永济市东部腹地排涝工程分析

强鹏飞

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 概述

永济市东部腹地排涝工程，是涑水河流域规划的一项重要内容，位于永济市东北部开张、卿头镇境内，总控制面积16667hm2。自1987年4月建成后，有效降低了土壤含盐量，改善了地下水质，为当地的农业生产和经济发展发挥了积极作用。

上世纪90年代，连年干旱，降雨量锐减，当地群众洪涝灾害意识淡薄，部分群众平渠种地，使得排水渠道及建筑物均受到不同程度的损坏。由于近年来尊村引黄提水量逐年增加，降雨量增大，加之灌溉排水渠泄水不畅，田面积水及盐碱化面积不断扩大。

涑水河因严重淤积、河面变窄，导致沿线农田排水不畅、地下水污染严重。伍姓湖长时间维持高水位，严重制约当地群众农业经济的发展、生态环境的改善和生活质量的提高。为此，对东部腹地的排水工程进行了规划，恢复和完善原排水系统，打开该区域的半闭流状态，保证排水畅通，解决困扰当地居民的洪涝灾害。为永济市经济持续、稳定、快速发展，社会主义新农村建设提供有力保障。

涑水河流域属干旱、半干旱大陆性季风气候，四季分明，差异悬殊。工程区多年平均降雨量504.7mm，年季分配不均。多年平均气温13.8℃，最低气温-15.3℃，全年无霜期220d，最大冻土层厚35cm，多年平均风速为2.7m/s。

2 工程设计

2.1 工程任务及规模

项目区农作物主要以棉花、小麦为主，并有蔬菜、果林等，耐涝时间1～3d；区域暴雨急促，高强度历时短，一般不超过24h；排涝区面积101533.33km2，地势平坦，暴雨形成径流迅速。因此，拟定设计暴雨重现期为10年一遇；排水设计采用最大24h暴雨在3d内排至田面无积水。本工程排水建筑物最大过水流量为7.61m3/s，工程等级为Ⅴ等5级。在10年一遇排水标准下，参照尊村灌区排涝实测值，排涝模数确定q最大为0.05m3/s·km2，q常排为0.013m3/s·km2。

本工程建设的主要任务是解决永济市东部腹地农田排水问题。首先，修复东部腹地农田排水系统，将农田积水排入伍姓湖，彻底解决项目区居民的内涝之患；其次，对涑水河郭家庄至蒲洲段进行清淤，疏通河道，降低伍姓湖的滞洪水位，使农田积水通过伍姓湖顺利排入黄河。

依据建设任务确定本工程的建设规模。

农田排涝。对永济东部16800km2的农田修建排水系统，共修建干（支）渠13条，总计87.6km，渠道建筑物112座；排水斗渠修复307.4km，新增管桥291座；排水农渠修复831.6km，新增管桥2142座。

河道清淤。对涑水河郭家庄至蒲洲段进行清淤，降低伍姓湖水位，清淤河道总长22.8km。

2.2 计算原理

2.2.1 排水流量计算

本次设计选用尊村实测排涝模数q最大为0.05m3/s·km2、q常排为0.013m3/s·km2作为设计依据。按照各片及各排水渠控制的集雨面积乘以排涝模数q来推求设计流量Q。

2.2.2 渠道尺寸计算

按照明渠均匀流公式，计算渠道水深h和底宽b。

式中：Q——流量，m3/s；

i——渠道纵坡；

m——边坡系数；

h——水深，m；

b——底宽，m。

2.2.3 渠道冲刷计算

工程所在区域土质为壤粘土，根据《灌溉与排水工程设计规范》计算各级渠道允许不冲流速。

式中：V——流速，m/s；

R——水力半径，m。

经计算，各排水渠设计流速均满足规范要求的允许不冲流速。

2.3 水渠设计

根据涑水河流域近几年受灾情况，确定本工程排涝总面积为16800hm2，并将治理区域划分为姚暹渠北侧洪涝区、伍姓湖北侧排涝区排水渠和曾家营排涝区排水渠。

2.3.1 姚暹渠北侧洪涝区

姚暹渠北侧洪涝区排水渠道改造是在原渠道的基础上，结合运城排水泄洪总体规划，以满足10年一遇设计暴雨情况下排水渠能够正常排水，且渠道不冲不淤为前提进行设计，同时进一步完善水流条件。排水干渠和排水渠由西向东汇入涑水河伍姓湖段。姚暹渠北侧洪涝区内布置了排水一支渠、排水二支渠、排水三支渠、排水四支渠、排水一分干、排水二分干，均由北向南呈“梳”状布置，长度分别为12822m、6565m、7435m、8636m、7611m、5669m。排水干渠长12496m，承泄排水一至四支渠；排水干渠下游接排水总干渠，总干渠长8451m，承泄排水一、二分干渠。

排水一支渠北起务农庄，途经尚志、东安头等村庄，于曾家营村汇入排水干渠，全长12822m，设计纵坡1/1000～1/2000。渠道采用梯形断面，底宽1.0m，边坡为1∶1.5，设计水深为0.62～1.136m，渠道超高不小于20cm。排水干渠汇入口底高程为348.63m（与现状渠底高程一致），设计水位高程为349.766m。为了减少渠道挖方，在桩号6+358.8、6+722.1、7+822.1处布置3处跌水，跌坎高度分别为0.9m、0.5m、0.7m。

排水二支渠北起东长轩，途经五家村、千户村等村庄，于桥上村北汇入排水干渠，全长6565.7m，设计纵坡1/1000～1/3000。渠道采用梯形断面，底宽1.0m，边坡1∶1.5，设计水深0.52～1.14m，渠道超高不小于20cm。排水干渠汇入口底高程为347.98m（与现状渠底高程一致），设计水位高程为348.962m。

排水三支渠北起廉家庄，途经养殖厂，于石桥村南汇入排水干渠，全长7435m，设计纵坡 1/600～1/3000。渠道采用梯形断面，底宽1.0m，边坡1∶1.5，设计水深0.37～0.965m，渠道超高不小于20cm。排水干渠汇入口底高程为346.79m（与现状渠底高程一致），设计水位高程为347.755m。在桩号1+888处布置1处跌水，跌坎高度为0.9m。

排水四支渠北起高淮村，途经寒署村、朱家庄，于牌首村村南汇入排水干渠，全长8636.8m，设计纵坡1/800～1/2000。渠道采用梯形断面，底宽1.0m，边坡为1∶1.5，设计水深0.45～0.975m，渠道超高不小于20cm。排水干渠汇入口底高程为346.3m（比现状渠底高程高0.27m），设计水位高程为347.275m。在桩号4+518.0处布置1处跌水，跌坎高度为0.9m。

排水一分干北起黄旗营，在枣疙瘩村西折向西，于常旗营村再折向南，汇入排水干渠，全长7611.4m，设计纵坡1/1500～1/4000。渠道采用梯形断面，底宽1.0m，边坡1∶1.5，设计水深0.6～1.06m，渠道超高不小于20cm。排水干渠汇入口底高程为345.503m（与现状渠底高程一致），设计水位高程为346.493m。在桩号6+161.6处布置1处跌水，跌坎高度为0.5m。

排水二分干北起永盛村，向南汇入排水干渠，全长5569.6m，设计纵坡1/1500～1/2500。渠道采用梯形断面，底宽1.0m，边坡1∶3（0+000—1+769.6段土质为粉沙土），边坡1∶1.5（1+769.6—5+569.6）设计水深为0.49～0.908m，渠道超高不小于20cm。排水干渠汇入口底高程为345.503m（与现状渠底高程一致），设计水位高程为346.493m。在桩号6+161.6处布置1处跌水，跌坎高度为0.5m。

排水干渠东起曾家营，在桥上村折向南，沿姚暹渠至土桥村，穿过姚暹渠与排水总干相接，全长12.496km。渠道设计纵坡为1/4500，渠道宽度1～4.5m，设计水深1.3～1.5m。同时支渠底高程比干渠底高程高0.4～0.6m，为防止冲刷，采用浆砌石对其汇入口进行防护。

排水总干渠起点渠底高程与排水干渠末端渠底高程一致（345.438m），纵坡1/5000，渠底宽为16.0m，内边坡1∶1.5，分段设计流量分别为5.55m3/s、6.63m3/s和7.61m3/s，排水总干渠各流量对应的所需底宽分别为4.50m和5.50m，水深1.54～1.67m。

2.3.2 伍姓湖北侧排涝区排水渠

伍姓湖北侧洪灾区主要是赵柏村、任家庄村、下朝村、东、西伍姓村和郭家庄。区内布置4条支渠，即任家庄支渠、东伍姓支渠、西伍姓排水支渠。

任家庄支渠呈“U”型布置，水流由南向北后折向东再折向南，经东伍姓湖村东通过运风高速下涵洞自流进入伍姓湖，渠道总长7239m，设计纵坡1/448～1/1826。渠道桩号0+000—5+958.2段采用梯形断面，底宽1.0m，边坡1∶1.5，设计水深0.291～0.605m，渠道超高不小于20cm。渠道桩号5+958.2—7+239.7段采用埋设DN800混凝土管，长度1281.5m。任家庄支渠主要解决任家庄和下朝村的农田排水问题。

东伍姓湖排水支渠呈“之”字型布置，水流由东向西流入伍姓湖农场泵站，抽排至伍姓湖，渠道总长2303m，设计纵坡1/1527～1/2258。渠道采用梯形断面，底宽1.0m，边坡为1∶1.5，设计水深为0.134～0.21m，渠道超高不小于20cm，主要解决东伍姓村排水问题。

西伍姓一支渠和二支渠呈“口”字型布置，水流由西向东折向南，穿过大运高速涵洞，排入伍姓湖，渠道总长2256.1m，渠道纵坡分别为1/755、1/505，采用梯形断面，底宽1.0m，边坡为1∶1.5，设计水深0.116～0.13m，渠道超高不小于20cm，主要解决赵柏、西伍姓村的排水问题。

2.3.3 曾家营排涝区排水渠

曾家营排水支渠北起曾家营，南至疙瘩营后汇入董村农场排水渠，最后流入硝池，全长3689.8m，主要排除曾家营村东和疙瘩营村农田积水。渠道采用梯形断面，设计纵坡1/1661～1/3347，底宽1.0m，边坡1∶1.5，设计水深为0.461～0.552m，渠道超高不小于20cm。为了减少渠道挖方，在桩号0+512.2、1+778.7、2+937.3处布置3处跌水，跌坎高度分别为3.3m、0.7m、1.7m。

2.4 涑水河疏通设计

涑水河郭家庄段至蒲洲段长22.8km，目前河道淤积严重，河道过流断面局部地段不足3.0m，致使郭家庄段农田排涝不畅和伍姓湖长期高水位运行。本次拟对其进行清淤疏通，清淤深度为1.0～1.5m，河道维持现有宽度，经计算平时可排泄量为3.5m3/s。

渠系建筑物改造。

排水总干渠、排水干渠及排水支渠各渠段上现有建筑物共200余座，主要为三铰拱桥、三铰拱渡槽、管桥、钢管井渡、控制闸及砌石涵洞等。各建筑物存在不同程度损坏，严重影响了当地群众的生产、生活，急需修复。另外，原设计桥梁数量远不能满足交通的发展要求。因此，本工程修复三铰拱桥44座，改造砌石涵洞3座，新建板桥54座，新建管桥2433座，合计2534座。

新建管桥设计采用DN500钢筋混凝土排水管，挡土墙采用钢筋混凝土，厚度0.08m，两挡土墙间采用土方回填，桥宽4.0m。管桥路面为0.2m厚泥结碎石。

三铰拱桥改造的设计，针对每座桥的受损程度和部位进行修复及加固。拱片采用预制C25钢筋混凝土，路面采用泥结碎石，厚0.2m，两侧栏杆和挡土墙均为M7.5水泥砂浆砖，表面采用1∶2水泥砂浆抹面。

新建板桥设计，采用“T”型桥面板，桥宽5.0m，桥长10.0m，桥墩为钢筋混凝土结构，墙厚250mm，采用钢筋混凝土路面，厚200mm。

3 结语

通过对东部腹地排涝系统的修复、涑水河河道的疏浚以及排水渠建筑物的改造，不仅有效地解决了腹地洪涝灾害、地下水污染等问题，而且能够保护人民生命财产，促进农业经济发展和人民生活质量的提高。同时为当地生态文明建设及社会主义新农村建设提供有力保障。