重庆彭水县新田乡洼地内涝处理设计

(长江勘测规划设计研究有限责任公司， 湖北 武汉 430010)

1 研究背景

新田乡岩溶洼地位于乌江右岸、彭水县国茂水泥厂东北侧，距离彭水水电站库水边约1.2 km。洼地周边分水岭高程1 200～1 450 m，中间平地高程315～340 m。洼地长约3 km，宽 0.4～0.6 km，呈北东向展布。洼地内有新田乡及彭桑公路，见图1。

新田乡洼地的水汇入大洞坎和小米坑两个落水洞，通过地下岩溶系统在响水洞附近排至乌江。出水口高程230 m左右，天然状态下排水通畅。彭水水电站运行后，落水洞排水速度减慢，造成经常性内涝。如2008年9月，水库蓄水位279 m，新田乡洼地遭遇P=20%的暴雨，大洞坎的最高滞洪水位达335.31 m；2010年5月和7月的几次暴雨，均在洼地内形成内涝灾害。故有必要分析彭水水电站蓄水对洼地排洪能力的影响，并提出相应处理措施。

2 电站蓄水对洼地排水能力影响分析

新田乡洼地大洞坎处的岩溶通道进口高程为320 m，响水洞出口高程230 m，进出口高差约90 m。天然情况下，乌江干流发生P=20%的洪水时洞口附近水位约250 m，进出口水头差约70 m。彭水水电站竣工后，洞口汛期水位抬高至 288.85 m，地下岩溶管道进出口的水头差约31 m。

岩溶管道排水能力可按下式计算：

(1)

则彭水电站运行前后岩溶排水系统的过流能力变化为：

(2)

式中，Q前、Q后分别为彭水电站运行前、后的排水能力，m3/s；ΔH前，ΔH后分别为彭水电站运行前、后的水头，m。

将前述水头代入式(2)，得:

(3)

经分析得出，彭水电站运行后，新田乡岩溶系统的排水能力只有天然情况下的2/3，排水能力减小约34%。

图1 新田乡洼地地理位置示意

2008年9月新田乡下暴雨，最大24 h雨量113 mm，在大洞坎处的最高滞水位为 335.31 m,滞水量约1 342万m3,岩溶系统出口处水位约281 m，内涝时间约36 h。根据水文资料分析，相当于P=20%的暴雨。按P=20%的洪水过程线试算，此时岩溶系统的泄流能力约为96.2 m3/s。天然状态下P=20%洪水时，新田乡洼地岩溶出口处的乌江水位在250 m左右，按式(2)估算天然状态下地下岩溶通道的排水能力为125 m3/s。

电站运行后，按排水能力下降34%考虑，则该次洪水最高水位由 334.82 m抬高到 335.98 m，增加淹没深度1.16 m，淹没范围大幅增加，滞洪时间由27 h增加到51 h，将对洼地内居民生活和生产产生严重影响。

3 处理方案研究

3.1 方案比选

针对新田乡洪水问题的解决方案有：泵站抽排、新增排水通道、征地移民(即整体搬迁新田乡)。

由于洼地区域暴雨大且周边山脊高30余米，泵站方案规模大、输水线路长、运行费用高、日常维护难，不宜采用。征地移民方案涉及新田乡政府及较多人口的搬迁，需放弃大量的房屋和耕地，尚要淹没公路、电信、电力、广播电视等重要专项设施，估算投资为 2.22亿元，费用大且实施困难。新增排水通道方案系新开明渠和隧洞，将洼地洪水排至洼地下游的乌江干流，估算投资约4 000万元。

综合分析可知，新建排水通道的方案较优。

3.2 排涝标准

根据《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99)[1]和《农田排水工程技术规范》(SL 4-2013)[2]的规定，新田乡洼地排涝标准可定为“10 a一遇24 h暴雨48 h排完”，据此计算排涝流量为210 m3/s。

4 排水工程布置

新田乡洼地内涝处理工程包括新建排水渠道及排水隧洞、原有排水渠道改造、道路恢复、大洞坎和小米坑两个落水洞洞口保护等。

4.1 排水线路布置

老渠道改造段长约 2.5 km；老板坑至水泥厂为新增明渠排水段，长约800 m；水井湾至乌江岸为一山岗，采用长1.2 km的隧洞穿越。隧洞进口底高程312.96 m，出口位于响水洞下游的乌江边，出口高程303.50 m。

排水线路见图2。

4.2 渠道和隧洞断面设计

排水渠道采用梯形断面，渠底宽度12 m，边坡1 ∶0.35。纵坡3‰～5‰，深度不小于3.8 m。土质段渠底和侧墙均采用浆砌石衬砌，侧墙为顶宽0.8 m、面坡1 ∶0.35的重力式挡土墙。

排水隧洞穿越灰岩、白云岩，大部分为Ⅲ类围岩。按照《水工隧洞设计规范》(DL/T 5195-2004)[3]的相关规定，选用城门洞形无压隧洞，底坡6‰，隧洞净断面宽5 m、高 7.14 m，顶部圆拱中心角120°。顶拱采用钢筋混凝土衬砌，直墙段采用喷混凝土支护。

图2 排水线路平面布置

对于Ⅳ、Ⅴ类围岩，则进行全断面钢筋混凝土衬砌。隧洞出口处岩石较好，近直立，采用挑流消能，水流直接射入乌江。

4.3 其他附属建筑物

排水渠道穿过彭水县至桑柘乡的公路和乡村道路，需对原有桥梁拆除重建，共涉及桥梁8座。

为避免原地下岩溶通道堵塞，在大洞坎和小米坑两个岩溶通道入口设置拦污栅。

5 实施效果

新田乡内涝治理工程于2014年10月基本完工，其后排水渠道和隧洞多次过流，洼地内未再出现大范围内涝现象，滞水时间也大幅度缩短，保障了当地群众的生命和财产安全，产生了较好的经济效益和社会效益。

6 结 语

该工程排水方案合理，较好地解决了新田乡的内涝问题，产生了良好的经济效益和社会效益，可为类似洼地排涝工程设计提供参考。