湖北荆州盐卡泵站配套河渠项目渠道设计分析

方喜林

(湖北华夏水利水电股份有限公司，湖北 荆州 434000)

随着城市发展、中心城区扩大，如不解决城市内涝问题，涝灾影响范围、受灾人口、企业、经济损失将进一步增大，将会严重影响荆州的经济社会发展。《荆州开发区概念规划说明书》明确提出要加强排涝泵站等基础设施建设，保障荆州开发区建设发展。

盐卡泵站为荆州市重要的城市排涝泵站，建成运行后可为沙市城区、荆州开发区提供坚实的水安全保障，保障城市建设，推动城市持续稳定发展。本次工程作为盐卡泵站配套进水渠，是泵站唯一进水通道，为充分发挥盐卡泵站排涝效益，实施盐卡泵站配套进水渠(化港河)扩挖工程是十分必要且迫切的。本文围绕荆州盐卡泵站渠道展开设计分析。

1 工程概况

盐卡泵站为荆州市重要城市排涝泵站，排区范围主要为沙市区南北渠以西区域，涉及沙市区、宝莲区、沙市农场、岑河区、锣场区等，总排水面积190.2 km2。排区属亚热带季风气候，具有雨量充沛，四季分明，日照充足，无霜期长等特点。年平均气温16.2℃，极端最高温度38.6℃，常出现在7-8月份，最低温度为-14.9℃，常出现在12月至次年元月，无霜期256 d，一般初霜在11月下旬，终霜期在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%；多年平均蒸发量1 285.5 mm，全年无霜期255 d，平均相对湿度80%；年际分配相差达2.5倍，极易出现伏旱、秋旱和伏秋连旱。年平均日照1 845.7 h。境内季风明显，但风力不大，平均风速2.4～2.6 m/s，最大风速16.3 m/s，夏季多东南风，冬季多西北风，最大风力8级，一般风力3～4级，多发生在5-6月份。

2 渠道工程设计

2.1 渠道管线确定

本工程新开挖渠道段在上海大道旁布置。上海大道西侧现状全部为开发区规划工业用地，已修建4条城市道路与上海大道连接；上海大道东侧有一片基本农田，沿上海大道方向长度约415 m。渠道布置时渠线走向对上海大道东西两条线路方案进行比较。

(1)方案一：新开挖渠道从桩号4+700起沿化港河北路向东、穿过化港河北路后于上海大道西侧向北直至西干渠。此方案可避开上海大道东侧基本农田，同时减少工程量，但占用西侧的规划工业用地约236.7亩。该方案设计4处穿路箱涵及2.72 km明渠，4处箱涵分别是穿化港河北路箱涵(长40 m)、穿六号路箱涵(长30 m)、穿纺印四路箱涵(长40 m)、穿纺印二路箱涵(长42 m)。纺印二路旁现有一座污水泵站需移址重建。

(2)方案二，新开挖渠道从桩号4+700继续扩挖化港河至岑杨路，后沿岑杨路向东北方向延伸，穿过上海大道之后沿上海大道东侧向北直至西干渠。通过建设415 m箱涵穿过基本农田，完工后对箱涵顶部恢复填土，根据箱涵设计断面，箱涵顶部复垦后，土层厚度不小于1.0 m。参考《湖北省高标准农田建设工程体系技术要求》及《土地复垦技术标准(试行)》(1995)，农田有效土层达50 cm以上，耕作层25 cm以上，不影响农作物耕种，故1.0 m土层厚度满足复耕要求。

该方案设计2处穿路箱涵及2.51 km明渠，2处箱涵一处是穿上海大道箱涵，长110 m；一处穿基本农田箱涵，长415 m，临时占用基本农田34.22亩。采用该方案虽未占用上海大道东侧基本农田及西侧的规划工业用地，但工程量偏大，且施工会阻断上海大道交通，涉及基本农田征地难度大。两种方案对比情况见表1。

表1 方案比选表

从地形地质条件、工程布置及建筑物、施工条件及工期、征地拆迁及投资等方面比较，方案二要优于方案一，推荐采用方案二。

2.2 堤顶高程计算

盐卡泵站进水渠属于3级渠道，根据《堤防工程设计规范》(GB50286-2013)、渠道岸顶高程按设计水位加超高确定[1]。超高值的计算公式为：

Y=R+e+A

式中：Y为渠顶超高(m)；R为设计波浪爬高(m)；e为设计风雍增水高度(m)，设计情况e=0.002 m可忽略；A为安全加高(m)。对于不允许越浪的3级堤防工程，对于设计工况，A取0.7 m；对于校核工况，取0.3 m(参照碾压土石坝设计规范)。

项目区汛期多年平均最大风速15 m/s，设计水位情况下的风速取1.5×15=22.5 m/s，泵站防洪水位情况下的风速取15 m/s。计算结果见表2。

表2 渠顶超高复核计算表

根据计算结果，渠顶高程30.0 m满足设计要求。考虑到渠顶道路跟农技路(路面30.5 m)、荆监一级公路(路面31.8 m)、上海大道(路面31.4 m)及西干渠堤顶(路面30.8 m)平顺连接，结合周边地形，渠顶道路高程考虑取30.5 m。

2.3 渠线边坡防护设计

依据渠线现状地面起伏变化及设计渠底高程关系，对本次渠线岩土工程进行分段评价，做好边坡防护设计。

(1)桩号0+000-5+050属现状渠道扩挖，设计渠道中线位于现状渠道及渠道左右两岸，设计渠底标高25.50～25.60 m，渠道地面平缓，起伏变化不大，现状地面高程为29.16～31.90 m，现状渠底标高25.80～27.90 m，开挖至渠底设计标高后，渠岸揭露的岩土依次为①层素填土呈松散，②层粉土夹粉质黏土中粉土呈稍密，粉质粘土呈可塑，③层淤泥质粉质黏土呈流塑，局部揭露，④层粉质黏土，呈可塑，其中0+000-4+926段渠底多位于③层淤泥质粉质黏土中，4+926-5+050段渠底位于④层粉质黏土中，渠道开挖后岸坡整体稳定性较差。

(2)桩号5+050-7+738段属新挖(挖方)渠道，现状多为农田，设计渠底标高25.60～25.65 m，渠道地面平缓，起伏变化不大，现状地面高程为29.16～31.90 m，开挖至渠底设计标高后，5+050-6+067段、7+440-7+738段渠岸揭露的岩土依次为①层素填土呈松散，②层粉土夹粉质黏土中粉土呈稍密，粉质粘土呈可塑，③层淤泥质粉质黏土呈流塑，该段岸坡整体稳定性较差；6+067-7+440段渠岸揭露为①层素填土呈松散，②层粉土夹粉质黏土中粉土呈稍密，粉质粘土呈可塑，④层粉质黏土呈可塑，⑤层粉砂夹粉土呈松散，该段渠道岸坡具一定自立能力。

综上所述，为保证岸坡稳定性，建议设计做好岸坡稳定性验算，采取经济可行的岸坡防护措施，针对5+930-7+440段岸坡可采取分级放坡开挖，对其余段稳定性较差的岸坡须采取必要防护措施，具体防护设计参数及放坡坡率表建议值见表3～表4。

表3 支护设计参数建议值

表4 土层允许坡率建议值

3 结语

湖北荆州盐卡泵站配套河渠项目的实施既可提高该区域的防洪排涝能力，又可明显改善水环境，保护人群健康，增加社会安全感。施工期，工程对环境可能会产生不利影响，如：“三废”和噪声对周边环境的影响、水土流失的增加和占用部分耕地等，但工程实施带来的不利影响主要在施工期，时间短，影响较小。因此工程的实施，利大弊小，不利影响不制约工程，且可以采取相应措施加以减缓，综合效益显著。