魚小梅

（安塞縣水利工作隊 陜西 安塞 717400）

1 概況

安塞縣地處陜北黃土高原中部，屬典型的黃土高原丘陵溝壑區(qū)，總面積2950km2。境內(nèi)溝壑縱橫，梁峁密布，川道狹長，總的趨勢是西北高，東南低?？h城屬黃河一級支流延河水系，延河由北至南流經(jīng)安塞縣城，屬中溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候。降水量年際變化大，多年平均降雨量506mm。延長石油油田化學(xué)20萬噸/年驅(qū)油劑生產(chǎn)廠(以下簡稱延廠)位于延安市安塞縣縣城西北約15km的安塞工業(yè)園北部，延河以南，園區(qū)二期規(guī)劃道路以西的三角地帶，東距延河河堤約100m。廠區(qū)西北處溝壑控制流域面積約0.18km2，長約0.8km，溝道平均比降8.75%；廠區(qū)西南處溝壑控制流域面積約0.14km2，長約0.5km，溝道平均比降12%，受暴雨、山洪和泥石流災(zāi)害威脅較大。

2 水文

2.1 徑流計算

延河徑流屬降雨補(bǔ)給型，其年際年內(nèi)變化亦大。7、8月徑流量占年徑流量的40%以上，延安水文站多年平均徑流量1.41億m3。同時該河又屬一條多泥沙河流，據(jù)延安站實測資料統(tǒng)計，多年平均輸沙量4480萬噸，平均含沙量314.2kg/m3，最大含沙量1300kg/m3（1963年6月27日），其中6月～9月輸沙量占年輸沙量的98%。

流域氣候特點是春季干旱多風(fēng)，夏季氣候溫?zé)幔锛緵鏊嘤?，冬季寒冷干燥。多年平均氣?℃～10℃，極端最高氣溫39.7℃，最低氣溫-25.4℃。冬季盛行西北風(fēng)，夏季多為西南風(fēng)，多年平均風(fēng)速2m/s，最大風(fēng)速19.5m/s，最大凍土深度85cm。

2.2 設(shè)計洪峰流量計算

本工程區(qū)域內(nèi)流域面積較小，屬無資料地區(qū)，根據(jù)公路科學(xué)研究所經(jīng)驗公式，按照黃土高原，重現(xiàn)期25年，流域面積F＜1km2選用計算參數(shù)。本工程涉及流域為延河毛支流，分為兩個區(qū)域廠區(qū)西北側(cè)稱為1#流域（以下簡稱1#流域），廠區(qū)西南側(cè)稱為2#流域（以下簡稱2#流域）。1#流域控制流域面積約0.18km2，長約0.8km，溝道平均比降8.75%；2#流域控制流域面積約0.14km2，長約0.5km，溝道平均比降12%。根據(jù)現(xiàn)場地形，遵循經(jīng)濟(jì)合理、施工方便的原則，以1#流域右側(cè)溝壑邊坡為界，將攔截洪水分兩頭排泄。據(jù)經(jīng)驗公式法計算洪峰流量，計算結(jié)果如表1所示。

式中，Qp——重現(xiàn)期為P年的設(shè)計洪峰流量，m3/s；

F——流域面積，km2（0.18，0.14）；

Zp、N——重現(xiàn)期為P的經(jīng)驗參數(shù)，分別為8.5和1；

表1 經(jīng)驗公式計算洪峰流量

3 地質(zhì)

延廠區(qū)地形平坦，地面高程介于1029.06m～1030.54m之間。場地地處陜北黃土高原丘陵區(qū)，微地貌單元為延河右岸（西岸）一級階地。本區(qū)大地構(gòu)造單元屬華北地臺的鄂爾多斯臺向斜的中部，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，地層平緩，無火成巖侵入，是華北陸臺較穩(wěn)定的部分。全區(qū)總體為一軸面走向NNE，傾向西北，傾角只有1°～5°的單斜構(gòu)造，據(jù)現(xiàn)場實地調(diào)查結(jié)果表明，場地附近無活動性斷裂分布，場地穩(wěn)定。根據(jù)廠區(qū)地質(zhì)勘測報告顯示鉆探、現(xiàn)場觀察及室內(nèi)土工試驗結(jié)果表明，擬建場地在勘探深度內(nèi)地層主要由素填土（Qml），第四系全新統(tǒng)沖洪積（Q4al+pl）形成的黃土狀土、粉砂、圓礫與侏羅系(J1y3)砂巖等構(gòu)成。場地地表水為東側(cè)延河，根據(jù)現(xiàn)場實地工程地質(zhì)調(diào)查及測量結(jié)果表明，場地東側(cè)延河河道順直，場地地面高程高出延河河床約7.0m，且距延河河堤約100.0m。據(jù)此分析認(rèn)為，場地被洪水淹沒的可能性不大。勘察期間，各勘探點在勘探深度內(nèi)均遇見了地下水，實測的地下水穩(wěn)定水位埋深為7.20m～8.80m，對應(yīng)的高程介于1021.45m～1022.02m之間，是賦存于粉砂和圓礫之中的潛水，主要受大氣降水補(bǔ)給。據(jù)收集區(qū)域水文地質(zhì)資料，場地地下水位年變化幅度大于1.0m。勘察期間，場地地下水處于較高水位期，場地土層最大凍結(jié)深度為85cm。工程區(qū)地震動峰值加速度α=0.05g，相應(yīng)的地震基本烈度Ⅵ度，屬水利工程抗震有利地段。

4 工程方案

4.1 工程平面布置

為防止汛期暴雨、山洪、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，確保延廠人員和財產(chǎn)安全，工程布置延廠區(qū)西側(cè)山體坡腳布設(shè)，靠近山體坡腳側(cè)增設(shè)重力式擋土墻，墻渠結(jié)合，排洪渠分兩頭排泄，以廠區(qū)山體背坡溝壑區(qū)為界，北側(cè)延圍墻經(jīng)園區(qū)規(guī)劃二期道路匯入延河，廠區(qū)南側(cè)與原高速公路涵洞交匯，最終匯入延河，防洪標(biāo)準(zhǔn)為25年一遇。

表2 渠道幾何尺寸參數(shù) 單位：m

4.2 斷面擬定及水力計算

4.2.1 水力計算

本次設(shè)計排洪渠全部為無壓流，水力計算按明渠均勻流公式計算。即：

式中，Q——設(shè)計洪峰流量，m3/s；

ω——排洪渠過水?dāng)嗝婷娣e，m2；

c——流速系數(shù)；

R——水力半徑，m；

i——渠底縱坡。

根據(jù)本工程地形情況及排洪量，確定洪水從南、北兩側(cè)排泄，往南排泄渠道平均比降為0.4%；往北排泄渠道平均比降為0.4%、1.25%，根據(jù)渠道建筑材料，設(shè)計采用糙率0.025。按以上公式計算確定各排洪渠過水?dāng)嗝?，排洪暗渠?nèi)頂面至設(shè)計洪水位凈空值為不小于0.75m，滿足《城市防洪工程設(shè)計規(guī)范》要求。

4.2.2 渠道斷面設(shè)計

根據(jù)上述水力計算，結(jié)合本工程現(xiàn)場地形特征，排洪渠以K0＋00為界，為兩頭排泄，即確定本工程渠道結(jié)構(gòu)尺寸如表2。

（1）向北排泄的渠道設(shè)計流量1.45m3/s，校核流量 1.67m3/s。K0＋00～K0＋184.5 設(shè)計渠身為梯形斷面明渠，渠寬1.5m，渠深1m～1.74m不等，左側(cè)（靠山坡側(cè)）渠堤為重力擋土墻，墻體頂寬0.5m，面墻坡比1∶0.2，背墻坡比1∶0.1，右側(cè)渠堤為直墻，頂寬0.5m，背墻坡比1∶0.2，基礎(chǔ)設(shè)有20cm的齒墻，渠底坡度比降為 0.4%；K0＋184.5～K0＋332.5設(shè)計渠身為矩形斷面渠頂蓋20cm厚鋼筋混凝土預(yù)制蓋板，渠寬1.0m，渠深1.74m～3.59m，渠堤頂寬0.5m，背墻坡比 1∶0.2，渠底坡度比降1.25%；K0＋332.5～K0＋380.2設(shè)計渠身為矩形斷面渠頂蓋20cm厚鋼筋混凝土預(yù)制蓋板，渠寬1.0m，渠深1.80m，渠堤頂寬0.5m，背墻坡比1∶0.2，渠底坡度比降1.25%。渠道末端設(shè)一道直立式胸墻，墻高4m，長10m，頂寬1.0m，底寬2.4m，基礎(chǔ)埋入弱風(fēng)化巖層1m。

（2）向南排泄的渠道設(shè)計流量1.28m3/s，校核流量 1.47m3/s。K0＋00～K0＋421.0 設(shè)計渠身為梯形斷面明渠，渠寬1.5m，渠深1m～2.68m不等，右側(cè)（靠山坡側(cè)）渠堤為重力擋土墻，墻體頂寬0.5m，面墻坡比1∶0.3，背墻坡比1∶0.1，左側(cè)渠堤為直墻，頂寬0.5m，背墻坡比1∶0.2，基礎(chǔ)設(shè)有20cm的齒墻，渠底坡度比降為 0.4%；K0＋421.0～K0＋437.7設(shè)計渠身為矩形斷面明渠,渠深1m，渠堤頂寬0.5m，背墻坡比1∶0.2，基礎(chǔ)設(shè)有20cm齒墻，渠底坡度比降為0.4%，與原高速公路排洪涵管自然相接。渠道渠底、渠堤頂部均澆筑10cm厚細(xì)石混凝土以改善水力條件和增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

4.3 其它建筑物布置

本次設(shè)計只涉及山坡及溝道主排洪渠，對于廠區(qū)內(nèi)排水根據(jù)廠區(qū)永久地坪比降預(yù)留了若干根DN500鋼筋混凝土排水管，具體數(shù)量和位置由施工單位和監(jiān)理工程師現(xiàn)場確定。兩個溝壑區(qū)設(shè)置兩個2.5m×4m的集水坑，積水坑墻高3.5m，頂寬0.5m，直立式，背墻坡比1∶0.30，底部設(shè)施0.8m深的消力池，在渠道重力擋土墻上預(yù)留0.8m×1.2m的城門涵洞，使洪水消能后平穩(wěn)的進(jìn)入渠道。

4.4 建筑物細(xì)部構(gòu)造

（1）排水設(shè)施

為保證渠道的安全運行，應(yīng)做好墻身堤后的排水設(shè)施，為使堤后集水易于排出，在高出渠底面0.5m處開始設(shè)第一排墻身排水孔，排水孔采用φ75UPVC管排水，排水管內(nèi)伸0.5m，孔間排距2m×2.5m，呈梅花狀布設(shè)，排水孔比降為5%。外包規(guī)格為200g/m2的土工織物，孔壁均勻開鑿滲水孔。

（2）填料的選擇

墻背填料應(yīng)選擇透水性較好的，內(nèi)摩擦角較大的無粘性粗粒填料，而且必須分層夯實，要求砂礫料回填壓實系數(shù)不小于0.73，粘性回填土的壓實系數(shù)不小于0.93。

（3）變形縫

為避免由于沉降不均而引起渠身開裂或產(chǎn)生裂縫，渠道及擋土墻除在設(shè)計堤線折線處預(yù)留變形縫外，沿縱向渠道每間隔20m設(shè)一變形縫，變形縫自基礎(chǔ)分開，縫內(nèi)填塞瀝青木板或聚氯乙烯泡沫板，過水?dāng)嗝娌捎镁勐纫蚁┠z泥封口。

5 結(jié)語

延長石油油田化學(xué)20萬噸/年驅(qū)油劑系列產(chǎn)品項目生產(chǎn)廠西側(cè)為山坡和溝壑區(qū)，為防止汛期山洪涌入廠區(qū)，保證廠區(qū)人員和財產(chǎn)安全，擬沿山體坡腳修建排洪渠。主要建筑物漿砌石排洪渠817.9m，其中明渠622.2m、暗渠195.7m。通過該工程的實施，提高廠區(qū)抵抗自然災(zāi)害的能力，滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)，不僅改善了廠區(qū)的整體容貌，有利于企業(yè)又好又快的發(fā)展，而且還改善了生態(tài)環(huán)境，有助于安塞縣工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。陜西水利