惠起萍

（安塞縣水土保持工作隊(duì) 陜西 安塞 717400）

1 概述

周砭溝灘造地工程位于延安市安塞縣招安鎮(zhèn)周砭村周砭小流域，屬延河三級支流，黃土丘陵溝壑Ⅱ區(qū)。地貌由梁峁、溝坡、溝床三個(gè)單元組成，溝壑縱橫，梁峁深切，地形破碎，地表出露層為砂巖，兩岸覆蓋黃土，主溝道呈“U”形。工程所在流域涉及周屯行政村周砭一個(gè)自然村，共有45戶，140人，勞力45個(gè)，人均耕地3.6畝，人均基本農(nóng)田1.8畝，人均生產(chǎn)糧200kg，天然林地600畝，人工林400畝，治理程度72%。

流域?qū)贉貛Ц珊蛋敫珊禋夂?，其特征是四季分明，春季干燥多風(fēng)，夏季炎熱干旱，秋季秋高氣爽，冬季寒冷少雨雪。多年平均氣溫8.8℃，絕對最高氣溫36.8℃，年均無霜期157天，多年平均降水量531.3mm，其中汛期6月份～9月份降雨量占全年降雨量的75%以上，最大年降雨量793.9mm（1964年），溝道有常流水，多年平均侵蝕模數(shù)為1.2萬t/km2·a。

工程所在流域形狀接近樹葉形，地勢大致由西向東傾斜，地質(zhì)構(gòu)造屬鄂爾多斯臺地，壩址河床處巖石出露，巖性屬砂巖，有利于壩基防滲。溝道兩岸結(jié)構(gòu)完整，上部覆蓋著深厚的黃土，高約100m，為溝壑縱橫、支離破碎的黃土丘陵梁、峁、溝地形，土質(zhì)主要為輕粉質(zhì)壤土。為鞏固流域退耕還林和封育治理的成果，使該村人均基本口糧田達(dá)到2.5畝，擬在周砭小流域內(nèi)填溝造地。

2 水文計(jì)算

2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及工程組成

按照《國標(biāo)》規(guī)定，確定周砭填溝造地工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)50年一遇。根據(jù)周砭溝灘造地工程的運(yùn)作條件，以及對樞紐布設(shè)要求，結(jié)合工程實(shí)際，確定工程樞紐組成為兩大件，由壩體和溢洪道組成。

2.2 設(shè)計(jì)洪峰流量及洪水總量的計(jì)算

該工程位于黃土丘陵溝壑Ⅱ區(qū)，壩址以上流域總面積2.15km2。依據(jù)《延安地區(qū)水文手冊》，考慮到溝口位于村莊上游附近，林木被破壞，植被稀疏，按黃土丘陵溝壑Ⅱ區(qū)進(jìn)行水文計(jì)算，黃土丘陵溝壑Ⅱ區(qū)由《延安市治溝骨干工程水文計(jì)算定型設(shè)計(jì)》查得設(shè)計(jì)與校核洪峰流量與洪水總量為：Q20=48.25m3/s，Q50=64.00m3/s，W20=10.52萬 m3，W50=15.37萬 m3。

2.3 調(diào)洪演算

該工程為填溝造地工程，經(jīng)實(shí)地勘測，初擬設(shè)計(jì)田面高為11m。根據(jù)實(shí)際情況，采取溢洪道底高程比設(shè)計(jì)田面低3m，為陡坡式溢洪道，即在相應(yīng)壩高8m處，按《技術(shù)手冊》P43～P49介紹方法進(jìn)行調(diào)洪演算。

（1）根據(jù)壩地生產(chǎn)允許的洪水深0.7m～1.2m，本工程能滿足壩地生產(chǎn)，故取H2'=0.7m，由 H～V曲線得：H滯=11.7m，V9.7=2.2萬 m3，則V滯=V11.7－V攔=2.2－0=2.2萬m3。

（2）按20年一遇洪水，求排洪渠設(shè)計(jì)流量Q排。

由表1試算知Q排=21.8m3/s。

（3）求溢洪道寬度B：由公式B=Q排/MH13/2

其中M為流量系數(shù)，一般為1.55～1.60，本工程取M=1.60，則B=21.8/1.6×33/2=2.62m，為施工方便，本工程取溢洪道寬為2.6m。

（4）求溢洪道設(shè)計(jì)下泄流量Q設(shè)泄。設(shè)滯洪壩高為11.7m，查得相應(yīng)滯洪庫容為2.2萬m3,計(jì)算 Q設(shè)泄=MB（H2'+H1）3/2=1.6×2×3.73/2=29.61m3/s。根據(jù)20年一遇的設(shè)計(jì)洪水Q20、W20及Q排，求出滯洪庫容V滯，看與假設(shè)的壩高H12相應(yīng)的滯洪庫容是否相等。若不相等，重新假設(shè)H2'，重復(fù)上述計(jì)算，直至相等為止。

與滯洪壩高相應(yīng)的庫容2.23萬m3基本相等，故溢洪道的設(shè)計(jì)流量Q設(shè)泄=29.61m3/s。

3 工程設(shè)計(jì)

經(jīng)實(shí)地勘測，結(jié)合地形條件，初擬本工程建設(shè)方案為：新建土壩溝灘造地工程；開挖田間排洪渠工程；新建溢洪道工程。

3.1 土壩工程設(shè)計(jì)

壩高確定：H設(shè)=H攔+H+△H，經(jīng)調(diào)洪知：H攔=11m，H校=1.2m。取安全超高△H=0.8m。H設(shè)=11+1.2+0.8=13.0m。

壩體斷面尺寸：壩高13m，壩頂寬3m，初擬碾壓填筑壩體，根據(jù)《規(guī)范》要求，擬定壩體內(nèi)坡比1∶2，外坡比1∶1.5。

填平壩內(nèi)主溝道工程：根據(jù)溝道比降設(shè)計(jì)田面高程，主溝道長750m，在170m處退臺高2.5m；320m處退臺高 3.5m；460m處退臺高3m；605m處退臺高4m；用土填平溝道，可造地80畝。根據(jù)《國標(biāo)》有關(guān)規(guī)定和地形條件擬定，每臺田坎的邊埂采用機(jī)械碾壓，邊埂寬為3m，外坡比1∶0.3；每臺田邊設(shè)蓄水埂，采用人工夯實(shí)填筑，高出田面0.5m，頂寬0.5m，坡比1∶1。

表1 排洪渠設(shè)計(jì)流量計(jì)算表

填平左1#支溝道工程：根據(jù)溝道現(xiàn)狀，擬填平溝掌，并開挖排洪渠。擬填平溝掌溝寬2m～20m，深5m～8m。擬沿左岸開挖排洪渠長110m，采用梯形斷面，邊坡系數(shù)m=1，底寬0.6m，高1m。渠底比降1∶300。

3.2 排洪渠設(shè)計(jì)

根據(jù)地形條件，擬在溝道右岸開挖排洪渠，排洪渠總長770m，其中有石基渠長250m，為矩形斷面；有土基渠長520m，斷面為梯形土渠，邊坡系數(shù)為m=1，渠底比降1/50。經(jīng)調(diào)洪演算得Q排=21.80m3/s，采用明渠均勻流公式試算得排洪渠底寬1.5m，水深1m，取安全超高0.5m，渠深為1.5m，其中淤泥面以下挖深1m，淤泥面以上筑堤高0.5m，堤頂寬3.0m，外坡比1：1。經(jīng)實(shí)地勘測，擬在新造的基本口糧田上游設(shè)防洪堤與排洪渠邊埂相連。防洪堤高為12m，碾壓施工，頂寬3m，上游坡比1∶2，下游坡比1∶1.5。

3.3 溢洪道工程設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)地勘測，溢洪道設(shè)在右岸，全長45m，為陡坡式溢洪道。由調(diào)洪演算得，溢洪道寬2.6m，設(shè)計(jì)下泄流量29.61m3/s，相應(yīng)堰上水深3.7m；最大下泄流量35.81m3/s，相應(yīng)堰上水深4.2m。按設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)，按校核流量校核。

由調(diào)洪演算知，設(shè)計(jì)堰上水深3.7m，堰長按水力學(xué)要求計(jì)算，即2.5H＜δ＜10H，本工程取 δ=2.8×3.7=10.36m，取δ=10m。陡坡段根據(jù)地形條件，初擬堰后陡坡段為矩形斷面，渠寬為2.6m，比降1/7.5。根據(jù)公式：Ln=[P2+（P/i）2]1/2=[42+（4/1/7.5）2]1/2=30.26m。

臨界水深hk與正常水深ho的計(jì)算：已知：B=2.6m，Q泄=29.61m3/s，i=1/7.5，故陡坡段進(jìn)口水深等于堰后臨界水深hk。

與Q設(shè)泄=29.61m3/s基本相等，即ho=1.11m。ho

溢洪道由漸變段、寬頂堰、陡坡段三部分組成，均采用M10漿砌石砌筑而成。為了使寬頂堰與上游壩地排洪渠更好地連接，進(jìn)口漸變段擬為八字墻扭面形式，長為5m；進(jìn)口斷面與排洪渠相同，為梯形斷面，底寬1.5m，邊坡系數(shù)為m=1，渠深1.5m，襯厚0.5m。進(jìn)口設(shè)做一深1.0m，寬0.5m的齒墻。出口斷面與寬頂堰相同，側(cè)墻斷面結(jié)構(gòu)形式均與寬頂堰相同。寬頂堰斷面擬為矩形，由調(diào)洪演算得知堰上水深為3.7m，，本工程取δ=10m，寬頂堰高為堰上水深加安全超高，取安全超高為0.5m，則寬頂堰高為3.7+0.5=4.2m，渠底寬2.6m，寬頂堰側(cè)墻頂寬0.5m，側(cè)墻底寬2.3m，基礎(chǔ)厚0.5m，基礎(chǔ)外伸0.2m。進(jìn)出口處設(shè)深0.5m，寬0.5m的齒墻。根據(jù)水力計(jì)算確定，陡坡段起始側(cè)墻高和寬頂堰相同，側(cè)墻結(jié)構(gòu)尺寸也相同，陡坡段末端水深1.27m，安全超高0.33m，則末端側(cè)墻高為1.6m，側(cè)墻為重力式擋土墻，頂寬0.5m，底寬 1.2m，基礎(chǔ)厚 0.5m，外伸 0.2m,每隔10m設(shè)一齒墻，齒墻寬0.5m，伸入基礎(chǔ)0.5m。出口為整體巖石，故不做消能設(shè)施。

4 結(jié)語

通過分析計(jì)算，周砭小流域溝灘造地工程壩高13m，頂寬3m，壩頂長55m。內(nèi)坡1∶2，外坡為 1∶1.5，攔泥壩高 11m，淤地面積125畝。溢洪道長45m，堰和陡坡段寬均為2.6m。工程實(shí)施后，可新增利用基本口糧田125畝，按畝產(chǎn)500kg計(jì)算，每年可凈收入43750元，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的條件，促使當(dāng)?shù)剞r(nóng)民改變了過去廣種薄收的習(xí)慣，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，有力促進(jìn)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。同時(shí)，還可促進(jìn)流域退耕還林和封育治理的開展，明顯改善當(dāng)?shù)氐男夂?。陜西水?/p>