乌鲁木齐市达坂城区二道沟防洪改造设计浅析

袁喜泉

乌鲁木齐市达坂城区二道沟防洪改造设计浅析

袁喜泉

（新疆乌鲁木齐市水利勘测设计院（有限责任公司），新疆乌鲁木齐830049）

为解决威胁达坂城区北扩的北部戈壁洪水问题，需补充完善北戈壁防洪工程内容，提高防洪标准。结合二道沟防洪现状，对导流堤堤线进行设计，并对三种导流堤型式从技术、经济、环境角度进行比选，最终选择砼护坡斜插式导流堤为本次设计方案。设计方案满足防洪要求，符合因地制宜的原则。对保障城区城市发展、人民群众生命财产安全起到积极作用。

洪水；防洪；冲沟；建筑物

1 概况

达坂城区隶属新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市，位于乌鲁木齐市东南部，天山博格达峰南麓，东与吐鲁番市相连，南与托克逊县毗邻，西与乌鲁木齐市相接，北与吉木萨尔县为邻，兰新铁路、312国道和吐-乌-大高等级公路穿越境内，从古至今是联系南北疆和区内外的咽喉之地。

由于《新疆乌鲁木齐市达坂城区防洪规划》[1]编制早于《新疆达坂城城区控制性详细规划》，考虑北部戈壁区以北丘陵地带分布有若干冲洪沟，对规划城区直接造成洪水威胁。原防洪规划中考虑到二道沟洪水，但保护对象为达坂城支渠，根据城市《防洪工程设计规范》[2]的要求，防洪标准偏低，为满足达坂城镇城市发展的需要，解决威胁城区北扩的北部戈壁洪水问题，需补充完善北戈壁防洪工程内容，提高防洪标准。

本次二道沟防洪工程主要是治理达坂城镇北戈壁北侧各冲洪沟洪水，通过修建导流堤、排洪渠、淤地坝等设施，将北戈壁北侧各冲洪沟洪水分片导出北戈壁地区，保护北戈壁新规划城区免受设计标准内洪水的危害。

2 防洪工程现状

二道沟现状布置有2.6 km导流堤，经复核，二道沟导流堤修建不完全，首端未与沟岸山体相接，未将冲沟完全拦截，留有缺口，洪水有从缺口通过的可能；末端仅至沟口山嘴出处，下游无过洪通道，洪水仍将漫滩从北戈壁流过，最后汇集至达坂城支渠北侧人工开挖土沟内，洪水无法安全下泄；二道沟现状导流堤堤身夯实相对密度大于0.75，堤前导流槽断面尺寸及堤顶高程满足过流要求，现状堤身可利用，但导流堤迎水面未衬砌，堤底无防冲基础，抗冲刷能力差，无法满足防洪要求，需进一步完善。因此，本次设计针对二道沟防洪工程只需将现状导流堤修建完善，增加迎水面衬砌，修整上游导流槽，加设堤底防冲基础，加长导流堤450 m即可将二道沟洪水导入规划城区北侧天然冲沟内引至北戈壁规划城区西侧外废弃煤矿矿坑蓄滞洪区，该天然冲沟沟底宽约20 m，深2 m左右，纵坡1.3%左右，可满足过洪要求。该冲沟局部有约1 km将穿越规划城区，因考虑与规划城区建设的协调性，本次设计需考虑本部分工程设计及工程量。

3 导流堤堤线设计

根据《新疆达坂城城区控制性详细规划》规划图，规划城区北侧紧挨二道沟、雷家沟沟口，沟内洪水出沟后直接顶冲规划城区。为避免沟内洪水进入规划城区，本次设计通过修建导流堤，顺地形条件，将洪水从规划城区外侧导入下游泄洪通道。

二道沟沟口宽600 m～1000 m，地势开阔，地形较平坦，无明显沟槽，北高南低，东高西低。因此，根据地形条件，二道沟沟内导流堤堤线采用东北—西南走向，与等高线45°斜交，将洪水逐步导向沟口西侧天然冲沟内。

4 导流堤设计

4.1 堤顶宽度

根据堤防工程设计规范第6.4.1条规定[3]：堤顶宽度应根据防汛管理施工，构造及其它要求确定，3级以下堤防顶宽不宜小于3 m，本次设计导流堤堤顶宽度考虑工程抢险和施工条件的需要，堤顶宽度按4.0 m控制。

4.2 导流堤型式选择

本次二道沟导流堤设计，主要采取了三种导流堤型式进行比较：

方案一：细石砼砌卵石斜插式导流堤

标准横断面参数为：堤上游侧开挖深1.5 m，底宽4.65 m导流槽，从导流槽底部至堤顶高3.5 m，地面以上堤高2 m，堤顶宽4 m，堤身迎水面护坡采用50 cm厚C25F200细石砼砌卵石衬砌[5]，衬砌高度从导流槽底部起高2.5 m，坡度为1∶1.75，导流槽上游侧边坡为1∶2，基础采用斜插式C25F200细石砼砌卵石护坡，厚度为50 cm，坡度为1∶1.75，底部设置底宽150 cm放大脚，基础深1.5 m，细石砼砌卵石每15 m设置一条伸缩缝，缝宽2 cm，缝内嵌高密度苯板，采用聚胺酯砂浆勾缝，堤身采用开挖料回填夯实，夯实相对密度大于0.75，横断面结构型式详见图1。

图1 细石砼砌卵石斜插式导流堤标准横断面

方案二：格宾石笼斜插式导流堤

标准横断面参数为：堤上游侧开挖深1.5 m，底宽3.5 m导流槽，从导流槽底部至堤顶高3.5 m，地面以上堤高2 m，堤顶宽4 m，迎水坡护坡采用2 m×1 m×0.5 m格宾石笼呈台阶状保护，保护高度从导流槽底部起高2.5 m，每层格宾石笼宽2 m，每上一层，格宾石笼回缩0.5 m，基础也采用斜插式格宾石笼护坡，做法同迎水面护坡一致，基础深1.5 m，堤身采用开挖料回填夯实，夯实相对密度大于0.75，横断面结构型式详见图2。

方案三：砼护坡斜插式导流堤

图2 格宾石笼斜插式导流堤标准横断面

堤上游侧开挖深1.5 m，底宽4.65 m导流槽，从导流槽底部至堤顶高3.5 m，地面以上堤高2 m，堤顶宽4 m，堤身迎水坡护坡采用12 cm厚C25F200砼护坡衬砌，衬砌高度从导流槽底部起高2.5 m，坡度为1∶1.75，导流槽上游侧边坡为1∶2，基础采用斜插式C25F200砼护坡衬砌，厚度为12 cm，坡度为1∶1.75，底部设置底宽60 cm放大脚，基础深1.5 m，砼板每3m设置一条分缝，错缝布置，缝宽2 cm，缝内嵌高密度苯板，采用聚胺酯砂浆勾缝，砼板底部铺设0.3 mm厚PE膜防腐，堤身采用开挖料回填夯实，夯实相对密度大于0.75。横断面结构型式详见图3。

图3 砼护坡斜插式导流堤标准横断面

从工程造价方面比较，方案三造价最低，方案一造价居中，方案二造价最高；从运行管理方面比较，三种方案运行均安全，方案一、三整体性较好，后期修补、维护较简单，方案二整体性较差，局部破损的可能性较大，后期修补、维护较复杂；从工程施工角度比较，方案一、方案三施工工艺比较简单，质量较容易控制，方案一对施工水平要求较高，施工工期相对较长，方案二施工较复杂，质量较难控制，施工工期较短；从使用条件方面比较，方案一耐久性最好，方案二耐久性较差，方案三耐久性较好；从外观相比较，方案一、方案三外观比较整洁，方案二外观较差，但透水性较好，比较环保。综合各方面因素考虑，本次设计以方案三作为推荐方案。三种方案的比较汇总见表1。

表1 二道沟导流堤堤型方案比较汇总表

工程从技术、经济、环境角度经过充分分析，技术可行，环境允许，因此本工程推荐的设计方案为砼护坡斜插式导流堤。

5 结语

本次设计根据《新疆达坂城城区控制性详细规划》的具体要求，结合乌鲁木齐达坂城区二道沟洪水特点及地形，结合工程的各种因素，综合分析洪水特性及洪水灾害情况，充分考虑各冲沟自然条件，以及各区域对防洪的要求；因地制宜的选择不同的建筑物型式；根据各冲沟的地形条件，合理选择防洪通道，充分考虑兴建防洪工程对上下游的影响；尽可能利用现有防洪设施改造加固现有防洪设施。不但对造福当地人民促进当地经济建设的安全稳定发展达到“兴水强市”的目标［4］，也对类似防洪工程的设计提供一定的设计思路与方案选择方法。

[1]新疆乌鲁木齐市达坂城区防洪规划[R].乌鲁木齐:新疆水利厅,2014.

[2]GB/T 50805-2012,城市防洪工程设计规范[S].北京：中国计划出版社，2012.

[3]GB 50286-2013,堤防工程设计规范[S].北京：中国计划出版社，2013.

[4]刘仔旭.浑河沈阳段防洪方案[J].陕西水利，2015(5):57-58.

TV87

B

1673-9000（2017）02-0059-03

2016-12-28

袁喜泉（1981-），男，湖南株洲人，工程师，主要从事水利工程设计工作。