淺談廊道跨伊家河支流河防洪評價(jià)及水文計(jì)算分析

李曉麗 史文美

（1.山東水之源水利規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司煙臺分公司 煙臺 265300 2.山東省水利勘測設(shè)計(jì)院濟(jì)南 250013）

1 工程概況

山東聯(lián)合王晁水泥有限公司原料運(yùn)輸原采用汽車運(yùn)輸?shù)姆绞剑瑸榱藴p少周邊環(huán)境污染、安全生產(chǎn)等諸多問題，山東聯(lián)合王晁水泥有限公司擬改用高空架設(shè)皮帶的方式運(yùn)輸原料。本項(xiàng)目運(yùn)輸廊道起始點(diǎn)為棗莊市臺兒莊區(qū)澗頭集鎮(zhèn)磨盤山礦區(qū)，全長6.50km，廊道尺寸3.1m（寬）×3.0m（高），距地凈空3.5～6.5m，輸送機(jī)帶寬1.0m。采用管狀皮帶運(yùn)輸方式，管廊外部密封式箱廊，防止粉塵、噪音對外界大氣產(chǎn)生污染。起始點(diǎn)及終點(diǎn)設(shè)置皮帶運(yùn)輸動力，途中無動力設(shè)施。

2 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

支流河防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，根據(jù)《綠色礦山運(yùn)輸技術(shù)改造項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)》，本工程跨河建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。

3 工程設(shè)計(jì)方案

支流河跨越處位于曹樓村和馮莊村以南，運(yùn)輸廊道軸線與支流河水流流向之間的交角為74°～76°，采用42m 跨徑桁架一跨過河。

本工程采用管廊結(jié)構(gòu)，封閉式，便于管理，能最大限度地減少對其周圍環(huán)境的影響。管廊結(jié)構(gòu)形式全部由鋼結(jié)構(gòu)組成，采用桁架式架管，橫向?yàn)閱伍芗?，縱向由鋼結(jié)構(gòu)桁架相連接的形式。

4 工程與河道關(guān)系

廊道跨越支流河未在河道內(nèi)布設(shè)支架，河槽左右岸頂高程均為25.90m，河底高程為25.24m，廊道底部距離岸頂7.01m，1#支架距離右岸9.59m，2#支架距離左岸8.69m。

5 地質(zhì)情況

根據(jù)該區(qū)鉆探結(jié)果以及結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料分析，本場區(qū)勘察深度范圍內(nèi)，地基土自上而下分別為1-1-0 素填土、2-4-2 粉質(zhì)黏土、2-3-1 姜石土、3-4-1 粉質(zhì)黏土、3-13-1 殘積土、6-1-2 強(qiáng)風(fēng)化泥巖。

6 水文分析計(jì)算

6.1 水文資料

根據(jù)流域內(nèi)雨量站分布、資料系列等實(shí)際情況，本次計(jì)算中，采用了流域內(nèi)韓莊、臺兒莊兩站的1951—2014年的歷年最大24h 雨量資料。各雨量站資料長度均可滿足現(xiàn)行設(shè)計(jì)洪水分析計(jì)算的要求。

6.2 設(shè)計(jì)雨量分析計(jì)算

本次雨量分析計(jì)算，采用面雨量法分析確定流域設(shè)計(jì)雨量，首先根據(jù)各單站雨量綜合分析出設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量，然后經(jīng)點(diǎn)面折減求得設(shè)計(jì)面雨量。經(jīng)分析計(jì)算，均值為110mm，Cv=0.42，Cs=3.5Cv，計(jì)算成果見表1。雨量地區(qū)綜合適線分析見圖2。

圖1 廊道跨越支流河斷面圖（單位：m）

圖2 區(qū)域年最大24h 點(diǎn)雨量頻率曲線圖

表1 該區(qū)域雨量站雨量成果表

6.3 凈雨計(jì)算

凈雨計(jì)算采用降雨徑流相關(guān)圖法。平原區(qū)凈雨量采用山東省暴雨洪水查算圖表中降雨徑流關(guān)系12號線查算，設(shè)計(jì)前期影響雨量取50mm。

6.4 設(shè)計(jì)流量推算

6.4.1 排水公式法

設(shè)計(jì)流量計(jì)算采用1972年山東省水利勘測設(shè)計(jì)院《南四湖湖東地區(qū)設(shè)計(jì)洪水計(jì)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(jì)面雨量產(chǎn)生的凈雨量，由降雨徑流關(guān)系查算。

經(jīng)查，20年一遇和50年一遇的R1分別為114.8mm 和145.2mm，已知F=29.84km2，經(jīng)計(jì)算，支流河20年一遇和50年一遇的洪峰流量分別為80.61m3/s 和101.96m3/s。6.4.2 瞬時(shí)單位線法

流域地處南四湖地區(qū)，設(shè)計(jì)凈雨的雨型采用《山東省山丘區(qū)暴雨徑流查算圖》中南四湖1h 雨型。

根據(jù)設(shè)計(jì)雨型、產(chǎn)流計(jì)算及各計(jì)算單元特性參數(shù)，采用瞬時(shí)單位線法計(jì)算。經(jīng)計(jì)算，廊道跨越支流河處20年一遇和50年一遇的設(shè)計(jì)洪峰流量分別為63.3m3/s 和80.09m3/s。

經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，瞬時(shí)單位線法計(jì)算結(jié)果比南四湖東區(qū)排水公式計(jì)算結(jié)果均偏小，從安全角度及該區(qū)域慣用計(jì)算方法方面考慮，采用南四湖東區(qū)排水公式計(jì)算的結(jié)果較合理，即支流河20年一遇和50年一遇的洪峰流量分別采用80.61m3/s 和101.96m3/s。

6.5 設(shè)計(jì)水位推算

洪水位采用形態(tài)斷面法進(jìn)行推求。謝才公式計(jì)算如下：

式中：Qi—流量（m3/s）；

ni—河道糙率，參照《水力計(jì)算手冊》確定該處河道糙率為0.035。

Ai—有效過水面積；

Ri——水力半徑（m）；

Ji——水面比降。

當(dāng)支流河發(fā)生20年一遇洪水時(shí)，洪水漫過兩岸頂，由于周邊地勢較平坦，故20年一遇和50年一遇的設(shè)計(jì)洪水位高程取河岸高程為25.90m。

7 壅水沖刷分析

本項(xiàng)目工程跨越支流河采用一跨式跨越，未在河道內(nèi)布設(shè)支架，不產(chǎn)生阻水。河道僅存在天然河道沖刷，故無需進(jìn)行壅水沖刷分析。

8 對支流河防洪效果等方面的影響分析

（1）根據(jù)與當(dāng)?shù)厮块T溝通，支流河防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，且暫無水利規(guī)劃，故工程建設(shè)對伊家河、支流河及村級排澇溝的規(guī)劃無影響。

（2）管道跨越工程設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。管道設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)高于等于河道防洪標(biāo)準(zhǔn)，能夠適應(yīng)河道防洪標(biāo)準(zhǔn)的要求，且與《涉水建設(shè)項(xiàng)目防洪與輸水影響評價(jià)技術(shù)規(guī)范》和《淮委洪水影響評價(jià)類建設(shè)項(xiàng)目許可技術(shù)審查規(guī)定（試行）》及《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中的有關(guān)技術(shù)要求基本適應(yīng)。

（3）跨越支流河及村級排澇溝時(shí)，未在河道內(nèi)布設(shè)支架，不產(chǎn)生阻水，對河道過流能力影響較小，對河道河勢整體穩(wěn)定基本無影響。

（4）支流河廊道工程跨越處下游約600m 處有一引水灌溉取水口，上游約100m 處有一交通橋，支架建成后，不產(chǎn)生壅水，因此不會對其他設(shè)施產(chǎn)生不利影響。

（5）支流河及村級排澇溝道兩側(cè)無堤頂路，廊道底部距離河口5.5m 以上，因此，對防汛搶險(xiǎn)無影響。

（6）當(dāng)支流河發(fā)生20年一遇洪水時(shí)，洪水位為25.90m（漫頂），若發(fā)生50年一遇洪水時(shí)，洪水位亦為漫頂高程25.90m，支架頂部高程為32.91m，高于洪水位7.01m。因此，支架建設(shè)防御洪澇的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)與措施合理，滿足防洪要求。

（7）建設(shè)項(xiàng)目對第三人合法水事權(quán)益基本無影響。

9 岸頂?shù)缆坊謴?fù)措施

項(xiàng)目施工時(shí)，材料的運(yùn)輸會通過堤頂?shù)缆罚剌d車輛可能會對現(xiàn)有堤頂?shù)缆酚兴茐?，施工完畢后，對現(xiàn)有道路按原標(biāo)準(zhǔn)維修。

10 結(jié)論

本文通過采用排水公式和瞬時(shí)單位線法進(jìn)行水文分析計(jì)算，并對計(jì)算成果進(jìn)行對比分析，采用對項(xiàng)目而言偏安全的計(jì)算成果，對保障項(xiàng)目安全、河道防洪安全具有重要的意義■