查子沟“8·12”水毁修复工程设计

孙起山，郑冬生，张东方

（北京市密云区水务局，北京 101500）

1 查子沟概况及水文

1.1 流域概况

查子沟位于密云区巨各庄镇东北部，与太师屯镇龙潭沟相接，查子沟两侧山峰较高且坡面陡，河道汇流较多，查子沟整体河道纵坡过大，对河道冲刷严重。根据北京市水文总站编制的《密云区水资源评价》，密云区多年平均天然径流量年径流量31 074.20万m3，年径流深136.40 mm，年径流系数0.21。

1.2 水文

1.2.1 气象

该地区属于暖温带季风型大陆性半干旱气候，春季干旱多风少雨；夏季受大陆低压和太平洋高压影响，炎热多雨；秋季天高气爽，冷暖适宜，但降温很快；冬季受西伯利亚和蒙古高压控制，干旱寒冷少雪。四季分明，干湿冷暖变化明显。多年平均降水量648 mm，降水量年内分配不均，6—8月份降水占全年的76.50%；年际间变幅也较大，多雨年降水量是少雨年的2.80倍；空间变化由东北向西南呈略减趋势。

1.2.2 洪水

受气候条件的影响，工程区降雨量在年际间、年内各月间的分配极不均匀。1959年年降雨量977.20 mm，1999年年降雨量336.40 mm，两者相差640.80 mm。年降雨量80%集中在6-9月份，加之地形因素，极易形成暴雨。当暴雨产生的地表径流超过沟谷、河道的排泄能力不足而泛滥成灾，则发生暴雨洪水灾害。暴雨洪水还极易引发山区泥石流灾害。

密云地区的洪水、泥石流灾害是由暴雨产生的，因此具有来势凶猛，历时短，强度大、防御难的特点。

因无实测资料，此工程采用经验公式计算洪峰流量，查北京市水文手册二册，洪水分区图，此次工程流域分布于Ⅲ区，设计洪峰流量经验公式计算方法：

式中：Q—设计洪峰流量，m3/s；N—重现期10/20年，a；F—流域面积，hm2。

计算结果见表1。

表1 查子沟不同位置洪峰流量表

2 查子沟“8·12”灾后现状

由于此次强降水时间短、强度大、雨势急，查子沟的护村堤及街坊路不同程度受损，有的被冲毁，导致洪水上岸，致使大量民房受损，部分民房坍塌；各自然村的护地堤受损严重，导致农作物大面积受灾，部分农作物绝产；暴雨导致部分河道淤积严重，洪水上岸，部分农桥被洪水所冲毁，为居民出行造成了极大的不便。为保证周边群众生命财产安全以及日常出行，并且让村民能及时抢救受损农作物，查子沟的修复工程势在必行。见图1。

图1 “8·12”灾后现状图

3 水毁修复工程建设的必要性

3.1 是加快灾区河道基础设施的修复重建，迅速恢复人民群众正常生活的需要

密云区此次降雨由于时间短、强度大、雨势急，共导致全区穆家峪、太师屯、北庄、巨各庄、大城子、新城子、古北口、东邵渠8个镇96个村不同程度受灾。其中穆家峪、太师屯、北庄、巨各庄、大城子5个镇75个村受灾严重。

此水毁修复项目的建设将有助于查子沟受灾居民的日常出行，修复完善河道、护村堤、街坊路、护地堤等设施，以确保汛期安全，避免再次发生严重洪涝灾害。

3.2 是恢复灾区正常社会秩序，维护当地社会稳定的需要

此次“8·12”大暴雨灾害造成了生命财产损失，给灾区居民的身心造成了严重的伤害，面对洪水无情的残酷现实，灾区居民经受着严峻的考验，尽快恢复灾区的正常社会秩序，做好灾区居民的思想工作对维护社会稳定起着尤为重要的作用。

此项目通过对河道基础设施的修复重建，能够尽快恢复灾区居民正常的生活秩序。同时，是各级党委政府和广大党员干部牢固树立执政为民理念，进一步密切党群血肉联系，让人民群众切切实实感受到党和政府是为人民服务的体现。

3.3 是做好城市防灾救灾减灾工作的需要

此项目及时、快速地实施是保障灾区居民正常生活的需要，是弘扬北京精神、体现北京速度、北京实力与凝聚力的需要，是增强国民信心，体现共产党立党为公执政为民的需要，是中国向世界展示实力和水平的需要，在全国能够起到振奋人心的作用。

4 水毁修复工程任务和规模

4.1 工程建设任务

此次工程任务主要对灾后查子沟进行修复。工程主要内容包括：修复护村堤2 560 m；街坊路4 055m2，修复浆砌石护地堤7 825 m，河道、塘坝及水库清淤60 700 m3，新建钢筋混凝土板桥16座。

4.2 工程规模

防洪标准：设计洪水根据水利部、建设部1995年颁布的《防洪标准》，确定该工程防洪标准为：村庄参照20 年一遇洪水标准，河道参照10年一遇洪水标准作为该工程的防洪设计标准。

5 水毁修复工程设计

5.1 设计依据

此次查子沟“8·12”水毁修复工程设计依据为：《防洪标准》《水利水电工程工程量计算规定》《水利水电工程初步设计报告编制规程》《水利水电工程等级划分及洪水标准》《堤防工程设计规范》《河道整治设计规范》《浆砌石坝设计规范》《建筑结构荷载规范》《建筑地基基础设计规范》《混凝土结构设计规范》《构筑物抗震设计规范》。

5.2 设计原则

5.2.1 突出重点，统筹兼顾

坚持优先解决关系居民基本生活保障的实际问题，区别轻重缓急，切实保证灾区居民生活生产快速恢复正常。

5.2.2 从实际出发，因地制宜

根据当地实际情况，在分析问题、需求和建设可能的基础上，合理确定建设内容和规模。

5.2.3 以人为本，尊重受灾户意愿

切实维护项目实施中的知情权、参与权和监督权。

5.2.4 政府资金支持与多渠道筹措资金相结合

在市政府的帮助下，区政府应动员当地各种力量投入灾后重建工作，增强自我发展的能力。

5.3 工程具体设计

此次查子沟水毁修复工程以防洪为主，兼顾美观、生态，尽量保持原河道自然特性。

根据水利部、建设部1995年颁布的《防洪标准》，确定该工程防洪标准为：村庄参照20年一遇洪水标准，河道参照10年一遇洪水标准作为该工程的防洪设计标准。

根据项目区1:2 000地形图，并通过实地考察，现状主河槽较为规整，故设计平面布置沿原河道所在位置，河道中心线基本沿原河道中心线方向。

根据10/20年一遇洪峰流量，按下面的明渠均匀流公式计算断面过流能力：

式中：Q—设计洪峰流量，m3/s；ω—过水断面面积，m2；C—谢才系数；R—水力半径，m；i—水力比降。

根据多年经验，此次工程设计将防护村庄安全护堤采用抗冲刷更强的混凝土护堤，护地堤仍使用浆砌石护堤。

5.3.1 混凝土护堤设计

工程涉及混凝土护堤结构有3种，分别为：

基础上2 m混凝土护堤，护堤基础深0.50 m，宽1.90 m，基础需做C10 混凝土垫层，基础开挖时应开挖至新鲜基岩，堤身高2 m，顶宽0.50 m，迎水面与河底垂直，背水面坡比1∶0.40，堤体中间位置需预留一排DN80排水管。

基础上2.50 m混凝土护堤，护堤基础深0.50 m，宽2.05 m，基础需做C10 混凝土垫层，基础开挖时应开挖至新鲜基岩，堤身高2.50 m，顶宽0.50 m，迎水面与河底垂直，背水面坡比1∶0.40，堤体中间位置需预留一排DN80排水管。

基础上3 m混凝土护堤，护堤基础深0.50 m，宽2.20 m，基础需做C10 混凝土垫层，基础开挖时应开挖至新鲜基岩，堤身高3 m，顶宽0.50 m，迎水面与河底垂直，背水面坡比1∶0.40，堤体中间位置需预留一排DN80排水管。

5.3.2 浆砌石护堤设计

此工程涉及到的浆砌石护堤结构有4种，分别为：

第1种护堤结构：基础上1.50 m浆砌石护堤，护堤基础深0.50 m，宽1.45 m，基础需做在新鲜基岩之上，堤身高1.50 m，顶宽0.50 m，迎水面与河底垂直，背水面坡比1∶0.30，堤体中间位置需设置一排DN80排水管。

第2种护堤结构：基础上2 m浆砌石护堤，护堤基础深1 m，宽1.90 m，基础需做在新鲜基岩之上，堤身高2 m，顶宽0.50 m，迎水面与河底垂直，背水面坡比1∶0.30，堤体中间位置需设置一排DN80排水管。

第3 种护堤结构：基础上2.50 m 浆砌石护堤，护堤基础深1 m，宽2.55 m，基础需做在新鲜基岩之上，堤身高2.50 m，顶宽0.50 m，迎水面坡比1∶0.10，背水面坡比1∶0.40堤体中间位置需设置一排DN80排水管。

第4种护堤结构：基础上3 m浆砌石护堤，护堤基础深1 m，宽2.80 m，基础需做在新鲜基岩之上，堤身高3 m，顶宽0.50 m，迎水面坡比1∶0.10，背水面坡比1∶0.40，堤体中间位置需预留一排DN80排水管。

5.3.3 农桥设计

“8·12”大暴雨冲毁查子沟内16 座农桥，原有农桥为村民自行建设，材质有混凝土管桥、混凝土板桥等。普遍存在桥孔过小，容易堵塞的情况。所以此次修复将采用钢筋混凝土板桥的形式，单孔跨度≥4 m，桥墩为M10浆砌石，基础需做在新鲜基岩之上。

5.3.4 街坊路设计

此次灾害冲毁查子沟村街坊路4 055 m2，修复时道路基层为15 cm厚级配砂石，面层为15 cm厚抗折4.50 MPa混凝土。

5.3.5 清淤清障设计

此次暴雨致使大量砂石、柴木及垃圾进入河道，对河道行洪产生了极大的影响。河道按照平均10 m 宽，0.50 m 深进行淤堵清理。

根据河道现状及防洪设计标准，工程修复河道长度6 330 m。修复护堤使用混凝土7 215.60 m3，M10 浆砌石36 670.45 m3；修复农桥16 座；修复街坊路4 055m2；河道整体（含塘坝及库区）清淤60 700 m3

6 结语

综上所述，查子沟“8·12”水毁修复工程是灾后重建工程，要及时修复灾区基础设施，必须在较短的时间内又好又快地恢复河道的排洪功能，迅速恢复人民群众的正常生活，维护社会稳定，为密云区经济发展及居民生命财产的安全提供保障，以推动密云区工农业生产的可持续发展。