卓家莊溝倒虹吸進(jìn)出口防洪安全設(shè)計(jì)

馬靜輝

（河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

1 工程現(xiàn)狀

卓家莊溝排水倒虹吸位于易縣卓家莊西800m，倒虹吸軸線與總干渠中心線正交于總干渠樁號416+177（累計(jì)樁號181+805）?？刂屏饔蛎娣e1.51km2，50年一遇設(shè)計(jì)洪水流量47m3/s，200年一遇校核洪水流量67m3/s。

卓家莊溝排水倒虹吸出口海漫段底高程60.98m，溝底高程62.0m，河溝兩岸地面高程68m。正對出口70m處為易水灌渠，現(xiàn)狀已廢棄。目前作為鄉(xiāng)間道路使用。路面頂高程67.5m，路下埋設(shè)混凝土涵管2根，管徑1m，易水灌渠向下150m處，排水溝已填埋，溝內(nèi)洪水由2根管徑0.8m的涵管排向下游，地表為百創(chuàng)集團(tuán)新建廠址，周邊設(shè)擋墻圈圍。河溝南側(cè)為卓家莊交通路，在百創(chuàng)集團(tuán)南側(cè)連接到省道S232。

總干渠工程建設(shè)后，不同程度改變了行洪河道的流勢和總干渠兩岸溝道及坡面洪澇水的自然流態(tài)，對局部地區(qū)產(chǎn)生洪水影響。地形變化，導(dǎo)致水位壅高對部分交叉斷面上游的耕地、村莊等產(chǎn)生了淹沒影響；還有部分渠段左岸排水出路難以解決，影響了下游河道沿岸村莊的防洪安全。

目前卓家莊溝下游溝道被擠壓侵占，已埋設(shè)的涵管，管道規(guī)模小，導(dǎo)致排水不暢，低洼地內(nèi)積水，水位壅高，造成標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)水位超出原設(shè)計(jì)水位，導(dǎo)致現(xiàn)狀左、右渠堤堤頂高程不滿足防洪要求。

2 方案比選

2.1 方案1

按50年洪水標(biāo)準(zhǔn)要求擴(kuò)建倒虹吸下游易水灌渠下涵管，按200年洪水標(biāo)準(zhǔn)要求將易水灌渠下挖至灘地高程66.0m； 灌渠以下洪水通道維持現(xiàn)狀條件不變，并以百創(chuàng)集團(tuán)圍墻下排水涵管進(jìn)口為控制斷面推算設(shè)計(jì)水位，根據(jù)推算水位在卓家莊溝倒虹吸進(jìn)出口修建擋墻與防洪堤連接，阻擋200年一遇洪水進(jìn)入總干渠。方案1具有占地少，工程量小，可操作性強(qiáng)。

2.2 方案2

疏通下游整個(gè)行洪通道，拆除原下游河溝上的圍墻、房屋等建筑物，恢復(fù)河溝原設(shè)計(jì)行洪能力。方案2雖然從根本上解決洪水入總干渠的隱患，但工程量成倍增加且需大量征地和拆遷廠房，實(shí)施比較困難。

綜合分析本工程推薦方案1。

3 設(shè)計(jì)洪水位確定

本工程采用河槽調(diào)蓄法計(jì)算控制斷面設(shè)計(jì)洪水位； 根據(jù)控制斷面設(shè)計(jì)洪水位采用非均勻流公式推算倒虹吸出口水位；按照倒虹吸尺寸及出口水位～泄量關(guān)系推算進(jìn)口設(shè)計(jì)洪水位。

3.1 倒虹吸出口洪水位

來水過程采用天然洪水過程。當(dāng)洪水較小時(shí)，洪水主要沿現(xiàn)狀溝道及下游2根排水管下泄；當(dāng)水位出槽后，有明顯的2處泄流通道：①水位高出64.5m時(shí)，漫流洪水經(jīng)百創(chuàng)集團(tuán)南側(cè)的交通路下泄，路面寬7m，路面泄流能力按照均勻流確定水位～泄量關(guān)系；②當(dāng)水位超過65.5m時(shí)，洪水開始經(jīng)卓家莊交通路右側(cè)洼溝漫流下泄，右側(cè)洼溝開口寬20m，泄流能力按堰流公式推算水位～泄量關(guān)系，如表1。

表1 水位～泄量關(guān)系單位：m3/s

根據(jù)下游控制斷面水位采用非均勻流公式推算倒虹吸出口水位。

計(jì)算成果如表2。

表2 倒虹吸出口設(shè)計(jì)指標(biāo)計(jì)算成果

由表2 可知，倒虹吸出口50年一遇洪水位66.62m，200年一遇洪水位66.77m。

3.2 倒虹吸進(jìn)口洪水位

卓家莊倒虹吸進(jìn)口水位： 按照倒虹吸尺寸及出口水位～泄量關(guān)系推算進(jìn)口設(shè)計(jì)洪水位，即渠道左岸設(shè)計(jì)洪水位。

經(jīng)過計(jì)算，倒虹吸出口50年一遇洪水位67.89m，200年一遇洪水位70.13m。

4 工程設(shè)計(jì)實(shí)例

4.1 易水灌渠下涵管擴(kuò)建

為保證洪水順利下泄，將易水灌渠下挖至灘地高程66.0m，按50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)埋設(shè)穿易水灌渠涵管，設(shè)計(jì)流量47m3/s。涵管采用2孔一聯(lián)鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)，長18m，單孔斷面尺寸為2.2m×2.2m，底板、頂板和側(cè)墻厚0.5m，中墻厚0.4m。箱涵剖面如圖1。

圖1 涵洞斷面

4.2 倒虹吸進(jìn)出口修建防洪墻

在原倒虹吸進(jìn)出口胸墻管頂設(shè)混凝土防洪墻，對原混凝土鑿毛后植入鋼筋，防洪墻厚0.5m，進(jìn)口墻高4.312m，墻頂高程71.312m，墻后填土高程69.63m；出口墻高4.32m，墻頂高程68.20m，墻后填土高程66.75m。進(jìn)、出口防洪墻后填土原則，不大于管身設(shè)計(jì)最厚填土。

在倒虹吸進(jìn)出口防洪墻兩側(cè)修建懸臂式混凝土擋墻嵌入較高的渠道防洪堤中。進(jìn)口擋墻長97m，墻后填土高程69.63m；進(jìn)口擋墻底寬4.5m，高4.912m，底板厚0.6m，墻頂上部厚0.3m，下部厚0.8m。出口擋墻長140m，墻后填土高程66.75m； 出口擋墻底寬4.5m，高4.92m，底板厚0.6m，墻頂上部厚0.3m，下部厚0.8m。進(jìn)、出口擋墻分別設(shè)置前齒和后齒，齒墻下底寬0.5m，上底寬1m，齒高0.5m；擋墻每10m分縫，縫寬2cm，內(nèi)填聚乙烯泡沫板和聚硫密封膠，止水采用654型橡膠止水帶。墻后回填土壓實(shí)度不小于0.94。進(jìn)出口擋墻剖面如圖2，圖3。

圖2 進(jìn)口擋墻剖面

圖3 出口擋墻剖面

5 結(jié)語

（1）通過卓家莊溝倒虹吸進(jìn)出口防洪設(shè)計(jì)，使50年一遇洪水時(shí)能順利下泄，且200年一遇洪水時(shí)不進(jìn)入總干渠，選用方案1為優(yōu)選設(shè)計(jì)方案。

（2）為保證洪水順利下泄，卓家莊溝倒虹吸防洪工程將易水灌渠下挖至灘地高程66.0m，按50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)埋設(shè)穿易水灌渠涵管，設(shè)計(jì)流量為47m3/s，涵洞采用2孔一聯(lián)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，單孔斷面尺寸為2.2m×2.2m。

（3）為了阻擋200年一遇洪水漫堤進(jìn)入總干渠在原倒虹吸進(jìn)出口胸墻管頂設(shè)混凝土防洪墻，防洪墻兩側(cè)設(shè)置懸臂式混凝土擋墻嵌入較高的渠道防洪堤中，解決了洪水順利下泄和200年一遇洪水時(shí)不漫堤進(jìn)入總干渠，保證了總干渠的安全。