小流域截导洪工程设计分析

 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。