卓家庄沟倒虹吸进出口防洪安全设计

马静辉

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

1 工程现状

卓家庄沟排水倒虹吸位于易县卓家庄西800m，倒虹吸轴线与总干渠中心线正交于总干渠桩号416+177（累计桩号181+805）。控制流域面积1.51km2，50年一遇设计洪水流量47m3/s，200年一遇校核洪水流量67m3/s。

卓家庄沟排水倒虹吸出口海漫段底高程60.98m，沟底高程62.0m，河沟两岸地面高程68m。正对出口70m处为易水灌渠，现状已废弃。目前作为乡间道路使用。路面顶高程67.5m，路下埋设混凝土涵管2根，管径1m，易水灌渠向下150m处，排水沟已填埋，沟内洪水由2根管径0.8m的涵管排向下游，地表为百创集团新建厂址，周边设挡墙圈围。河沟南侧为卓家庄交通路，在百创集团南侧连接到省道S232。

总干渠工程建设后，不同程度改变了行洪河道的流势和总干渠两岸沟道及坡面洪涝水的自然流态，对局部地区产生洪水影响。地形变化，导致水位壅高对部分交叉断面上游的耕地、村庄等产生了淹没影响；还有部分渠段左岸排水出路难以解决，影响了下游河道沿岸村庄的防洪安全。

目前卓家庄沟下游沟道被挤压侵占，已埋设的涵管，管道规模小，导致排水不畅，低洼地内积水，水位壅高，造成标准洪水时水位超出原设计水位，导致现状左、右渠堤堤顶高程不满足防洪要求。

2 方案比选

2.1 方案1

按50年洪水标准要求扩建倒虹吸下游易水灌渠下涵管，按200年洪水标准要求将易水灌渠下挖至滩地高程66.0m； 灌渠以下洪水通道维持现状条件不变，并以百创集团围墙下排水涵管进口为控制断面推算设计水位，根据推算水位在卓家庄沟倒虹吸进出口修建挡墙与防洪堤连接，阻挡200年一遇洪水进入总干渠。方案1具有占地少，工程量小，可操作性强。

2.2 方案2

疏通下游整个行洪通道，拆除原下游河沟上的围墙、房屋等建筑物，恢复河沟原设计行洪能力。方案2虽然从根本上解决洪水入总干渠的隐患，但工程量成倍增加且需大量征地和拆迁厂房，实施比较困难。

综合分析本工程推荐方案1。

3 设计洪水位确定

本工程采用河槽调蓄法计算控制断面设计洪水位； 根据控制断面设计洪水位采用非均匀流公式推算倒虹吸出口水位；按照倒虹吸尺寸及出口水位～泄量关系推算进口设计洪水位。

3.1 倒虹吸出口洪水位

来水过程采用天然洪水过程。当洪水较小时，洪水主要沿现状沟道及下游2根排水管下泄；当水位出槽后，有明显的2处泄流通道：①水位高出64.5m时，漫流洪水经百创集团南侧的交通路下泄，路面宽7m，路面泄流能力按照均匀流确定水位～泄量关系；②当水位超过65.5m时，洪水开始经卓家庄交通路右侧洼沟漫流下泄，右侧洼沟开口宽20m，泄流能力按堰流公式推算水位～泄量关系，如表1。

表1 水位～泄量关系单位：m3/s

根据下游控制断面水位采用非均匀流公式推算倒虹吸出口水位。

计算成果如表2。

表2 倒虹吸出口设计指标计算成果

由表2 可知，倒虹吸出口50年一遇洪水位66.62m，200年一遇洪水位66.77m。

3.2 倒虹吸进口洪水位

卓家庄倒虹吸进口水位： 按照倒虹吸尺寸及出口水位～泄量关系推算进口设计洪水位，即渠道左岸设计洪水位。

经过计算，倒虹吸出口50年一遇洪水位67.89m，200年一遇洪水位70.13m。

4 工程设计实例

4.1 易水灌渠下涵管扩建

为保证洪水顺利下泄，将易水灌渠下挖至滩地高程66.0m，按50年一遇洪水标准埋设穿易水灌渠涵管，设计流量47m3/s。涵管采用2孔一联钢筋混凝土箱涵结构，长18m，单孔断面尺寸为2.2m×2.2m，底板、顶板和侧墙厚0.5m，中墙厚0.4m。箱涵剖面如图1。

图1 涵洞断面

4.2 倒虹吸进出口修建防洪墙

在原倒虹吸进出口胸墙管顶设混凝土防洪墙，对原混凝土凿毛后植入钢筋，防洪墙厚0.5m，进口墙高4.312m，墙顶高程71.312m，墙后填土高程69.63m；出口墙高4.32m，墙顶高程68.20m，墙后填土高程66.75m。进、出口防洪墙后填土原则，不大于管身设计最厚填土。

在倒虹吸进出口防洪墙两侧修建悬臂式混凝土挡墙嵌入较高的渠道防洪堤中。进口挡墙长97m，墙后填土高程69.63m；进口挡墙底宽4.5m，高4.912m，底板厚0.6m，墙顶上部厚0.3m，下部厚0.8m。出口挡墙长140m，墙后填土高程66.75m； 出口挡墙底宽4.5m，高4.92m，底板厚0.6m，墙顶上部厚0.3m，下部厚0.8m。进、出口挡墙分别设置前齿和后齿，齿墙下底宽0.5m，上底宽1m，齿高0.5m；挡墙每10m分缝，缝宽2cm，内填聚乙烯泡沫板和聚硫密封胶，止水采用654型橡胶止水带。墙后回填土压实度不小于0.94。进出口挡墙剖面如图2，图3。

图2 进口挡墙剖面

图3 出口挡墙剖面

5 结语

（1）通过卓家庄沟倒虹吸进出口防洪设计，使50年一遇洪水时能顺利下泄，且200年一遇洪水时不进入总干渠，选用方案1为优选设计方案。

（2）为保证洪水顺利下泄，卓家庄沟倒虹吸防洪工程将易水灌渠下挖至滩地高程66.0m，按50年一遇洪水标准埋设穿易水灌渠涵管，设计流量为47m3/s，涵洞采用2孔一联钢筋混凝土结构，单孔断面尺寸为2.2m×2.2m。

（3）为了阻挡200年一遇洪水漫堤进入总干渠在原倒虹吸进出口胸墙管顶设混凝土防洪墙，防洪墙两侧设置悬臂式混凝土挡墙嵌入较高的渠道防洪堤中，解决了洪水顺利下泄和200年一遇洪水时不漫堤进入总干渠，保证了总干渠的安全。