重要設(shè)施等，需修建截洪溝、排洪溝渠，將坡面地表徑流引入溝道排泄。對(duì)溝道內(nèi)淤積的泥沙、亂石、雜物和人為卡口進(jìn)行清理疏挖，提高溝道泄洪能力。重點(diǎn)在城鎮(zhèn)河段清除河道行洪障礙，確保溝道泄洪暢通。疏浚、擴(kuò)挖的淤積物、棄渣等應(yīng)堆放在距溝道有一定距離的低洼處，嚴(yán)禁人為設(shè)障。截洪溝、排洪渠應(yīng)盡量利用坡面原有溝埂、天然溝道，其斷面大小應(yīng)滿足排洪量的要求。在經(jīng)過(guò)重要位置或彎道凹岸、跌水等沖刷強(qiáng)烈地帶，需考慮必要的護(hù)砌措施。

五、結(jié) 語(yǔ)

本文依據(jù)國(guó)內(nèi)外在山洪溝治理工程中的探索與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，初步提出了山洪溝治理工程設(shè)計(jì)原則和各種工程措施的技術(shù)要求，結(jié)論如下：

①山洪溝治理工程措施主要布設(shè)在縣城、村鎮(zhèn)、人口密集居民點(diǎn)、重要基礎(chǔ)設(shè)施等處，以治點(diǎn)為主，以護(hù)岸消能防沖為重點(diǎn)，根據(jù)山洪溝所在的地形、地質(zhì)條件，植被及溝壑發(fā)育情況，因地制宜，綜合治理，形成以護(hù)岸及堤防工程、截洪溝及排洪渠工程、溝道清淤疏浚工程、分洪道及排洪渠工程為主，必要的谷坊、格柵壩、陡坡、跌水、滯洪帶等措施為輔的綜合防治體系。

②根據(jù)山洪的特點(diǎn)，提出山洪溝治理工程措施布置5字原則：攔、蓄、避、通、護(hù)。在溝道不同部位采取不同的工程措施，以達(dá)到水流控導(dǎo)與水動(dòng)力消減的目標(biāo)。

③山洪溝治理工程與中小河流治理和水土保持工程既有區(qū)別又有聯(lián)系。山洪溝治理工程除了采用中小河流治理的工程措施之外，還應(yīng)重視消能與防沖，重視河床固定與平穩(wěn)水流，有目的地?cái)r擋從上游向下游流動(dòng)的巨石和林木。山洪溝治理與水土保持工程緊密聯(lián)系，水土保持工程中常用的工程措施在山洪溝治理工程中有所應(yīng)用，但山洪溝治理工程重在重要河段防洪標(biāo)準(zhǔn)和防沖能力的提高，重點(diǎn)不在整個(gè)小流域水土保持的綜合治理。

[1]國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì).全國(guó)中小河流治理和病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固、山洪地質(zhì)災(zāi)害防御和綜合治理總體規(guī)劃[R].2011.

[2]水利部,國(guó)土資源部,中國(guó)氣象局,建設(shè)部,國(guó)家環(huán)保總局.全國(guó)山洪災(zāi)害防治規(guī)劃[R].2006.

[3]城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ 50—92）[S].1993.

[4]水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范 溝壑治理技術(shù)（GB/T16453.3—1996）[S].1996.

[5]堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50286—98）[S].1998.

[6]日本國(guó)建設(shè)省河川局.日本國(guó)河川砂防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[R].2001.

[7]城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB/T 50805—2012）[S].1993.

[8]水利部.中小河流治理工程初步設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見(jiàn)[R].2010.