延长石油驱油剂厂防洪工程建设方案

鱼小梅

（安塞县水利工作队 陕西 安塞 717400）

1 概况

安塞县地处陕北黄土高原中部，属典型的黄土高原丘陵沟壑区，总面积2950km2。境内沟壑纵横，梁峁密布，川道狭长，总的趋势是西北高，东南低。县城属黄河一级支流延河水系，延河由北至南流经安塞县城，属中温带大陆性半干旱季风气候。降水量年际变化大，多年平均降雨量506mm。延长石油油田化学20万吨/年驱油剂生产厂(以下简称延厂)位于延安市安塞县县城西北约15km的安塞工业园北部，延河以南，园区二期规划道路以西的三角地带，东距延河河堤约100m。厂区西北处沟壑控制流域面积约0.18km2，长约0.8km，沟道平均比降8.75%；厂区西南处沟壑控制流域面积约0.14km2，长约0.5km，沟道平均比降12%，受暴雨、山洪和泥石流灾害威胁较大。

2 水文

2.1 径流计算

延河径流属降雨补给型，其年际年内变化亦大。7、8月径流量占年径流量的40%以上，延安水文站多年平均径流量1.41亿m3。同时该河又属一条多泥沙河流，据延安站实测资料统计，多年平均输沙量4480万吨，平均含沙量314.2kg/m3，最大含沙量1300kg/m3（1963年6月27日），其中6月～9月输沙量占年输沙量的98%。

流域气候特点是春季干旱多风，夏季气候温热，秋季凉爽多雨，冬季寒冷干燥。多年平均气温8℃～10℃，极端最高气温39.7℃，最低气温-25.4℃。冬季盛行西北风，夏季多为西南风，多年平均风速2m/s，最大风速19.5m/s，最大冻土深度85cm。

2.2 设计洪峰流量计算

本工程区域内流域面积较小，属无资料地区，根据公路科学研究所经验公式，按照黄土高原，重现期25年，流域面积F＜1km2选用计算参数。本工程涉及流域为延河毛支流，分为两个区域厂区西北侧称为1#流域（以下简称1#流域），厂区西南侧称为2#流域（以下简称2#流域）。1#流域控制流域面积约0.18km2，长约0.8km，沟道平均比降8.75%；2#流域控制流域面积约0.14km2，长约0.5km，沟道平均比降12%。根据现场地形，遵循经济合理、施工方便的原则，以1#流域右侧沟壑边坡为界，将拦截洪水分两头排泄。据经验公式法计算洪峰流量，计算结果如表1所示。

式中，Qp——重现期为P年的设计洪峰流量，m3/s；

F——流域面积，km2（0.18，0.14）；

Zp、N——重现期为P的经验参数，分别为8.5和1；

表1 经验公式计算洪峰流量

3 地质

延厂区地形平坦，地面高程介于1029.06m～1030.54m之间。场地地处陕北黄土高原丘陵区，微地貌单元为延河右岸（西岸）一级阶地。本区大地构造单元属华北地台的鄂尔多斯台向斜的中部，区内地质构造简单，地层平缓，无火成岩侵入，是华北陆台较稳定的部分。全区总体为一轴面走向NNE，倾向西北，倾角只有1°～5°的单斜构造，据现场实地调查结果表明，场地附近无活动性断裂分布，场地稳定。根据厂区地质勘测报告显示钻探、现场观察及室内土工试验结果表明，拟建场地在勘探深度内地层主要由素填土（Qml），第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）形成的黄土状土、粉砂、圆砾与侏罗系(J1y3)砂岩等构成。场地地表水为东侧延河，根据现场实地工程地质调查及测量结果表明，场地东侧延河河道顺直，场地地面高程高出延河河床约7.0m，且距延河河堤约100.0m。据此分析认为，场地被洪水淹没的可能性不大。勘察期间，各勘探点在勘探深度内均遇见了地下水，实测的地下水稳定水位埋深为7.20m～8.80m，对应的高程介于1021.45m～1022.02m之间，是赋存于粉砂和圆砾之中的潜水，主要受大气降水补给。据收集区域水文地质资料，场地地下水位年变化幅度大于1.0m。勘察期间，场地地下水处于较高水位期，场地土层最大冻结深度为85cm。工程区地震动峰值加速度α=0.05g，相应的地震基本烈度Ⅵ度，属水利工程抗震有利地段。

4 工程方案

4.1 工程平面布置

为防止汛期暴雨、山洪、泥石流等地质灾害的发生，确保延厂人员和财产安全，工程布置延厂区西侧山体坡脚布设，靠近山体坡脚侧增设重力式挡土墙，墙渠结合，排洪渠分两头排泄，以厂区山体背坡沟壑区为界，北侧延围墙经园区规划二期道路汇入延河，厂区南侧与原高速公路涵洞交汇，最终汇入延河，防洪标准为25年一遇。

表2 渠道几何尺寸参数 单位：m

4.2 断面拟定及水力计算

4.2.1 水力计算

本次设计排洪渠全部为无压流，水力计算按明渠均匀流公式计算。即：

式中，Q——设计洪峰流量，m3/s；

ω——排洪渠过水断面面积，m2；

c——流速系数；

R——水力半径，m；

i——渠底纵坡。

根据本工程地形情况及排洪量，确定洪水从南、北两侧排泄，往南排泄渠道平均比降为0.4%；往北排泄渠道平均比降为0.4%、1.25%，根据渠道建筑材料，设计采用糙率0.025。按以上公式计算确定各排洪渠过水断面，排洪暗渠内顶面至设计洪水位净空值为不小于0.75m，满足《城市防洪工程设计规范》要求。

4.2.2 渠道断面设计

根据上述水力计算，结合本工程现场地形特征，排洪渠以K0＋00为界，为两头排泄，即确定本工程渠道结构尺寸如表2。

（1）向北排泄的渠道设计流量1.45m3/s，校核流量 1.67m3/s。K0＋00～K0＋184.5 设计渠身为梯形断面明渠，渠宽1.5m，渠深1m～1.74m不等，左侧（靠山坡侧）渠堤为重力挡土墙，墙体顶宽0.5m，面墙坡比1∶0.2，背墙坡比1∶0.1，右侧渠堤为直墙，顶宽0.5m，背墙坡比1∶0.2，基础设有20cm的齿墙，渠底坡度比降为 0.4%；K0＋184.5～K0＋332.5设计渠身为矩形断面渠顶盖20cm厚钢筋混凝土预制盖板，渠宽1.0m，渠深1.74m～3.59m，渠堤顶宽0.5m，背墙坡比 1∶0.2，渠底坡度比降1.25%；K0＋332.5～K0＋380.2设计渠身为矩形断面渠顶盖20cm厚钢筋混凝土预制盖板，渠宽1.0m，渠深1.80m，渠堤顶宽0.5m，背墙坡比1∶0.2，渠底坡度比降1.25%。渠道末端设一道直立式胸墙，墙高4m，长10m，顶宽1.0m，底宽2.4m，基础埋入弱风化岩层1m。

（2）向南排泄的渠道设计流量1.28m3/s，校核流量 1.47m3/s。K0＋00～K0＋421.0 设计渠身为梯形断面明渠，渠宽1.5m，渠深1m～2.68m不等，右侧（靠山坡侧）渠堤为重力挡土墙，墙体顶宽0.5m，面墙坡比1∶0.3，背墙坡比1∶0.1，左侧渠堤为直墙，顶宽0.5m，背墙坡比1∶0.2，基础设有20cm的齿墙，渠底坡度比降为 0.4%；K0＋421.0～K0＋437.7设计渠身为矩形断面明渠,渠深1m，渠堤顶宽0.5m，背墙坡比1∶0.2，基础设有20cm齿墙，渠底坡度比降为0.4%，与原高速公路排洪涵管自然相接。渠道渠底、渠堤顶部均浇筑10cm厚细石混凝土以改善水力条件和增加结构强度。

4.3 其它建筑物布置

本次设计只涉及山坡及沟道主排洪渠，对于厂区内排水根据厂区永久地坪比降预留了若干根DN500钢筋混凝土排水管，具体数量和位置由施工单位和监理工程师现场确定。两个沟壑区设置两个2.5m×4m的集水坑，积水坑墙高3.5m，顶宽0.5m，直立式，背墙坡比1∶0.30，底部设施0.8m深的消力池，在渠道重力挡土墙上预留0.8m×1.2m的城门涵洞，使洪水消能后平稳的进入渠道。

4.4 建筑物细部构造

（1）排水设施

为保证渠道的安全运行，应做好墙身堤后的排水设施，为使堤后集水易于排出，在高出渠底面0.5m处开始设第一排墙身排水孔，排水孔采用φ75UPVC管排水，排水管内伸0.5m，孔间排距2m×2.5m，呈梅花状布设，排水孔比降为5%。外包规格为200g/m2的土工织物，孔壁均匀开凿渗水孔。

（2）填料的选择

墙背填料应选择透水性较好的，内摩擦角较大的无粘性粗粒填料，而且必须分层夯实，要求砂砾料回填压实系数不小于0.73，粘性回填土的压实系数不小于0.93。

（3）变形缝

为避免由于沉降不均而引起渠身开裂或产生裂缝，渠道及挡土墙除在设计堤线折线处预留变形缝外，沿纵向渠道每间隔20m设一变形缝，变形缝自基础分开，缝内填塞沥青木板或聚氯乙烯泡沫板，过水断面采用聚氯乙烯胶泥封口。

5 结语

延长石油油田化学20万吨/年驱油剂系列产品项目生产厂西侧为山坡和沟壑区，为防止汛期山洪涌入厂区，保证厂区人员和财产安全，拟沿山体坡脚修建排洪渠。主要建筑物浆砌石排洪渠817.9m，其中明渠622.2m、暗渠195.7m。通过该工程的实施，提高厂区抵抗自然灾害的能力，满足防洪标准，不仅改善了厂区的整体容貌，有利于企业又好又快的发展，而且还改善了生态环境，有助于安塞县工业园区经济的发展。陕西水利