关于消能池防洪评价中防冲补偿措施的分析

曹德伟 李晓丽

（1.江苏省水利勘测设计研究院有限公司山东分公司 济南 250014 2.山东水之源水利规划设计有限公司烟台分公司 烟台 265300）

本文以邹城市湖水东调供水工程消能池为实例，进行建设消能池采取的冲刷防护措施的相关分析。

1 项目概况

邹城市湖水东调供水管线沿临荷路、龙河河岸敷设，自104 国道以东部分敷设于农田内，途经涝滩水库，穿越104 国道、邹王路，金临大道等几处主要道路至董岭大桥南流入西苇水库。消能池位于邹城市二道河村西侧的大庄河左岸。

大庄河为峄山镇大庄河发源于大七村，全长7.3km，流域面积12.16km2，流经大一、大三、高皇等8 个村庄，在大二村流入西苇水库。现状河宽10～20m。消能池所在位置河道断面以上流域为山丘区（见图1）。

图1 消能池设计图

2 河道边界条件

消能池位于大庄河左岸边坡位置，河道断面以上流域面积为12.16km2；河底最低点高程101.40m，现状河底宽度90.40m，河道口宽119.34m；左岸岸顶高程108.40m，右岸岸顶高程107.05m。

3 防洪标准的确定

大庄河的防洪标准为20年一遇。该工程输水管线为中型供水工程，工程等别为Ⅲ等，防洪标准为20年一遇。

4 水文分析计算

4.1 水文资料

根据流域内雨量站分布、资料系列等实际情况，采用大庄站1979—2017年的历年最大24 雨量资料。

4.2 设计雨量分析计算

本次雨量分析计算，首先根据雨量站雨量分析出设计点雨量，然后经点面折减求得设计面雨量（见图2）。经分析计算，该区域雨量站均值为93.65mm，Cv=0.42，Cs/Cv=3.5，20年一遇最大24h雨量为170.2mm。

图2 大庄站最大24h 点雨量频率曲线图

净雨计算采用降雨径流相关图法。采用山东省暴雨洪水查算图表中降雨径流关系4 号线查算，设计前期影响雨量取40mm。

设计流量计算采用1972年山东省水利勘测设计院《南四湖湖东地区设计洪水计算方法》中的南四湖东区排水公式：

Q=0.055R1F0.75

式中：Q—排水流量，m³/s；

R1—1日设计面雨量产生的净雨量，由降雨径流关系查算，mm；

F—流域面积，km2；

经计算，F=12.16km2，消能池处20年一遇设计洪峰流量为46.63m³/s。

4.3 设计水位推算

洪水位采用形态断面法进行推求。经计算，发生20年一遇设计洪水时，大庄河消能池设计断面处设计洪水位为103.38m。

5 壅水冲刷分析

大庄河处的消能池高于地表部分位于设计洪水位以上，不造成阻水，因此无需对其进行壅水及冲刷分析计算。水流经过消力池，虽已消除了大部分多余能量，但仍留有一定的剩余动能，特别是流速分布不均，脉动仍较剧烈，对消能池前的河道岸坡具有一定的冲刷作用。因此，应采取一定的防冲措施进行应对。

6 大庄河防冲措施

水流经过消力池后仍具有一定的冲刷能力。因此，护坦后仍需设置海漫等防冲加固设施，以使水流均匀扩散，逐步调整到接近天然河道的状态。对海漫的要求有以下几点：①表面粗糙，可达到一步消除余能的功效；②具有透水性，可使渗水自由排出，达到降低扬压力的作用；③具有柔性，适应下游河床可能的冲刷变形。常见的海漫结构包括：干砌石海漫、浆砌石海漫、混凝土海漫、混凝土板海漫、钢筋混凝土板海漫等。

结合该项目特点，在海漫起始段做5～10m 长的水平段，对消能池下连接10m 格宾石笼海漫，斜坡不陡于1∶10，海漫下接抛石防冲槽，以使水流均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。

7 结语

邹城市湖水东调项目消能池建设对于大庄河整体过流面积的阻拦作用非常微小，基本不占用大庄河水域面积，无需补偿。消能池在输水过程中会对河道局部产生冲刷，可在消能池位置设置海漫等防冲加固设施，以使水流均匀扩散，逐步调整到接近天然河道的状态。

采取以上防护措施，可使大庄河正常行洪，保持河势稳定，保证项目安全及正常运行■