给排水工程论文

您当前的位置:学术堂 > 水利论文 > 给排水工程论文 >

山区建筑项目防洪排涝方案探讨

来源:东北水利水电 作者:孙成强
发布于:2020-02-21 共3257字

  摘    要: 文中选取鞍山市一典型山区建筑项目,从山区的产汇流特点出发,划分园区的汇流区并确定洪水流量,对园区的防洪排涝总体布局方案进行分析比较,提出相对合理和可借鉴的应对方案。

  关键词: 山区建筑; 防洪排涝; 产汇流;

  1 、概述

  这次论述的项目区位于辽宁省鞍山市,项目规划用地面积为7.85万m[2]。根据项目规划总体安排,拟将规划用地上现有低洼区域回填,并依托原地形,形成南北高,中间低,西北向东南倾斜的园区地势。园区规划内部地面高程自山体侧至外围道路侧比降为2.46%~4.99%。园区出入口紧邻市政道路,市政道路下设市政排水干管排水至太子河一级支流南沙河。

  2、 产汇流分析及洪水流量确定

  2.1、 暴雨洪水特性

  项目区地处鞍山市太子河一级支流南沙河流域中上游,该地区形成暴雨的天气系统主要有华北气旋、江淮气旋、台风、低压冷锋及高空槽等。项目区地势较高,区域集水面积较小,洪水汇流历时较短,一般在5~10 min之内,即项目区的洪水主要受短历时暴雨影响。由于项目地点并没有雨量站,此次采用与项目距离较近的立山水文站降雨资料进行分析。项目收集了立山站1981年至2015年共35年年最大10 min降水量资料。经计算,项目地点多年平均最大10 min点暴雨量为15.9 mm,多年平均最大1 h点暴雨量为33 mm。

  2.2 、汇流区划分

  根据园区外围地形分析,将园区外围坡面划分为5个汇水分区,计为1~5号汇流区。在各汇流区的适当位置确定了汇流集水点,收集汇流区内洪水通过设置排水通道进入市政排水系统。

  项目位于辽宁省水文分区Ⅰ2区,园区外围各汇流区的河沟集水面积、沟长及河沟比降均在地形图上量算,汇流区面积0.005~0.091 km[2]。

  由于项目区域设计洪水计算主要受10 min暴雨影响,故采用实测系列法对设计10 min暴雨进行复核。选取立山站1981—2015年,共35年连续年最大10 min降雨系列,计算设计10 min暴雨,10 min暴雨频率计算采用矩法,线型采用P-Ⅲ型曲线。由于实测系列具有35年实测资料,系列年限较等值线图法长,计算精度更高,故此次设计10 min暴雨采用实测系列法计算成果。
 

山区建筑项目防洪排涝方案探讨
 

  2.3、 设计洪峰流量

  设计洪峰流量按如下公式计算:

  式中:QP为设计洪峰流量;ψP为设计洪峰径流系数;F为集水面积;iP为相当于汇流时间τ的设计面暴雨强度;PτP面为一定频率下τ历时的设计面暴雨;P24P面为一定频率下24 h历时的设计面暴雨;n1p、n2p为短历时暴雨衰减指数;τ为汇流时间;L为河流长度;J为河道平均坡度;x、y为地区汇流参数。

  园区外围各汇流区,10年一遇设计洪峰为0.28~2.31 m[3]/s,24 h洪量为0.04~0.76万m[3]。

  3、 防洪排涝方案

  3.1 、防洪标准

  园区防洪标准根据《城市防洪工程设计规范》中2.1.1、2.1.2条规定选取。园区防洪工程等别按Ⅳ等考虑,选取防山洪的工程设计标准为10年一遇。

  3.2、 总体布局

  3.2.1 、拟定原则

  1)安全性为主的原则。考虑到园区人口密集、不动产经济价值较高,各方案均应将确保园区防洪排涝安全放在首位。保证当发生设计标准降雨情况下,雨水不会漫溢至园区地面;当发生超标准降雨情况下,漫溢至园区地面的水流不会对园区安全造成较大影响。

  2)尽量降低对园区规划布局影响的原则。在园区已有的现状排洪方案的基础上局部优化方案,针对不同汇流区特性,综合分析拟定各汇流区排洪方案,尽量不做大的改动。

  3)尽量节省工程投资和后期维护费用的原则。排洪方案应充分考虑各种不利条件,各种方案的不利条件在实施中能否克服;同时各排洪方案在建成后是否易于维护,保证排洪功能不失效。

  3.2.2、 排洪方案优缺点分析

  1)外围截洪沟导流。优点是对园区无影响。缺点包括投资非常大;对园区外围局部景观有破坏;存在征占地问题;可维护性较差。受汇流区地形影响,截洪沟线路较长,且断面不宜过大,整体比降不宜过大,降雨将导致截洪沟上游坡面泥沙、树枝等进入截洪沟,会阻塞截洪沟,后期维护工作量较大;工程安全性较差。园区外围山体较陡,表层杂填土较厚,稳定性差,局部边坡达到1∶1.5,在陡边坡位置设置截洪沟会进一步增加山体边坡风险,一旦遭遇强降雨,极易造成局部土体失稳,造成截洪沟的破坏,造成工程功能失效,影响园区安全。

  2)园区地面分散导流。优点是对园区日常基本无影响;实施方便,基本无投资。缺点是园区道路设计需兼顾雨水走向;大量雨水从园区通过,会有部分漂浮物及泥沙滞留园区,增加后期清洁工作量;安全余度较低,流量较大时对道路行人安全有影响。

  3)园区地下管涵导流。优点是对园区无影响。缺点包括投资较大;与园区内其他设施可能有交叉,对其他工程布置有影响;对外围市政雨水管涵有承接要求。

  4)直接外排。优点是对园区无影响;实施方便。缺点是对地形条件要求较高。

  3.2.3、 方案比选

  结合各分区实际地形特点,综合考虑汇流量、园区定位、管理、排水、景观等综合需求,对各分区排洪方案进行比选分析。

  1)1号、2号汇流区。这2个汇流区相邻且汇水面积均较小,两分区间分水岭高度较小且均靠近园区南侧,排洪方案确定可将两分区打通。考虑该分区距离园区外道路较近,且现状地面高程普遍高于外围市政管网高程,推荐采取直接外排方案,将雨洪直接导入市政雨水管网。

  2)3号、4号、5号汇流区。这3个汇流区洪水在坡面下游汇集后,由于下游园区地面设计高程较高,且其距离园区外道路较远,其间间隔分水岭高程较高,在无大量工程措施的基础上,不具备直接外排条件,因此该分区均不考虑直接外排方案。

  这三个汇流区规划标准排水流量共计可达3.0 m[3]/s以上,采取园区地面分散导流,不但水深和流速均超出园区人居安全能够承受的范围,且雨水流经园区后对园区环境影响较大,增加了原有园区规划排水压力,影响园区规划排水布局,因此该分区不考虑园区地面分散导流方案。

  推荐将该分区洪水通过地下管涵引入园区地下管涵,最终集中排泄至外部市政雨水管网。

  3.3 、工程布局

  3.3.1 、1号、2号汇流区

  在1号汇流区东侧设置排水管涵与道路北侧的市政雨水管涵连接,O-P管涵长度约30 m。对1号、2号汇流区下游与园区临近位置形成的洼地进行局部回填,以避免局部水深较大,影响园区挡墙稳定以及周边安全。1号、2号汇流区排洪方案初步估算需回填土方约1 200 m[3],回填面积约1 000 m[2],O-P段管径600 mm、管涵30 m。

  3.3.2、 3号、4号、5号汇流区

  沿园区外围3号~4号集水点段布设截洪沟92 m,3号汇流区山洪经截洪沟明排至4号集水点,3号汇流区洪水从A点自南向北经管道在4号汇流区附近B点与4号汇流区洪水汇合后,由管道自西向东在E点承接5号汇流区洪水后,向东南方向出园区与市政管网在F点相接;5号汇流区洪水自C点进入管道,经D点于E点汇入主管道。将规划排洪管涵线路分为5段,A-B,B-E,C-D,D-E,E-F,各管道长度分别为100,155,90,72,50 m。3号、4号、5号汇流区排洪方案根据线路走向及管径,需建设集水井3座,C-D,D-E段管径400 mm、管涵162 m,A-B段管径600 mm、管涵100 m,B-E,E-F段管径1 000 mm、管涵205 m,管涵合计长度约467 m。

  4、 结论

  为确保山区建筑排洪安全,首先要根据园区规模确定防洪标准,合理划分汇流分区,明确排洪流量,并根据区域排水安排确定洪水出路。这里很重要的一个问题是洪水出路问题,对于人工排水通道必须确保其排水能力能够满足项目需求,这是所有建设方案的前提。

  具体方案中要优先采用对园区影响小的排洪方式,必须经过园区的洪水优先利用地下管涵。确保影响园区的洪水均有合适的出路和有效的措施,同时还要适度考虑超标准洪水,在截洪沟开挖和管道选择时留有余地。

  参考文献

  [1] 白红卫.建筑场地中的防洪排涝设计[J].建筑技艺,2015.
  [2] 王丽芹,周冲.浅谈城市防洪排涝对策与措施[J].城市建筑,2014,12(01).
  [3] 杭州市西溪国家湿地防洪排涝问题的探讨[J].商品与质量:建筑与发展,2011(11):90-92.
  [4] 李鸿奎,徐扬,陈钢.南京牛首山文化旅游区佛顶宫项目给水排水设计特点解析[J].给水排水,2017(01).
  [5] 林升.大学城防洪排涝系统建设中的几点反思与建议[J].南方建筑,2006(07).
  [6] 杨俊军.城市防洪排涝体系建设的问题及对策[J].河南水利与南水北调,2018(07).
  [7] 武清.山区水库土石坝防洪安全及对策[J].水利规划与设计,2018(12):14-17+127.

作者单位:辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司
原文出处:孙成强.山区建筑排洪对策分析[J].东北水利水电,2020,38(02):58-60.
相关内容推荐
相关标签:
返回:给排水工程论文