摘要：南水北调中线干线工程自湖北丹江口水库引水，一路北上，已成为京津冀豫四省市19座大中城市的主力水源。中线工程线路长，交叉建筑物多，工程防洪压力巨大。由于近年来城乡快速发展，渠道沿线地形地貌多有变化，按原设计建设完成的渠道倒虹吸出现不满足防洪需要的情况。本文以新乡卫辉段山庄河渠道倒虹吸为例，进行防洪复核分析，提出防护加固措施。
关键词：倒虹吸；防洪复核；防护加固
1 引言
山庄河渠道倒虹吸为南水北调中线总干渠与海河流域卫河水系山庄河的交叉建筑物，因倒虹吸下游地方修建的公路横跨山庄河且为三孔圆形涵洞结构，经防洪复核，不满足山庄河过流、行洪要求，影响总干渠安全。故对倒虹吸进口裹头进行加高加固，对进口防洪堤培厚加固，确保总干渠防洪安全。
2 工程概述
山庄河倒虹吸位于新乡卫辉唐庄镇辖区，是南水北调中线干线工程重点输水建筑物。倒虹吸由进口渐变段、进口检修闸、管身段、出口控制闸和出口渐变段组成，总长291m。管身为3孔箱形钢筋混凝土结构，单孔尺寸7.0m7.3m（宽×高）。交叉断面以上集水面积25.2km2，设计洪水标准为100年一遇，相应洪峰流量为787m3/s，校核洪水标准为300年一遇，相应洪峰流量为1000m3/s。
倒虹吸下游80米跨山庄河河道为地方修建的致富路，路下为三孔拱涵，直径为3米，高度为1.7米，用于河道过流。经测量，路面高程已高于倒虹吸进口裹头防护堤高程0.93米。一旦遭遇暴雨，因致富路三孔拱涵过流能力严重不足，极易形成阻水断面，造成河道上游水位急速抬升，发生外水入渠风险。致富路与南水北调中线总干渠位置示意图见图1。
图1 致富路与南水北调中线总干渠位置示意图
3 防洪复核
根据山庄河倒虹吸附近实际地形及地物，分两种工况进行计算：
1）不考虑山庄河两岸出流，按洪水全部从下游公路处通过计算。
采用水库调洪法对山庄河总干渠下游公路处进行调洪演算，各频率成果见表1。
表1 山庄河总干渠下游公路处调洪演算成果表
从调洪演算成果看，100年一遇、300年一遇公路处水位分别为102.33m、102.43m，相应100年一遇比初步设计阶段水位101.86m高0.47m，比300年一遇水位102.28m高0.15m，比总干渠堤顶高程103.36m分别低1.03m、0.93m。占用了总干渠原有部分超高，影响总干渠安全。
4.防护加固
4.1加固原则
以南水北调中线工程安全运行，及渠道倒虹吸管身、进出口裹头和总干渠安全为指导思想，在河道现状条件及设计洪水标准下，通过防护加固设计保护管身稳定及安全，保护裹头防洪堤稳定及安全。
4.2加固范围
山庄河进口裹头加高加固；进口裹头上游右岸防洪堤培厚加固。
4.3加固方案
山庄河倒虹吸裹头的防护范围为总干渠轴线上下游80m左右。原设计情况为：河道左右岸，采用30cm厚M7.5浆砌石护坡，边坡系数1：2，坡面设置2排φ80排水孔；护坡坡脚深入主河槽，齿深2m，宽0.8m防淘刷；坡脚处，在河槽水平段设宽10米，厚1m的钢筋石笼，作为坡脚防护。裹头原设计情况见图2。
图3 裹头加固图
其中挡墙新老结合面，需凿毛处理并进行植筋。原挡墙墙顶采用植筋长750mm，植入长度250mm，植筋间距300mm，梅花形布置；原挡墙墙侧采用植筋长400mm，植入长度200mm，植筋间距200mm，梅花形布置。
4.4河道防护后冲刷计算
河道防护后冲刷计算采用300百年一遇洪峰流量1000 m3/s，相应洪水位为105.17m。河床冲刷计算：
根据现场边界条件，下游河床冲刷坑深度按以下公式计算：
式中：dm——下游河床冲刷深度（m）；
qm——单宽流量（m3/s·m），计算时设计流量取河槽分摊的流量；
[v0] ——河床土质允许不冲流速（m/s）；
hm——下游河床水深（m）；
经计算，冲刷深度为dm=1.4m，本次设齿槽槽身2m，满足要求。
5 结语
随着城乡建设发展，南水北调中线总干渠沿线河道整治、道路建设、环境治理等将越发普遍，渠道倒虹吸出现防洪风险的情况将越来越多。通过对建筑物进口裹头进行培厚加固，对防洪（护）进行堤加高，对坡脚处进行石笼防护，将成为消除渠道倒虹吸防洪风险的基本对策。
论文作者:樊少彪1,成德胜2,董平3
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/24
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