關于消能池防洪評價中防沖補償措施的分析

曹德偉 李曉麗

（1.江蘇省水利勘測設計研究院有限公司山東分公司 濟南 250014 2.山東水之源水利規劃設計有限公司煙臺分公司 煙臺 265300）

本文以鄒城市湖水東調供水工程消能池為實例，進行建設消能池采取的沖刷防護措施的相關分析。

1 項目概況

鄒城市湖水東調供水管線沿臨荷路、龍河河岸敷設，自104 國道以東部分敷設于農田內，途經澇灘水庫，穿越104 國道、鄒王路，金臨大道等幾處主要道路至董嶺大橋南流入西葦水庫。消能池位于鄒城市二道河村西側的大莊河左岸。

大莊河為嶧山鎮大莊河發源于大七村，全長7.3km，流域面積12.16km2，流經大一、大三、高皇等8 個村莊，在大二村流入西葦水庫。現狀河寬10～20m。消能池所在位置河道斷面以上流域為山丘區（見圖1）。

圖1 消能池設計圖

2 河道邊界條件

消能池位于大莊河左岸邊坡位置，河道斷面以上流域面積為12.16km2；河底最低點高程101.40m，現狀河底寬度90.40m，河道口寬119.34m；左岸岸頂高程108.40m，右岸岸頂高程107.05m。

3 防洪標準的確定

大莊河的防洪標準為20年一遇。該工程輸水管線為中型供水工程，工程等別為Ⅲ等，防洪標準為20年一遇。

4 水文分析計算

4.1 水文資料

根據流域內雨量站分布、資料系列等實際情況，采用大莊站1979—2017年的歷年最大24 雨量資料。

4.2 設計雨量分析計算

本次雨量分析計算，首先根據雨量站雨量分析出設計點雨量，然后經點面折減求得設計面雨量（見圖2）。經分析計算，該區域雨量站均值為93.65mm，Cv=0.42，Cs/Cv=3.5，20年一遇最大24h雨量為170.2mm。

圖2 大莊站最大24h 點雨量頻率曲線圖

凈雨計算采用降雨徑流相關圖法。采用山東省暴雨洪水查算圖表中降雨徑流關系4 號線查算，設計前期影響雨量取40mm。

設計流量計算采用1972年山東省水利勘測設計院《南四湖湖東地區設計洪水計算方法》中的南四湖東區排水公式：

Q=0.055R1F0.75

式中：Q—排水流量，m3/s；

R1—1日設計面雨量產生的凈雨量，由降雨徑流關系查算，mm；

F—流域面積，km2；

經計算，F=12.16km2，消能池處20年一遇設計洪峰流量為46.63m3/s。

4.3 設計水位推算

洪水位采用形態斷面法進行推求。經計算，發生20年一遇設計洪水時，大莊河消能池設計斷面處設計洪水位為103.38m。

5 壅水沖刷分析

大莊河處的消能池高于地表部分位于設計洪水位以上，不造成阻水，因此無需對其進行壅水及沖刷分析計算。水流經過消力池，雖已消除了大部分多余能量，但仍留有一定的剩余動能，特別是流速分布不均，脈動仍較劇烈，對消能池前的河道岸坡具有一定的沖刷作用。因此，應采取一定的防沖措施進行應對。

6 大莊河防沖措施

水流經過消力池后仍具有一定的沖刷能力。因此，護坦后仍需設置海漫等防沖加固設施，以使水流均勻擴散，逐步調整到接近天然河道的狀態。對海漫的要求有以下幾點：①表面粗糙，可達到一步消除余能的功效；②具有透水性，可使滲水自由排出，達到降低揚壓力的作用；③具有柔性，適應下游河床可能的沖刷變形。常見的海漫結構包括：干砌石海漫、漿砌石海漫、混凝土海漫、混凝土板海漫、鋼筋混凝土板海漫等。

結合該項目特點，在海漫起始段做5～10m 長的水平段，對消能池下連接10m 格賓石籠海漫，斜坡不陡于1∶10，海漫下接拋石防沖槽，以使水流均勻擴散，調整流速分布，保護河床不受沖刷。

7 結語

鄒城市湖水東調項目消能池建設對于大莊河整體過流面積的阻攔作用非常微小，基本不占用大莊河水域面積，無需補償。消能池在輸水過程中會對河道局部產生沖刷，可在消能池位置設置海漫等防沖加固設施，以使水流均勻擴散，逐步調整到接近天然河道的狀態。

采取以上防護措施，可使大莊河正常行洪，保持河勢穩定，保證項目安全及正常運行■