東魚河南支涵洞運(yùn)行現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)對(duì)策

李洪斌，蘇子文

（定陶縣水務(wù)局，山東 定陶 274100)

1 流域基本概況

東魚河南支是東魚河的一條主要支流，起源于河南省蘭考縣境內(nèi)，是菏澤市定陶縣的一條主要的防洪除澇河道，上接趙王河、黃蔡河、吳河、賀李河。在定陶縣均張莊閘前入東魚河，全長(zhǎng)89.25km(其中河南省境內(nèi) 36.85km,菏澤市境內(nèi) 52.40km)，流域面積 1239km2（其中河南省境內(nèi)511.56km2,菏澤市境內(nèi)727.44km2)，在定陶縣境內(nèi)長(zhǎng)5.0km，流域面積123km2，人口7.5萬人。

東魚河南支于1968年至1969年開挖完成，設(shè)計(jì)采用1966年6月中央水電部淮河規(guī)劃組鄭州水文成果，按3年一遇除澇、20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開挖。為了滿足排澇、灌溉及交通需要，在東魚河南支上相繼興建了配套建筑物，基本形成了較為完整的除澇和灌溉系統(tǒng)，防御洪、澇、旱、堿等各種自然災(zāi)害的能力大大提高，對(duì)當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展起到了重要作用。

2 東魚河南支涵洞運(yùn)行現(xiàn)狀及存在問題

2.1 工程現(xiàn)狀

東魚河南支的開挖與治理，對(duì)菏澤西南部地區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。但是，由于東魚河南支經(jīng)過40多年的運(yùn)行，河槽淤積、工程老化、退化嚴(yán)重，河道的防洪、排澇、灌溉、改堿功能日漸降低，河道淤積厚度達(dá)0.8～3.0m。

東魚河南支沿線穿堤排引水涵（管）洞多，部分洞身短，沉陷、拆裂、土石結(jié)合差、險(xiǎn)工多。建筑物工程老化嚴(yán)重，現(xiàn)有橋梁多數(shù)橋面板暴露，欄桿扶手損壞嚴(yán)重，危及車輛行人的安全。

2.2 涵洞運(yùn)行存在的問題

東魚河南支定陶縣境內(nèi)涵洞大多為上世紀(jì)60到80年代的建筑物，建成后曾為流域內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮了較大的作用，極大地促進(jìn)了當(dāng)?shù)厝罕姷脑霎a(chǎn)增收。但由于建成年代久遠(yuǎn)，原有設(shè)計(jì)部分涵洞洞身短，沉陷、拆裂、土石結(jié)合差、險(xiǎn)工多，再加上缺乏必要的維護(hù)治理，80%的涵洞已不能發(fā)揮應(yīng)有的作用，處于嚴(yán)重癱瘓狀態(tài)，致使該段流域內(nèi)很多耕地不能做到旱能澆、澇能排，嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)的發(fā)展，已不能適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的需要。

3 涵洞工程設(shè)計(jì)

針對(duì)東魚河南支定陶段涵洞運(yùn)行的現(xiàn)狀和存在的問題，以及新時(shí)期對(duì)東魚河治理要貫徹“以排為主、蓄泄兼顧，洪、澇、旱、堿、漬綜合治理”的方針，以東魚河南支定陶段1+200處左岸的邵樓涵洞為例進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

3.1 基本資料

3.1.1 地形資料

邵樓涵洞位于東魚河南支樁號(hào)1+200左岸處，排水溝長(zhǎng) 4km,控制面積 7km2。

3.1.2 水文地質(zhì)

涵洞處地下水屬第四紀(jì)孔隙水，含水層多由粉砂、細(xì)砂組成，在垂直分布上大體可分為全淡區(qū)、淡—堿—淡區(qū)和堿—淡區(qū)三類，其中淡—堿—淡區(qū)分布最廣。地下水埋深一般距地面2～3m，地下淺層淡水底板一般在地面以下15～16m。約有20%的面積地下水礦化度在3g/L以上，不宜灌溉，深層淡水一般在地面以下150～200m之間，水質(zhì)較好，分布較廣。

3.1.3 地質(zhì)資料

涵洞處地貌單元為全新統(tǒng)黃河沖積扇，勘探深度內(nèi)土層的物質(zhì)來源于黃河顆粒成份主要為粘粒和粉粒，底板埋置高程以上，第一層是粉土，工程性能較差；第二層是粉質(zhì)粘土，工程性能較差；底板埋置高程以下是粉土，稍密，工程性能一般。

3.2 排水溝資料

排水溝為梯形斷面，底寬 4m，邊坡 1:2，入口處溝底高程44.52m，設(shè)計(jì)流量5年一遇排澇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，排澇流量為 5.11m3/s，排水溝水深 2m，比降 1/5000。

3.3 涵洞的總體布置

涵洞軸線以排水溝中心線為軸線，洞身中心位于東魚河南支堤防軸線上，洞身長(zhǎng)30m滿足筑堤要求，流態(tài)為無壓，結(jié)構(gòu)型式采用砌石拱結(jié)構(gòu)，并設(shè)閘門以防洪水倒流。上下游連接采用漿砌石扭曲坡，下游設(shè)消力池。

3.4 水力計(jì)算

3.4.1 涵洞水流流態(tài)判別

為無壓流態(tài)。

按經(jīng)驗(yàn)公式取Lk=17.02m，初步設(shè)定涵洞洞身長(zhǎng)L=30m〉Lk，判定為長(zhǎng)洞。

按淹沒出流公式和均勻流公式校核過流能力：

經(jīng)試算法求得：

滿足過水流量要求，故采用洞寬2.5m，平底，洞身長(zhǎng)30m。

3.4.2 消能設(shè)計(jì)

采用綜合式消力池，降低護(hù)坦高程并設(shè)消力坎，加大下部水深，促使發(fā)生淹沒水躍進(jìn)行消能。經(jīng)計(jì)算，消力坎高0.86m，池長(zhǎng)8.15m，采用消力坎高為1.0m，池長(zhǎng)9m。

3.4.3 防滲設(shè)計(jì)

涵洞上游采用滯滲，下游采用導(dǎo)滲，洞身上游設(shè)13m長(zhǎng)防滲鋪蓋，洞身底板長(zhǎng)30m，洞身后在消力池下設(shè)反濾層。

采用直線比例法，滲透系數(shù)C=7，所需滲徑長(zhǎng)度22.4m，實(shí)際滲徑長(zhǎng)度43m，滿足防滲要求。

3.5 洞身穩(wěn)定計(jì)算

涵洞洞身底板為整體式底板，取1m長(zhǎng)洞身（中心部位）垂直土壓力，分析地基承載力。經(jīng)計(jì)算滿足要求。

3.6 拱圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

拱圈厚度采用經(jīng)驗(yàn)公式，經(jīng)計(jì)算，拱圈厚度選用30cm，內(nèi)半徑采用 1.25m，內(nèi)凈跨 2.5m，矢跨比 1:3，拱腳處邊墩厚60cm。

4 結(jié) 語

通過對(duì)邵樓涵洞進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，工程實(shí)施后，可基本解決東魚河南支定陶段流域內(nèi)的洪澇威脅，可有效改善當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，提高該地區(qū)的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，促進(jìn)其可持續(xù)性發(fā)展。