湖北荊州鹽卡泵站配套河渠項目渠道設計分析

方喜林

(湖北華夏水利水電股份有限公司，湖北 荊州 434000)

隨著城市發(fā)展、中心城區(qū)擴大，如不解決城市內(nèi)澇問題，澇災影響范圍、受災人口、企業(yè)、經(jīng)濟損失將進一步增大，將會嚴重影響荊州的經(jīng)濟社會發(fā)展。《荊州開發(fā)區(qū)概念規(guī)劃說明書》明確提出要加強排澇泵站等基礎設施建設，保障荊州開發(fā)區(qū)建設發(fā)展。

鹽卡泵站為荊州市重要的城市排澇泵站，建成運行后可為沙市城區(qū)、荊州開發(fā)區(qū)提供堅實的水安全保障，保障城市建設，推動城市持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。本次工程作為鹽卡泵站配套進水渠，是泵站唯一進水通道，為充分發(fā)揮鹽卡泵站排澇效益，實施鹽卡泵站配套進水渠(化港河)擴挖工程是十分必要且迫切的。本文圍繞荊州鹽卡泵站渠道展開設計分析。

1 工程概況

鹽卡泵站為荊州市重要城市排澇泵站，排區(qū)范圍主要為沙市區(qū)南北渠以西區(qū)域，涉及沙市區(qū)、寶蓮區(qū)、沙市農(nóng)場、岑河區(qū)、鑼場區(qū)等，總排水面積190.2 km2。排區(qū)屬亞熱帶季風氣候，具有雨量充沛，四季分明，日照充足，無霜期長等特點。年平均氣溫16.2℃，極端最高溫度38.6℃，常出現(xiàn)在7-8月份，最低溫度為-14.9℃，常出現(xiàn)在12月至次年元月，無霜期256 d，一般初霜在11月下旬，終霜期在3月上旬。多年平均降雨量1 079.7 mm，其中4-10月降雨量占全年79.2%；多年平均蒸發(fā)量1 285.5 mm，全年無霜期255 d，平均相對濕度80%；年際分配相差達2.5倍，極易出現(xiàn)伏旱、秋旱和伏秋連旱。年平均日照1 845.7 h。境內(nèi)季風明顯，但風力不大，平均風速2.4～2.6 m/s，最大風速16.3 m/s，夏季多東南風，冬季多西北風，最大風力8級，一般風力3～4級，多發(fā)生在5-6月份。

2 渠道工程設計

2.1 渠道管線確定

本工程新開挖渠道段在上海大道旁布置。上海大道西側(cè)現(xiàn)狀全部為開發(fā)區(qū)規(guī)劃工業(yè)用地，已修建4條城市道路與上海大道連接；上海大道東側(cè)有一片基本農(nóng)田，沿上海大道方向長度約415 m。渠道布置時渠線走向?qū)ι虾４蟮罇|西兩條線路方案進行比較。

(1)方案一：新開挖渠道從樁號4+700起沿化港河北路向東、穿過化港河北路后于上海大道西側(cè)向北直至西干渠。此方案可避開上海大道東側(cè)基本農(nóng)田，同時減少工程量，但占用西側(cè)的規(guī)劃工業(yè)用地約236.7畝。該方案設計4處穿路箱涵及2.72 km明渠，4處箱涵分別是穿化港河北路箱涵(長40 m)、穿六號路箱涵(長30 m)、穿紡印四路箱涵(長40 m)、穿紡印二路箱涵(長42 m)。紡印二路旁現(xiàn)有一座污水泵站需移址重建。

(2)方案二，新開挖渠道從樁號4+700繼續(xù)擴挖化港河至岑楊路，后沿岑楊路向東北方向延伸，穿過上海大道之后沿上海大道東側(cè)向北直至西干渠。通過建設415 m箱涵穿過基本農(nóng)田，完工后對箱涵頂部恢復填土，根據(jù)箱涵設計斷面，箱涵頂部復墾后，土層厚度不小于1.0 m。參考《湖北省高標準農(nóng)田建設工程體系技術(shù)要求》及《土地復墾技術(shù)標準(試行)》(1995)，農(nóng)田有效土層達50 cm以上，耕作層25 cm以上，不影響農(nóng)作物耕種，故1.0 m土層厚度滿足復耕要求。

該方案設計2處穿路箱涵及2.51 km明渠，2處箱涵一處是穿上海大道箱涵，長110 m；一處穿基本農(nóng)田箱涵，長415 m，臨時占用基本農(nóng)田34.22畝。采用該方案雖未占用上海大道東側(cè)基本農(nóng)田及西側(cè)的規(guī)劃工業(yè)用地，但工程量偏大，且施工會阻斷上海大道交通，涉及基本農(nóng)田征地難度大。兩種方案對比情況見表1。

表1 方案比選表

從地形地質(zhì)條件、工程布置及建筑物、施工條件及工期、征地拆遷及投資等方面比較，方案二要優(yōu)于方案一，推薦采用方案二。

2.2 堤頂高程計算

鹽卡泵站進水渠屬于3級渠道，根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》(GB50286-2013)、渠道岸頂高程按設計水位加超高確定[1]。超高值的計算公式為：

Y=R+e+A

式中：Y為渠頂超高(m)；R為設計波浪爬高(m)；e為設計風雍增水高度(m)，設計情況e=0.002 m可忽略；A為安全加高(m)。對于不允許越浪的3級堤防工程，對于設計工況，A取0.7 m；對于校核工況，取0.3 m(參照碾壓土石壩設計規(guī)范)。

項目區(qū)汛期多年平均最大風速15 m/s，設計水位情況下的風速取1.5×15=22.5 m/s，泵站防洪水位情況下的風速取15 m/s。計算結(jié)果見表2。

表2 渠頂超高復核計算表

根據(jù)計算結(jié)果，渠頂高程30.0 m滿足設計要求。考慮到渠頂?shù)缆犯r(nóng)技路(路面30.5 m)、荊監(jiān)一級公路(路面31.8 m)、上海大道(路面31.4 m)及西干渠堤頂(路面30.8 m)平順連接，結(jié)合周邊地形，渠頂?shù)缆犯叱炭紤]取30.5 m。

2.3 渠線邊坡防護設計

依據(jù)渠線現(xiàn)狀地面起伏變化及設計渠底高程關(guān)系，對本次渠線巖土工程進行分段評價，做好邊坡防護設計。

(1)樁號0+000-5+050屬現(xiàn)狀渠道擴挖，設計渠道中線位于現(xiàn)狀渠道及渠道左右兩岸，設計渠底標高25.50～25.60 m，渠道地面平緩，起伏變化不大，現(xiàn)狀地面高程為29.16～31.90 m，現(xiàn)狀渠底標高25.80～27.90 m，開挖至渠底設計標高后，渠岸揭露的巖土依次為①層素填土呈松散，②層粉土夾粉質(zhì)黏土中粉土呈稍密，粉質(zhì)粘土呈可塑，③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土呈流塑，局部揭露，④層粉質(zhì)黏土，呈可塑，其中0+000-4+926段渠底多位于③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土中，4+926-5+050段渠底位于④層粉質(zhì)黏土中，渠道開挖后岸坡整體穩(wěn)定性較差。

(2)樁號5+050-7+738段屬新挖(挖方)渠道，現(xiàn)狀多為農(nóng)田，設計渠底標高25.60～25.65 m，渠道地面平緩，起伏變化不大，現(xiàn)狀地面高程為29.16～31.90 m，開挖至渠底設計標高后，5+050-6+067段、7+440-7+738段渠岸揭露的巖土依次為①層素填土呈松散，②層粉土夾粉質(zhì)黏土中粉土呈稍密，粉質(zhì)粘土呈可塑，③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土呈流塑，該段岸坡整體穩(wěn)定性較差；6+067-7+440段渠岸揭露為①層素填土呈松散，②層粉土夾粉質(zhì)黏土中粉土呈稍密，粉質(zhì)粘土呈可塑，④層粉質(zhì)黏土呈可塑，⑤層粉砂夾粉土呈松散，該段渠道岸坡具一定自立能力。

綜上所述，為保證岸坡穩(wěn)定性，建議設計做好岸坡穩(wěn)定性驗算，采取經(jīng)濟可行的岸坡防護措施，針對5+930-7+440段岸坡可采取分級放坡開挖，對其余段穩(wěn)定性較差的岸坡須采取必要防護措施，具體防護設計參數(shù)及放坡坡率表建議值見表3～表4。

表3 支護設計參數(shù)建議值

表4 土層允許坡率建議值

3 結(jié)語

湖北荊州鹽卡泵站配套河渠項目的實施既可提高該區(qū)域的防洪排澇能力，又可明顯改善水環(huán)境，保護人群健康，增加社會安全感。施工期，工程對環(huán)境可能會產(chǎn)生不利影響，如：“三廢”和噪聲對周邊環(huán)境的影響、水土流失的增加和占用部分耕地等，但工程實施帶來的不利影響主要在施工期，時間短，影響較小。因此工程的實施，利大弊小，不利影響不制約工程，且可以采取相應措施加以減緩，綜合效益顯著。