謝冰祥

（延安市水保生態(tài)辦 陜西 延安 716000）

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概述

2011年11月15日全省治溝造地土地整治工作會(huì)議后，延川縣在“賈家坪鎮(zhèn)磨義溝小流域溝道造地工程”試點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合省市下達(dá)的2011年度溝道治理建設(shè)任務(wù)，確定了本次治溝造地項(xiàng)目區(qū)的地點(diǎn)和規(guī)模，擬通過項(xiàng)目的實(shí)施，全面改善區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施條件和生態(tài)環(huán)境；增加耕地面積，提高耕地質(zhì)量，促進(jìn)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，不斷提高當(dāng)?shù)丶Z食綜合生產(chǎn)能力，增加農(nóng)產(chǎn)品種類和群眾收入。

1.2 排水工程概況

本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)涉及延安市延川縣禹居鎮(zhèn)高家坪等10個(gè)村，以整個(gè)流域?yàn)閱卧?，統(tǒng)一進(jìn)行土地整治及防洪體系設(shè)計(jì)，包括建立田面蓄排結(jié)合、溝道分段攔蓄（攔洪壩）、支溝與主溝相結(jié)合的排洪設(shè)施。

因治理區(qū)內(nèi)部分溝道豐水季節(jié)有少量基流，水質(zhì)呈弱堿性，若排泄不暢，易造成田面鹽堿化，加之河道彎曲不規(guī)整，形成沿河道兩岸河川耕地狹長(zhǎng)，耕作較為困難。依據(jù)溝道土地整治思想，本次規(guī)劃對(duì)有季節(jié)性基流的支溝、治理區(qū)流域較大的溝道修建排洪溝，使溝道內(nèi)基流及時(shí)排出，同時(shí)對(duì)文安驛川河上游主河道和部分支溝內(nèi)主河道進(jìn)行局部疏理整治，使河道順暢，河道寬度以滿足行洪為前提，并新修及整修部分河灘臺(tái)地。按照《陜西省土地開發(fā)整理工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，河灘臺(tái)地護(hù)田坎工程按10年一遇洪水進(jìn)行設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目防洪工程所包括的谷坊等河道攔擋體、泄洪設(shè)施、排水溝工程等，工程等別為Ⅳ等，主要水工建筑物級(jí)別為5級(jí)。防洪標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，30年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核。

2 工程排洪構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

由于項(xiàng)目區(qū)水資源短缺，工程設(shè)計(jì)中不考慮灌溉用水問題，本項(xiàng)目排洪構(gòu)筑物由攔洪壩、排洪渠、溢洪道等工程組成。

2.1 攔洪壩

本項(xiàng)目中的攔洪壩為已建成中型淤地壩。根據(jù)水文計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘，已成中型淤地壩主要由壩體，放水臥管兩大件組成，主體設(shè)施較為完善，壩前蓄水高度多在死庫容以下，部分已淤滿死庫容，并被當(dāng)?shù)厝罕姼N，沒有可利用的灌溉水量，但仍可起到調(diào)節(jié)控制各支溝內(nèi)的洪水下泄流量，減輕洪水對(duì)下游溝道和田面的侵蝕沖刷，保護(hù)基本農(nóng)田。

2.2 排洪渠

在被填平的溝壩地兩側(cè)或邊側(cè)，開挖排洪渠，結(jié)合溝壩地平整、溝坡整治、沖溝填土、支毛溝退水等綜合因素，合理布局，確保洪水能從溝底一直流到溝口。一般宜沿溢洪道一側(cè)布設(shè)，軸線宜順直，短捷。壩地另一側(cè)，宜沿溝坡腳布設(shè)截洪溝，排入主渠，防止坡面洪水漫流。壩地兩側(cè)的支毛溝退水宜與壩地田塊劃分，生產(chǎn)路布設(shè)統(tǒng)籌規(guī)劃，科學(xué)布局，就近短直匯入排洪主渠，形成壩地排洪渠系。田塊與排洪渠之間，修建一條30 cm高的塄坎，留住雨水，保持墑情。

2.3 溢洪道

溢洪道宜建在土質(zhì)堅(jiān)硬的土層或石層，布置在壩的一側(cè)，與排洪渠相接，溢洪道進(jìn)口高程與壩前田面高程齊平，以利于田面內(nèi)滯納的洪水及時(shí)排出。

溢洪道進(jìn)口高程宜比田面高程高出0.3m～0.8m，使田面形成自然淤積土，提高土地肥力。不同的壩型（大、中、?。┰诓煌瑮l件下，分別采取不同的溢洪道設(shè)計(jì)。小型淤地壩和接近小型的中型淤地壩，在集水面積和排洪量不大的條件下，一般采用明渠式溢洪道，對(duì)于巖石或紅膠土類地基，采用矩形斷面，壤土類地基采用梯形斷面。中型淤地壩，如溢洪道斷面較大，可做成復(fù)式斷面，底部常過水的小斷面，作好石方襯砌，上部不常過水的大斷面不襯砌。大型淤地壩與接近大型的中型淤地壩，由于淤地壩加高作治溝骨干工程等集水面積和排洪量都較大，一般采取陡坡式溢洪道。陡坡式溢洪道結(jié)構(gòu)組成由進(jìn)口段、陡坡段、出口段三部分組成，進(jìn)口段包括引水渠、漸變段、溢流堰，出口段包括消力池、漸變段和尾水渠。

3 溢洪道規(guī)劃設(shè)計(jì)

谷坊的泄洪設(shè)施，主要為保證設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下的洪水安全下泄到谷坊下游田塊或河道。由于投資的限制，根據(jù)當(dāng)?shù)厮块T這幾年的治溝經(jīng)驗(yàn)和建議：在主溝和支、毛溝口及溝內(nèi)造地面積較大或比較重要的谷坊等攔擋設(shè)施中，設(shè)控制性漿砌石泄洪設(shè)施；而對(duì)于較小的支毛溝內(nèi)或匯水面積小于0.5km2的次要的谷坊等攔擋設(shè)施，采用土質(zhì)溢洪道(或排水溝)，溝內(nèi)進(jìn)行草皮防護(hù)。

根據(jù)外業(yè)踏勘及實(shí)地測(cè)量，設(shè)計(jì)泄洪設(shè)施布設(shè)在溝道一側(cè)岸邊，采取削坡開挖使基礎(chǔ)座落在原狀土基上。溢流堰進(jìn)水口底板高程同谷坊前設(shè)計(jì)田塊地面高程，陡坡段坡比采用1∶2，采用底流消能，在下游設(shè)置消力池。

3.1 進(jìn)口段

溢流堰采用矩形寬頂堰，M7.5漿砌石，長(zhǎng)度取堰上水深的3～6倍，底板厚度0.4m，采用M10水泥砂漿抹面。側(cè)墻采用重力式擋墻，安全超高取0.5m，頂寬0.5m，內(nèi)坡直立，外坡1∶0.3，放大角0.2m，基礎(chǔ)厚0.4m，采用M10水泥砂漿勾縫。

堰前進(jìn)水為八字墻，交角45°，長(zhǎng)度為1.5倍側(cè)墻高。溢洪道進(jìn)口底板砌護(hù)至谷坊上游坡腳位置，并設(shè)置深1m，寬0.5m的防沖齒墻。

治理溝道上游無水庫等水源調(diào)節(jié)設(shè)施，已有的中型控制性淤地壩按日調(diào)節(jié)進(jìn)行計(jì)算，不考慮上游庫壩瞬間下泄情況。泄洪設(shè)施堰頂與谷坊前設(shè)計(jì)地面齊平，采用開敞式矩形斷面。

3.2 陡坡段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

側(cè)墻采用重力式擋墻，安全超高取0.5m，頂寬0.5m，內(nèi)坡直立，外坡1∶0.3，基礎(chǔ)厚0.4m，采用M7.5漿砌石，M10水泥砂漿抹面。

陡坡段坡比取1∶2，底板采用C20塊石砼，表面布置φ8mm構(gòu)造筋，間距20cm×20cm。側(cè)墻高度＞2.0m時(shí)，在1/3墻高處設(shè)一排φ50mm的排水孔，孔間距1.5m。

底板厚度取0.4m，進(jìn)口底設(shè)深1m，寬1m的防滲齒墻，底板、擋墻每隔6m設(shè)溫度沉降縫一道，縫寬2cm～3cm，距臨水側(cè)25cm處設(shè)置651型止水帶，縫內(nèi)用聚乙烯泡沫板填充。擋墻與陡坡底板縱縫亦采用同樣處理。

表1 消力池計(jì)算成果表

（1）消力池段

陡坡末端接消力池進(jìn)行底流消能。消力池底寬和水深及安全超高均同溢流堰。

側(cè)墻采用重力式擋墻，安全超高取0.5m，頂寬0.5m，內(nèi)坡直立，外坡1∶0.3。側(cè)墻高度＞2.0m時(shí)，在1/3墻高處設(shè)一排φ50mm的排水孔，孔間距1.5m。

消力池底板襯砌材料同陡坡段，消力池底板厚度，當(dāng)?shù)装逵?jì)算厚度小于40cm時(shí)，取40cm；當(dāng)?shù)装逵?jì)算厚度大于50cm時(shí)，取50cm。經(jīng)計(jì)算，消力池滿足抗浮穩(wěn)定要求。

（2）尾水渠段

消力池后設(shè)2m～6m長(zhǎng)的尾水渠，斷面尺寸及襯砌材料同溢流堰，尾水渠出口兩側(cè)外擴(kuò)約2m。

4 方案優(yōu)化

4.1 消力池段優(yōu)化

在實(shí)踐中，當(dāng)明渠水流由急流狀態(tài)過渡到緩流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“水躍”現(xiàn)象，工程中常常利用這一現(xiàn)象進(jìn)行消能，即通過人為制造水躍現(xiàn)象，將泄水建筑物泄出的急流轉(zhuǎn)變?yōu)榫徚鳎韵齽?dòng)能的消能方式。水躍消能主要靠水躍產(chǎn)生的表面旋滾及旋滾與底流間的強(qiáng)烈紊動(dòng)、剪切和摻混作用，它具有流態(tài)穩(wěn)定，消能效果較好，對(duì)地質(zhì)條件和尾水變幅適應(yīng)性強(qiáng)，尾水波動(dòng)小，維修費(fèi)用省等優(yōu)點(diǎn)。但護(hù)坦較長(zhǎng)，土石方開挖量和混凝土方量較大，工程造價(jià)較高。上游水位到躍首斷面的落差大，故該處流速高，當(dāng)弗勞德數(shù)Fr低時(shí)，消散的動(dòng)能少，即余能多，而余能主要就是躍后水深表達(dá)的位能。

該工程設(shè)計(jì)方案消力池段軸線長(zhǎng)40.0m，底板高程653.12m，池深3.0m。進(jìn)口采用中心角45°，長(zhǎng)度為1.5倍側(cè)墻高，溢洪道進(jìn)口底板砌護(hù)至谷坊上游坡腳位置，并設(shè)置深1m，寬0.5m的防沖齒墻。試驗(yàn)表明，當(dāng)尾檻高程3.0m時(shí)，消力池尾部仍有較多氣泡，消能效果不夠充分，將消力池尾檻高度修改為5.0m時(shí)，則對(duì)30年一遇和50年一遇有非常好的消能效果。

4.2 泄水渠段優(yōu)化

設(shè)計(jì)方案泄水渠段軸線弧長(zhǎng)11.8m，縱坡1∶3.79，直接與天然河道過渡連接形成一收縮段，使得消力池尾檻上水位太高與天然河道連接。

5 結(jié)論

項(xiàng)目實(shí)施后，有效地減少溝道泥沙下泄，延緩下游河道淤積，不僅減輕下游河道的清淤工作量，還有效遏制水土流失，改善地表徑流狀況，提高了地表徑流利用率，變“三跑田”為“三保田”，使流域內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土地利用結(jié)構(gòu)得到改善，退耕還林成果得到鞏固，生態(tài)環(huán)境逐漸向良性發(fā)展。陜西水利

[1]《陜西省黃土高原地區(qū)溝道造地工程建設(shè)規(guī)范（暫行）》［Z］.陜西省國土資源廳.2012.3.

[2]姚志偉.治溝造地：讓陜北“貧地”變“糧倉”——對(duì)治溝造地試點(diǎn)縣子長(zhǎng)縣的調(diào)查［N］.陜西日?qǐng)?bào).2012-02-20

[3]賀春雄.延安在治溝造地基礎(chǔ)上如何發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)［J］.延安大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版).2013年03期