關(guān)于消能池防洪評價中防沖補(bǔ)償措施的分析

曹德偉 李曉麗

（1.江蘇省水利勘測設(shè)計研究院有限公司山東分公司 濟(jì)南 250014 2.山東水之源水利規(guī)劃設(shè)計有限公司煙臺分公司 煙臺 265300）

本文以鄒城市湖水東調(diào)供水工程消能池為實例，進(jìn)行建設(shè)消能池采取的沖刷防護(hù)措施的相關(guān)分析。

1 項目概況

鄒城市湖水東調(diào)供水管線沿臨荷路、龍河河岸敷設(shè)，自104 國道以東部分敷設(shè)于農(nóng)田內(nèi)，途經(jīng)澇灘水庫，穿越104 國道、鄒王路，金臨大道等幾處主要道路至董嶺大橋南流入西葦水庫。消能池位于鄒城市二道河村西側(cè)的大莊河左岸。

大莊河為嶧山鎮(zhèn)大莊河發(fā)源于大七村，全長7.3km，流域面積12.16km2，流經(jīng)大一、大三、高皇等8 個村莊，在大二村流入西葦水庫。現(xiàn)狀河寬10～20m。消能池所在位置河道斷面以上流域為山丘區(qū)（見圖1）。

圖1 消能池設(shè)計圖

2 河道邊界條件

消能池位于大莊河左岸邊坡位置，河道斷面以上流域面積為12.16km2；河底最低點高程101.40m，現(xiàn)狀河底寬度90.40m，河道口寬119.34m；左岸岸頂高程108.40m，右岸岸頂高程107.05m。

3 防洪標(biāo)準(zhǔn)的確定

大莊河的防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。該工程輸水管線為中型供水工程，工程等別為Ⅲ等，防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。

4 水文分析計算

4.1 水文資料

根據(jù)流域內(nèi)雨量站分布、資料系列等實際情況，采用大莊站1979—2017年的歷年最大24 雨量資料。

4.2 設(shè)計雨量分析計算

本次雨量分析計算，首先根據(jù)雨量站雨量分析出設(shè)計點雨量，然后經(jīng)點面折減求得設(shè)計面雨量（見圖2）。經(jīng)分析計算，該區(qū)域雨量站均值為93.65mm，Cv=0.42，Cs/Cv=3.5，20年一遇最大24h雨量為170.2mm。

圖2 大莊站最大24h 點雨量頻率曲線圖

凈雨計算采用降雨徑流相關(guān)圖法。采用山東省暴雨洪水查算圖表中降雨徑流關(guān)系4 號線查算，設(shè)計前期影響雨量取40mm。

設(shè)計流量計算采用1972年山東省水利勘測設(shè)計院《南四湖湖東地區(qū)設(shè)計洪水計算方法》中的南四湖東區(qū)排水公式：

Q=0.055R1F0.75

式中：Q—排水流量，m3/s；

R1—1日設(shè)計面雨量產(chǎn)生的凈雨量，由降雨徑流關(guān)系查算，mm；

F—流域面積，km2；

經(jīng)計算，F(xiàn)=12.16km2，消能池處20年一遇設(shè)計洪峰流量為46.63m3/s。

4.3 設(shè)計水位推算

洪水位采用形態(tài)斷面法進(jìn)行推求。經(jīng)計算，發(fā)生20年一遇設(shè)計洪水時，大莊河消能池設(shè)計斷面處設(shè)計洪水位為103.38m。

5 壅水沖刷分析

大莊河處的消能池高于地表部分位于設(shè)計洪水位以上，不造成阻水，因此無需對其進(jìn)行壅水及沖刷分析計算。水流經(jīng)過消力池，雖已消除了大部分多余能量，但仍留有一定的剩余動能，特別是流速分布不均，脈動仍較劇烈，對消能池前的河道岸坡具有一定的沖刷作用。因此，應(yīng)采取一定的防沖措施進(jìn)行應(yīng)對。

6 大莊河防沖措施

水流經(jīng)過消力池后仍具有一定的沖刷能力。因此，護(hù)坦后仍需設(shè)置海漫等防沖加固設(shè)施，以使水流均勻擴(kuò)散，逐步調(diào)整到接近天然河道的狀態(tài)。對海漫的要求有以下幾點：①表面粗糙，可達(dá)到一步消除余能的功效；②具有透水性，可使?jié)B水自由排出，達(dá)到降低揚壓力的作用；③具有柔性，適應(yīng)下游河床可能的沖刷變形。常見的海漫結(jié)構(gòu)包括：干砌石海漫、漿砌石海漫、混凝土海漫、混凝土板海漫、鋼筋混凝土板海漫等。

結(jié)合該項目特點，在海漫起始段做5～10m 長的水平段，對消能池下連接10m 格賓石籠海漫，斜坡不陡于1∶10，海漫下接拋石防沖槽，以使水流均勻擴(kuò)散，調(diào)整流速分布，保護(hù)河床不受沖刷。

7 結(jié)語

鄒城市湖水東調(diào)項目消能池建設(shè)對于大莊河整體過流面積的阻攔作用非常微小，基本不占用大莊河水域面積，無需補(bǔ)償。消能池在輸水過程中會對河道局部產(chǎn)生沖刷，可在消能池位置設(shè)置海漫等防沖加固設(shè)施，以使水流均勻擴(kuò)散，逐步調(diào)整到接近天然河道的狀態(tài)。

采取以上防護(hù)措施，可使大莊河正常行洪，保持河勢穩(wěn)定，保證項目安全及正常運行■