湖北荊州鹽卡泵站配套河渠項目渠道設計分析

方喜林

(湖北華夏水利水電股份有限公司，湖北 荊州 434000)

隨著城市發展、中心城區擴大，如不解決城市內澇問題，澇災影響范圍、受災人口、企業、經濟損失將進一步增大，將會嚴重影響荊州的經濟社會發展。《荊州開發區概念規劃說明書》明確提出要加強排澇泵站等基礎設施建設，保障荊州開發區建設發展。

鹽卡泵站為荊州市重要的城市排澇泵站，建成運行后可為沙市城區、荊州開發區提供堅實的水安全保障，保障城市建設，推動城市持續穩定發展。本次工程作為鹽卡泵站配套進水渠，是泵站唯一進水通道，為充分發揮鹽卡泵站排澇效益，實施鹽卡泵站配套進水渠(化港河)擴挖工程是十分必要且迫切的。本文圍繞荊州鹽卡泵站渠道展開設計分析。

1 工程概況

鹽卡泵站為荊州市重要城市排澇泵站，排區范圍主要為沙市區南北渠以西區域，涉及沙市區、寶蓮區、沙市農場、岑河區、鑼場區等，總排水面積190.2 km2。排區屬亞熱帶季風氣候，具有雨量充沛，四季分明，日照充足，無霜期長等特點。年平均氣溫16.2℃，極端最高溫度38.6℃，常出現在7-8月份，最低溫度為-14.9℃，常出現在12月至次年元月，無霜期256 d，一般初霜在11月下旬，終霜期在3月上旬。多年平均降雨量1 079.7 mm，其中4-10月降雨量占全年79.2%；多年平均蒸發量1 285.5 mm，全年無霜期255 d，平均相對濕度80%；年際分配相差達2.5倍，極易出現伏旱、秋旱和伏秋連旱。年平均日照1 845.7 h。境內季風明顯，但風力不大，平均風速2.4～2.6 m/s，最大風速16.3 m/s，夏季多東南風，冬季多西北風，最大風力8級，一般風力3～4級，多發生在5-6月份。

2 渠道工程設計

2.1 渠道管線確定

本工程新開挖渠道段在上海大道旁布置。上海大道西側現狀全部為開發區規劃工業用地，已修建4條城市道路與上海大道連接；上海大道東側有一片基本農田，沿上海大道方向長度約415 m。渠道布置時渠線走向對上海大道東西兩條線路方案進行比較。

(1)方案一：新開挖渠道從樁號4+700起沿化港河北路向東、穿過化港河北路后于上海大道西側向北直至西干渠。此方案可避開上海大道東側基本農田，同時減少工程量，但占用西側的規劃工業用地約236.7畝。該方案設計4處穿路箱涵及2.72 km明渠，4處箱涵分別是穿化港河北路箱涵(長40 m)、穿六號路箱涵(長30 m)、穿紡印四路箱涵(長40 m)、穿紡印二路箱涵(長42 m)。紡印二路旁現有一座污水泵站需移址重建。

(2)方案二，新開挖渠道從樁號4+700繼續擴挖化港河至岑楊路，后沿岑楊路向東北方向延伸，穿過上海大道之后沿上海大道東側向北直至西干渠。通過建設415 m箱涵穿過基本農田，完工后對箱涵頂部恢復填土，根據箱涵設計斷面，箱涵頂部復墾后，土層厚度不小于1.0 m。參考《湖北省高標準農田建設工程體系技術要求》及《土地復墾技術標準(試行)》(1995)，農田有效土層達50 cm以上，耕作層25 cm以上，不影響農作物耕種，故1.0 m土層厚度滿足復耕要求。

該方案設計2處穿路箱涵及2.51 km明渠，2處箱涵一處是穿上海大道箱涵，長110 m；一處穿基本農田箱涵，長415 m，臨時占用基本農田34.22畝。采用該方案雖未占用上海大道東側基本農田及西側的規劃工業用地，但工程量偏大，且施工會阻斷上海大道交通，涉及基本農田征地難度大。兩種方案對比情況見表1。

表1 方案比選表

從地形地質條件、工程布置及建筑物、施工條件及工期、征地拆遷及投資等方面比較，方案二要優于方案一，推薦采用方案二。

2.2 堤頂高程計算

鹽卡泵站進水渠屬于3級渠道，根據《堤防工程設計規范》(GB50286-2013)、渠道岸頂高程按設計水位加超高確定[1]。超高值的計算公式為：

Y=R+e+A

式中：Y為渠頂超高(m)；R為設計波浪爬高(m)；e為設計風雍增水高度(m)，設計情況e=0.002 m可忽略；A為安全加高(m)。對于不允許越浪的3級堤防工程，對于設計工況，A取0.7 m；對于校核工況，取0.3 m(參照碾壓土石壩設計規范)。

項目區汛期多年平均最大風速15 m/s，設計水位情況下的風速取1.5×15=22.5 m/s，泵站防洪水位情況下的風速取15 m/s。計算結果見表2。

表2 渠頂超高復核計算表

根據計算結果，渠頂高程30.0 m滿足設計要求。考慮到渠頂道路跟農技路(路面30.5 m)、荊監一級公路(路面31.8 m)、上海大道(路面31.4 m)及西干渠堤頂(路面30.8 m)平順連接，結合周邊地形，渠頂道路高程考慮取30.5 m。

2.3 渠線邊坡防護設計

依據渠線現狀地面起伏變化及設計渠底高程關系，對本次渠線巖土工程進行分段評價，做好邊坡防護設計。

(1)樁號0+000-5+050屬現狀渠道擴挖，設計渠道中線位于現狀渠道及渠道左右兩岸，設計渠底標高25.50～25.60 m，渠道地面平緩，起伏變化不大，現狀地面高程為29.16～31.90 m，現狀渠底標高25.80～27.90 m，開挖至渠底設計標高后，渠岸揭露的巖土依次為①層素填土呈松散，②層粉土夾粉質黏土中粉土呈稍密，粉質粘土呈可塑，③層淤泥質粉質黏土呈流塑，局部揭露，④層粉質黏土，呈可塑，其中0+000-4+926段渠底多位于③層淤泥質粉質黏土中，4+926-5+050段渠底位于④層粉質黏土中，渠道開挖后岸坡整體穩定性較差。

(2)樁號5+050-7+738段屬新挖(挖方)渠道，現狀多為農田，設計渠底標高25.60～25.65 m，渠道地面平緩，起伏變化不大，現狀地面高程為29.16～31.90 m，開挖至渠底設計標高后，5+050-6+067段、7+440-7+738段渠岸揭露的巖土依次為①層素填土呈松散，②層粉土夾粉質黏土中粉土呈稍密，粉質粘土呈可塑，③層淤泥質粉質黏土呈流塑，該段岸坡整體穩定性較差；6+067-7+440段渠岸揭露為①層素填土呈松散，②層粉土夾粉質黏土中粉土呈稍密，粉質粘土呈可塑，④層粉質黏土呈可塑，⑤層粉砂夾粉土呈松散，該段渠道岸坡具一定自立能力。

綜上所述，為保證岸坡穩定性，建議設計做好岸坡穩定性驗算，采取經濟可行的岸坡防護措施，針對5+930-7+440段岸坡可采取分級放坡開挖，對其余段穩定性較差的岸坡須采取必要防護措施，具體防護設計參數及放坡坡率表建議值見表3～表4。

表3 支護設計參數建議值

表4 土層允許坡率建議值

3 結語

湖北荊州鹽卡泵站配套河渠項目的實施既可提高該區域的防洪排澇能力，又可明顯改善水環境，保護人群健康，增加社會安全感。施工期，工程對環境可能會產生不利影響，如：“三廢”和噪聲對周邊環境的影響、水土流失的增加和占用部分耕地等，但工程實施帶來的不利影響主要在施工期，時間短，影響較小。因此工程的實施，利大弊小，不利影響不制約工程，且可以采取相應措施加以減緩，綜合效益顯著。