水利水電工程師對于小流域截導洪工程設計分析

1.地形地貌

淶源縣盆地邊緣山區(qū)小流域位于縣城西北部，地形起伏，地面高程852～892m，北高南低，平均縱坡1/60。現(xiàn)狀各支溝東西向切割嚴重，植被較差，上段河道為“V形”斷面，邊坡1：1、深約5m;下段河道為復式斷面，底寬3～4m，邊坡1：1，深4～5m不等。河道內雜草叢生，部分河段灘地種植農作物，局部河段由于無序取土及農業(yè)活動等致使邊坡陡直、河底坑洼的現(xiàn)象。

2.地質條件

工程區(qū)地層巖性主要為第四系松散層：壤土(Q4)分布于表層，以粉土為主，含植物根系，層厚為0.5～0.7m。第四系上更新統(tǒng)中粉質壤土、粘土(Q3eol+pl)具氧化鐵染色，含云母、姜石、砂粒，層厚為1.1～6.3m。第四系中更新統(tǒng)卵石(土)(Q2al+pl)磨圓度較好，呈亞圓形，粒徑一般為2～15cm，占總質量的50%，粗砂、礫砂充填，最大揭露層厚為30.4m。工程區(qū)地下水埋藏較深(35m深度內未見地下水)，最大凍土深度為1.5m。地震基本烈度為Ⅶ度。

3.防洪標準及規(guī)模

根據(jù)縣城城市規(guī)劃，至規(guī)劃期末(2030年)，中心城區(qū)人口規(guī)模為32萬人，建設用地38.37ha，人均11m2，確定縣城防洪標準為50年一遇。鑒于工程地處縣城上游，洪水和汛后泥沙對縣城影響較大，工程按50年一遇標準一次實施，相應洪峰流量為11.4～28.6m3/s。

4.工程布置

為完善縣城防洪體系，將各溝洪水截流導排，解決縣城西北部洪水的威脅。具體布置：結合城市總體規(guī)劃和外環(huán)路建設，工程布置于規(guī)劃城市范圍外緣、外環(huán)路外側防護林帶中，沿外環(huán)路向西，依次截留各溝道洪水，最后匯入現(xiàn)狀河道。新開挖導洪溝，橫斷面型式為梯形;縱坡綜合現(xiàn)狀地面、各支溝溝底高程及上下游溝道現(xiàn)狀河底縱坡確定，設置落差建筑物3座，結合落差建筑物和橋梁共設置6處防沖措施，防止河道過度下切，橋梁處防護長度為其投影以外上、下游不少于5.0m。對支溝交叉斷面下游進行封堵，封堵結構采用梯形斷面，6處封堵結構臨水側采取漿砌石防護措施，防護長度為現(xiàn)狀溝上開口線兩側各延伸不少于5.0m，城區(qū)雨水由市政排水一并排除。

5.工程設計

5.1導洪溝縱橫斷設計

河道設計縱坡以現(xiàn)狀地面高程和各支溝溝底高程為基礎，以設計水面線控制，同時，結合上下游河道現(xiàn)狀河底縱坡進行調整。上游溝道現(xiàn)狀南北高差達80.0m，平均縱坡16.7‰，沖刷下切嚴重，斷面呈“V”字形;下游河道現(xiàn)狀河底平均縱坡為10‰，為“U”形斷面;河底為卵石，斷面型式趨于穩(wěn)定。為降低防護投資，綜合上下游河道縱坡及斷面沖刷狀況，綜合確定設計縱坡不陡于10‰。設計橫斷面采用梯形斷面，設計底寬4m～6m，邊坡1∶2.2。

5.2封堵結構設計

新建導洪溝交叉斷面下游的支溝封堵是導洪工程成敗的關鍵，結合城市建設和工程棄土，對原界溝各支溝與導洪溝交叉斷面下游溝道進行封堵，城區(qū)雨水排除由市政建設分段就近排入河道解決。根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》(SL274-2001)及地質情況，封堵結構斷面型式為梯形，頂高程至設計洪水位以上0.7m，頂寬6.0m，內外邊坡均為1∶2.2。基礎清理至現(xiàn)狀溝底以下1.0m，并碾壓密實;與現(xiàn)狀溝道岸坡銜接應削坡至緩于1∶2，按水平分層由低處開始逐層填筑碾壓。對支溝匯入口頂沖部位采取漿砌石防護措施，防護長度按現(xiàn)狀溝道上開口線向兩側各延伸不少于5.0m，防護總長度121.3m。

5.3關鍵河段防護設計

按照“近遠結合、分期實施”原則，考慮山區(qū)河流特點，降低投資僅對關鍵河段進行防護以固定河勢，防止河床過度沖刷下切。結合縱斷設計和陡坡、橋梁等建筑物設置防護結構，共布置6處防沖措施，間距為250～700m不等，待經歷若干次洪水檢驗后，酌情采取相應防護措施。橋梁處均采用適應地基變形能力好的鋼絲石籠防護結構，防護長度按橋梁投影以外上、下游不少于5.0m確定。局部河道防護長度20～35m不等，共計110m。鋼絲石籠防護結構由上至下依次為400mm厚高鍍鋅鋼絲石籠、100mm厚砂卵石墊層。

6.工程設計要點

6.1工程標準確定

考慮流域面積小，20年、50年洪水洪峰流量(分別為21.2m3/s、28.6m3/s)相差不大，且洪水和汛后泥沙對縣城影響較大，工程按50年一遇標準一次實施。

6.2形成完整的防洪體系

工程主要任務是解決縣城西北部的防洪問題，對下游河道按照設計標準進行治理，從而提高縣城整體防洪標準。工程措施設計中，考慮兩岸保護對象的不同進行分別設防，左側為縣城，按主堤設計;右側為農田，按洪水不出槽控制，為超標準洪水預留通道。

6.3高效利用土地

工程布置于外環(huán)路外側防護林帶中，設計洪水位以上岸坡可適當植樹成為防護林的一部分。

6.4城區(qū)排水問題

山區(qū)城市坡度較大，城區(qū)雨水排除壓力較大，應分段排入現(xiàn)有河道。工程設計時考慮承泄城區(qū)雨水，為城區(qū)排水建設留有余地。隨著社會經濟的加速發(fā)展，地方政府加大了中小流域河道治理的力度，當?shù)鼐用駥Ψ篮楸０蔡岢隽烁咭?，本文提出山區(qū)小流域截導洪工程設計中的新思路，可供類似工程參考和借鑒。

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