袁喜泉

烏魯木齊市達坂城區(qū)二道溝防洪改造設計淺析

袁喜泉

（新疆烏魯木齊市水利勘測設計院（有限責任公司），新疆烏魯木齊830049）

為解決威脅達坂城區(qū)北擴的北部戈壁洪水問題，需補充完善北戈壁防洪工程內(nèi)容，提高防洪標準。結(jié)合二道溝防洪現(xiàn)狀，對導流堤堤線進行設計，并對三種導流堤型式從技術、經(jīng)濟、環(huán)境角度進行比選，最終選擇砼護坡斜插式導流堤為本次設計方案。設計方案滿足防洪要求，符合因地制宜的原則。對保障城區(qū)城市發(fā)展、人民群眾生命財產(chǎn)安全起到積極作用。

洪水；防洪；沖溝；建筑物

1 概況

達坂城區(qū)隸屬新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市，位于烏魯木齊市東南部，天山博格達峰南麓，東與吐魯番市相連，南與托克遜縣毗鄰，西與烏魯木齊市相接，北與吉木薩爾縣為鄰，蘭新鐵路、312國道和吐-烏-大高等級公路穿越境內(nèi)，從古至今是聯(lián)系南北疆和區(qū)內(nèi)外的咽喉之地。

由于《新疆烏魯木齊市達坂城區(qū)防洪規(guī)劃》[1]編制早于《新疆達坂城城區(qū)控制性詳細規(guī)劃》，考慮北部戈壁區(qū)以北丘陵地帶分布有若干沖洪溝，對規(guī)劃城區(qū)直接造成洪水威脅。原防洪規(guī)劃中考慮到二道溝洪水，但保護對象為達坂城支渠，根據(jù)城市《防洪工程設計規(guī)范》[2]的要求，防洪標準偏低，為滿足達坂城鎮(zhèn)城市發(fā)展的需要，解決威脅城區(qū)北擴的北部戈壁洪水問題，需補充完善北戈壁防洪工程內(nèi)容，提高防洪標準。

本次二道溝防洪工程主要是治理達坂城鎮(zhèn)北戈壁北側(cè)各沖洪溝洪水，通過修建導流堤、排洪渠、淤地壩等設施，將北戈壁北側(cè)各沖洪溝洪水分片導出北戈壁地區(qū)，保護北戈壁新規(guī)劃城區(qū)免受設計標準內(nèi)洪水的危害。

2 防洪工程現(xiàn)狀

二道溝現(xiàn)狀布置有2.6 km導流堤，經(jīng)復核，二道溝導流堤修建不完全，首端未與溝岸山體相接，未將沖溝完全攔截，留有缺口，洪水有從缺口通過的可能；末端僅至溝口山嘴出處，下游無過洪通道，洪水仍將漫灘從北戈壁流過，最后匯集至達坂城支渠北側(cè)人工開挖土溝內(nèi)，洪水無法安全下泄；二道溝現(xiàn)狀導流堤堤身夯實相對密度大于0.75，堤前導流槽斷面尺寸及堤頂高程滿足過流要求，現(xiàn)狀堤身可利用，但導流堤迎水面未襯砌，堤底無防沖基礎，抗沖刷能力差，無法滿足防洪要求，需進一步完善。因此，本次設計針對二道溝防洪工程只需將現(xiàn)狀導流堤修建完善，增加迎水面襯砌，修整上游導流槽，加設堤底防沖基礎，加長導流堤450 m即可將二道溝洪水導入規(guī)劃城區(qū)北側(cè)天然沖溝內(nèi)引至北戈壁規(guī)劃城區(qū)西側(cè)外廢棄煤礦礦坑蓄滯洪區(qū)，該天然沖溝溝底寬約20 m，深2 m左右，縱坡1.3%左右，可滿足過洪要求。該沖溝局部有約1 km將穿越規(guī)劃城區(qū)，因考慮與規(guī)劃城區(qū)建設的協(xié)調(diào)性，本次設計需考慮本部分工程設計及工程量。

3 導流堤堤線設計

根據(jù)《新疆達坂城城區(qū)控制性詳細規(guī)劃》規(guī)劃圖，規(guī)劃城區(qū)北側(cè)緊挨二道溝、雷家溝溝口，溝內(nèi)洪水出溝后直接頂沖規(guī)劃城區(qū)。為避免溝內(nèi)洪水進入規(guī)劃城區(qū)，本次設計通過修建導流堤，順地形條件，將洪水從規(guī)劃城區(qū)外側(cè)導入下游泄洪通道。

二道溝溝口寬600 m～1000 m，地勢開闊，地形較平坦，無明顯溝槽，北高南低，東高西低。因此，根據(jù)地形條件，二道溝溝內(nèi)導流堤堤線采用東北—西南走向，與等高線45°斜交，將洪水逐步導向溝口西側(cè)天然沖溝內(nèi)。

4 導流堤設計

4.1 堤頂寬度

根據(jù)堤防工程設計規(guī)范第6.4.1條規(guī)定[3]：堤頂寬度應根據(jù)防汛管理施工，構造及其它要求確定，3級以下堤防頂寬不宜小于3 m，本次設計導流堤堤頂寬度考慮工程搶險和施工條件的需要，堤頂寬度按4.0 m控制。

4.2 導流堤型式選擇

本次二道溝導流堤設計，主要采取了三種導流堤型式進行比較：

方案一：細石砼砌卵石斜插式導流堤

標準橫斷面參數(shù)為：堤上游側(cè)開挖深1.5 m，底寬4.65 m導流槽，從導流槽底部至堤頂高3.5 m，地面以上堤高2 m，堤頂寬4 m，堤身迎水面護坡采用50 cm厚C25F200細石砼砌卵石襯砌[5]，襯砌高度從導流槽底部起高2.5 m，坡度為1∶1.75，導流槽上游側(cè)邊坡為1∶2，基礎采用斜插式C25F200細石砼砌卵石護坡，厚度為50 cm，坡度為1∶1.75，底部設置底寬150 cm放大腳，基礎深1.5 m，細石砼砌卵石每15 m設置一條伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)嵌高密度苯板，采用聚胺酯砂漿勾縫，堤身采用開挖料回填夯實，夯實相對密度大于0.75，橫斷面結(jié)構型式詳見圖1。

圖1 細石砼砌卵石斜插式導流堤標準橫斷面

方案二：格賓石籠斜插式導流堤

標準橫斷面參數(shù)為：堤上游側(cè)開挖深1.5 m，底寬3.5 m導流槽，從導流槽底部至堤頂高3.5 m，地面以上堤高2 m，堤頂寬4 m，迎水坡護坡采用2 m×1 m×0.5 m格賓石籠呈臺階狀保護，保護高度從導流槽底部起高2.5 m，每層格賓石籠寬2 m，每上一層，格賓石籠回縮0.5 m，基礎也采用斜插式格賓石籠護坡，做法同迎水面護坡一致，基礎深1.5 m，堤身采用開挖料回填夯實，夯實相對密度大于0.75，橫斷面結(jié)構型式詳見圖2。

方案三：砼護坡斜插式導流堤

圖2 格賓石籠斜插式導流堤標準橫斷面

堤上游側(cè)開挖深1.5 m，底寬4.65 m導流槽，從導流槽底部至堤頂高3.5 m，地面以上堤高2 m，堤頂寬4 m，堤身迎水坡護坡采用12 cm厚C25F200砼護坡襯砌，襯砌高度從導流槽底部起高2.5 m，坡度為1∶1.75，導流槽上游側(cè)邊坡為1∶2，基礎采用斜插式C25F200砼護坡襯砌，厚度為12 cm，坡度為1∶1.75，底部設置底寬60 cm放大腳，基礎深1.5 m，砼板每3m設置一條分縫，錯縫布置，縫寬2 cm，縫內(nèi)嵌高密度苯板，采用聚胺酯砂漿勾縫，砼板底部鋪設0.3 mm厚PE膜防腐，堤身采用開挖料回填夯實，夯實相對密度大于0.75。橫斷面結(jié)構型式詳見圖3。

圖3 砼護坡斜插式導流堤標準橫斷面

從工程造價方面比較，方案三造價最低，方案一造價居中，方案二造價最高；從運行管理方面比較，三種方案運行均安全，方案一、三整體性較好，后期修補、維護較簡單，方案二整體性較差，局部破損的可能性較大，后期修補、維護較復雜；從工程施工角度比較，方案一、方案三施工工藝比較簡單，質(zhì)量較容易控制，方案一對施工水平要求較高，施工工期相對較長，方案二施工較復雜，質(zhì)量較難控制，施工工期較短；從使用條件方面比較，方案一耐久性最好，方案二耐久性較差，方案三耐久性較好；從外觀相比較，方案一、方案三外觀比較整潔，方案二外觀較差，但透水性較好，比較環(huán)保。綜合各方面因素考慮，本次設計以方案三作為推薦方案。三種方案的比較匯總見表1。

表1 二道溝導流堤堤型方案比較匯總表

工程從技術、經(jīng)濟、環(huán)境角度經(jīng)過充分分析，技術可行，環(huán)境允許，因此本工程推薦的設計方案為砼護坡斜插式導流堤。

5 結(jié)語

本次設計根據(jù)《新疆達坂城城區(qū)控制性詳細規(guī)劃》的具體要求，結(jié)合烏魯木齊達坂城區(qū)二道溝洪水特點及地形，結(jié)合工程的各種因素，綜合分析洪水特性及洪水災害情況，充分考慮各沖溝自然條件，以及各區(qū)域?qū)Ψ篮榈囊?；因地制宜的選擇不同的建筑物型式；根據(jù)各沖溝的地形條件，合理選擇防洪通道，充分考慮興建防洪工程對上下游的影響；盡可能利用現(xiàn)有防洪設施改造加固現(xiàn)有防洪設施。不但對造福當?shù)厝嗣翊龠M當?shù)亟?jīng)濟建設的安全穩(wěn)定發(fā)展達到“興水強市”的目標［4］，也對類似防洪工程的設計提供一定的設計思路與方案選擇方法。

[1]新疆烏魯木齊市達坂城區(qū)防洪規(guī)劃[R].烏魯木齊:新疆水利廳,2014.

[2]GB/T 50805-2012,城市防洪工程設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2012.

[3]GB 50286-2013,堤防工程設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2013.

[4]劉仔旭.渾河沈陽段防洪方案[J].陜西水利，2015(5):57-58.

TV87

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1673-9000（2017）02-0059-03

2016-12-28

袁喜泉（1981-），男，湖南株洲人，工程師，主要從事水利工程設計工作。