水利水電工程師對于小流域截導(dǎo)洪工程設(shè)計(jì)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(yán)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(fù)式斷面，底寬3～4m，邊坡1：1，深4～5m不等。河道內(nèi)雜草叢生，部分河段灘地種植農(nóng)作物，局部河段由于無序取土及農(nóng)業(yè)活動等致使邊坡陡直、河底坑洼的現(xiàn)象。

2.地質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)用地38.37ha，人均11m2，確定縣城防洪標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)一次實(shí)施，相應(yīng)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(dǎo)排，解決縣城西北部洪水的威脅。具體布置：結(jié)合城市總體規(guī)劃和外環(huán)路建設(shè)，工程布置于規(guī)劃城市范圍外緣、外環(huán)路外側(cè)防護(hù)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(dǎo)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(shè)置落差建筑物3座，結(jié)合落差建筑物和橋梁共設(shè)置6處防沖措施，防止河道過度下切，橋梁處防護(hù)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(jìn)行封堵，封堵結(jié)構(gòu)采用梯形斷面，6處封堵結(jié)構(gòu)臨水側(cè)采取漿砌石防護(hù)措施，防護(hù)長度為現(xiàn)狀溝上開口線兩側(cè)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(shè)計(jì)

5.1導(dǎo)洪溝縱橫斷設(shè)計(jì)

河道設(shè)計(jì)縱坡以現(xiàn)狀地面高程和各支溝溝底高程為基礎(chǔ)，以設(shè)計(jì)水面線控制，同時，結(jié)合上下游河道現(xiàn)狀河底縱坡進(jìn)行調(diào)整。上游溝道現(xiàn)狀南北高差達(dá)80.0m，平均縱坡16.7‰，沖刷下切嚴(yán)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(hù)投資，綜合上下游河道縱坡及斷面沖刷狀況，綜合確定設(shè)計(jì)縱坡不陡于10‰。設(shè)計(jì)橫斷面采用梯形斷面，設(shè)計(jì)底寬4m～6m，邊坡1∶2.2。

5.2封堵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新建導(dǎo)洪溝交叉斷面下游的支溝封堵是導(dǎo)洪工程成敗的關(guān)鍵，結(jié)合城市建設(shè)和工程棄土，對原界溝各支溝與導(dǎo)洪溝交叉斷面下游溝道進(jìn)行封堵，城區(qū)雨水排除由市政建設(shè)分段就近排入河道解決。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274-2001)及地質(zhì)情況，封堵結(jié)構(gòu)斷面型式為梯形，頂高程至設(shè)計(jì)洪水位以上0.7m，頂寬6.0m，內(nèi)外邊坡均為1∶2.2?；A(chǔ)清理至現(xiàn)狀溝底以下1.0m，并碾壓密實(shí);與現(xiàn)狀溝道岸坡銜接應(yīng)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(hù)措施，防護(hù)長度按現(xiàn)狀溝道上開口線向兩側(cè)各延伸不少于5.0m，防護(hù)總長度121.3m。

5.3關(guān)鍵河段防護(hù)設(shè)計(jì)

按照“近遠(yuǎn)結(jié)合、分期實(shí)施”原則，考慮山區(qū)河流特點(diǎn)，降低投資僅對關(guān)鍵河段進(jìn)行防護(hù)以固定河勢，防止河床過度沖刷下切。結(jié)合縱斷設(shè)計(jì)和陡坡、橋梁等建筑物設(shè)置防護(hù)結(jié)構(gòu)，共布置6處防沖措施，間距為250～700m不等，待經(jīng)歷若干次洪水檢驗(yàn)后，酌情采取相應(yīng)防護(hù)措施。橋梁處均采用適應(yīng)地基變形能力好的鋼絲石籠防護(hù)結(jié)構(gòu)，防護(hù)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(hù)長度20～35m不等，共計(jì)110m。鋼絲石籠防護(hù)結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)要點(diǎn)

6.1工程標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)一次實(shí)施。

6.2形成完整的防洪體系

工程主要任務(wù)是解決縣城西北部的防洪問題，對下游河道按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行治理，從而提高縣城整體防洪標(biāo)準(zhǔn)。工程措施設(shè)計(jì)中，考慮兩岸保護(hù)對象的不同進(jìn)行分別設(shè)防，左側(cè)為縣城，按主堤設(shè)計(jì);右側(cè)為農(nóng)田，按洪水不出槽控制，為超標(biāo)準(zhǔn)洪水預(yù)留通道。

6.3高效利用土地

工程布置于外環(huán)路外側(cè)防護(hù)林帶中，設(shè)計(jì)洪水位以上岸坡可適當(dāng)植樹成為防護(hù)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(yīng)分段排入現(xiàn)有河道。工程設(shè)計(jì)時考慮承泄城區(qū)雨水，為城區(qū)排水建設(shè)留有余地。隨著社會經(jīng)濟(jì)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(dāng)?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(dǎo)洪工程設(shè)計(jì)中的新思路，可供類似工程參考和借鑒。

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