小流域截导洪工程设计分析

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小流域截导洪工程设计分析

山东茂隆新材料科技有限公司 2021-02-12 1181


1.地形地貌

涞源县盆地边缘山区小流域位于县城西北部,地形起伏,地面高程852~892m,北高南低,平均纵坡1/60。现状各支沟东西向切割严重,植被较差,上段河道为“V形”断面,边坡1:1、深约5m;下段河道为复式断面,底宽3~4m,边坡1:1,深4~5m不等。河道内杂草丛生,部分河段滩地种植农作物,局部河段由于无序取土及农业活动等致使边坡陡直、河底坑洼的现象。

2.地质条件

工程区地层岩性主要为第四系松散层:壤土(Q4)分布于表层,以粉土为主,含植物根系,层厚为0.5~0.7m。第四系上更新统中粉质壤土、粘土(Q3eol+pl)具氧化铁染色,含云母、姜石、砂粒,层厚为1.1~6.3m。第四系中更新统卵石(土)(Q2al+pl)磨圆度较好,呈亚圆形,粒径一般为2~15cm,占总质量的50%,粗砂、砾砂充填,最大揭露层厚为30.4m。工程区地下水埋藏较深(35m深度内未见地下水),最大冻土深度为1.5m。地震基本烈度为Ⅶ度。

3.防洪标准及规模

根据县城城市规划,至规划期末(2030年),中心城区人口规模为32万人,建设用地38.37ha,人均11m2,确定县城防洪标准为50年一遇。鉴于工程地处县城上游,洪水和汛后泥沙对县城影响较大,工程按50年一遇标准一次实施,相应洪峰流量为11.4~28.6m3/s。

4.工程布置

为完善县城防洪体系,将各沟洪水截流导排,解决县城西北部洪水的威胁。具体布置:结合城市总体规划和外环路建设,工程布置于规划城市范围外缘、外环路外侧防护林带中,沿外环路向西,依次截留各沟道洪水,最后汇入现状河道。新开挖导洪沟,横断面型式为梯形;纵坡综合现状地面、各支沟沟底高程及上下游沟道现状河底纵坡确定,设置落差建筑物3座,结合落差建筑物和桥梁共设置6处防冲措施,防止河道过度下切,桥梁处防护长度为其投影以外上、下游不少于5.0m。对支沟交叉断面下游进行封堵,封堵结构采用梯形断面,6处封堵结构临水侧采取浆砌石防护措施,防护长度为现状沟上开口线两侧各延伸不少于5.0m,城区雨水由市政排水一并排除。

5.工程设计

5.1导洪沟纵横断设计

河道设计纵坡以现状地面高程和各支沟沟底高程为基础,以设计水面线控制,同时,结合上下游河道现状河底纵坡进行调整。上游沟道现状南北高差达80.0m,平均纵坡16.7‰,冲刷下切严重,断面呈“V”字形;下游河道现状河底平均纵坡为10‰,为“U”形断面;河底为卵石,断面型式趋于稳定。为降低防护投资,综合上下游河道纵坡及断面冲刷状况,综合确定设计纵坡不陡于10‰。设计横断面采用梯形断面,设计底宽4m~6m,边坡1∶2.2。

5.2封堵结构设计

新建导洪沟交叉断面下游的支沟封堵是导洪工程成败的关键,结合城市建设和工程弃土,对原界沟各支沟与导洪沟交叉断面下游沟道进行封堵,城区雨水排除由市政建设分段就近排入河道解决。根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)及地质情

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况,封堵结构断面型式为梯形,顶高程至设计洪水位以上0.7m,顶宽6.0m,内外边坡均为1∶2.2。基础清理至现状沟底以下1.0m,并碾压密实;与现状沟道岸坡衔接应削坡至缓于1∶2,按水平分层由低处开始逐层填筑碾压。对支沟汇入口顶冲部位采取浆砌石防护措施,防护长度按现状沟道上开口线向两侧各延伸不少于5.0m,防护总长度121.3m。

5.3关键河段防护设计

按照“近远结合、分期实施”原则,考虑山区河流特点,降低投资仅对关键河段进行防护以固定河势,防止河床过度冲刷下切。结合纵断设计和陡坡、桥梁等建筑物设置防护结构,共布置6处防冲措施,间距为250~700m不等,待经历若干次洪水检验后,酌情采取相应防护措施。桥梁处均采用适应地基变形能力好的钢丝石笼防护结构,防护长度按桥梁投影以外上、下游不少于5.0m确定。局部河道防护长度20~35m不等,共计110m。钢丝石笼防护结构由上至下依次为400mm厚高镀锌钢丝石笼、100mm厚砂卵石垫层。

6.工程设计要点

6.1工程标准确定

考虑流域面积小,20年、50年洪水洪峰流量(分别为21.2m3/s、28.6m3/s)相差不大,且洪水和汛后泥沙对县城影响较大,工程按50年一遇标准一次实施。

6.2形成完整的防洪体系

工程主要任务是解决县城西北部的防洪问题,对下游河道按照设计标准进行治理,从而提高县城整体防洪标准。工程措施设计中,考虑两岸保护对象的不同进行分别设防,左侧为县城,按主堤设计;右侧为农田,按洪水不出槽控制,为超标准洪水预留通道。

6.3高效利用土地

工程布置于外环路外侧防护林带中,设计洪水位以上岸坡可适当植树成为防护林的一部分。

6.4城区排水问题

山区城市坡度较大,城区雨水排除压力较大,应分段排入现有河道。工程设计时考虑承泄城区雨水,为城区排水建设留有余地。随着社会经济的加速发展,地方政府加大了中小流域河道治理的力度,当地居民对防洪保安提出了更高要求,本文提出山区小流域截导洪工程设计中的新思路,可供类似工程参考和借鉴。


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