時間:2020年04月03日 分類:科學技術論文 次數:
[摘要]文中選取鞍山市一典型山區建筑項目,從山區的產匯流特點出發,劃分園區的匯流區并確定洪水流量,對園區的防洪排澇總體布局方案進行分析比較,提出相對合理和可借鑒的應對方案。
[關鍵詞]山區建筑;防洪排澇;產匯流
1概述
這次論述的項目區位于遼寧省鞍山市,項目規劃用地面積為7.85萬m2。根據項目規劃總體安排,擬將規劃用地上現有低洼區域回填,并依托原地形,形成南北高,中間低,西北向東南傾斜的園區地勢。園區規劃內部地面高程自山體側至外圍道路側比降為2.46%~4.99%。園區出入口緊鄰市政道路,市政道路下設市政排水干管排水至太子河一級支流南沙河。
2產匯流分析及洪水流量確定
2.1暴雨洪水特性
項目區地處鞍山市太子河一級支流南沙河流域中上游,該地區形成暴雨的天氣系統主要有華北氣旋、江淮氣旋、臺風、低壓冷鋒及高空槽等。項目區地勢較高,區域集水面積較小,洪水匯流歷時較短,一般在5~10min之內,即項目區的洪水主要受短歷時暴雨影響。由于項目地點并沒有雨量站,此次采用與項目距離較近的立山水文站降雨資料進行分析。項目收集了立山站1981年至2015年共35年年最大10min降水量資料。經計算,項目地點多年平均最大10min點暴雨量為15.9mm,多年平均最大1h點暴雨量為33mm。
2.2匯流區劃分
根據園區外圍地形分析,將園區外圍坡面劃分為5個匯水分區,計為1~5號匯流區。在各匯流區的適當位置確定了匯流集水點,收集匯流區內洪水通過設置排水通道進入市政排水系統。項目位于遼寧省水文分區Ⅰ2區,園區外圍各匯流區的河溝集水面積、溝長及河溝比降均在地形圖上量算,匯流區面積0.005~0.091km2。由于項目區域設計洪水計算主要受10min暴雨影響,故采用實測系列法對設計10min暴雨進行復核。選取立山站1981—2015年,共35年連續年最大10min降雨系列,計算設計10min暴雨,10min暴雨頻率計算采用矩法,線型采用P-Ⅲ型曲線。由于實測系列具有35年實測資料,系列年限較等值線圖法長,計算精度更高,故此次設計10min暴雨采用實測系列法計算成果。
2.3設計洪峰流量
設計洪峰流量按如下公式計算:QP=0.27ψPiPFiP=PτP面/τPτP面=P24P面24n2p-1×6n1p-n2p×τ1-n1pτ=x(L/J)y式中:QP為設計洪峰流量;ψP為設計洪峰徑流系數;F為集水面積;iP為相當于匯流時間τ的設計面暴雨強度;PτP面為一定頻率下τ歷時的設計面暴雨;P24P面為一定頻率下24h歷時的設計面暴雨;n1p、n2p為短歷時暴雨衰減指數;τ為匯流時間;L為河流長度;J為河道平均坡度;x、y為地區匯流參數。園區外圍各匯流區,10年一遇設計洪峰為0.28~2.31m3/s,24h洪量為0.04~0.76萬m3。
3防洪排澇方案
3.1防洪標準
園區防洪標準根據《城市防洪工程設計規范》中2.1.1、2.1.2條規定選取。園區防洪工程等別按Ⅳ等考慮,選取防山洪的工程設計標準為10年一遇。
3.2總體布局
3.2.1擬定原則
1)安全性為主的原則?紤]到園區人口密集、不動產經濟價值較高,各方案均應將確保園區防洪排澇安全放在首位。保證當發生設計標準降雨情況下,雨水不會漫溢至園區地面;當發生超標準降雨情況下,漫溢至園區地面的水流不會對園區安全造成較大影響。2)盡量降低對園區規劃布局影響的原則。在園區已有的現狀排洪方案的基礎上局部優化方案,針對不同匯流區特性,綜合分析擬定各匯流區排洪方案,盡量不做大的改動。3)盡量節省工程投資和后期維護費用的原則。排洪方案應充分考慮各種不利條件,各種方案的不利條件在實施中能否克服;同時各排洪方案在建成后是否易于維護,保證排洪功能不失效。
3.2.2排洪方案優缺點分析
1)外圍截洪溝導流。優點是對園區無影響。缺點包括投資非常大;對園區外圍局部景觀有破壞;存在征占地問題;可維護性較差。受匯流區地形影響,截洪溝線路較長,且斷面不宜過大,整體比降不宜過大,降雨將導致截洪溝上游坡面泥沙、樹枝等進入截洪溝,會阻塞截洪溝,后期維護工作量較大;工程安全性較差。園區外圍山體較陡,表層雜填土較厚,穩定性差,局部邊坡達到1∶1.5,在陡邊坡位置設置截洪溝會進一步增加山體邊坡風險,一旦遭遇強降雨,極易造成局部土體失穩,造成截洪溝的破壞,造成工程功能失效,影響園區安全。
2)園區地面分散導流。優點是對園區日;緹o影響;實施方便,基本無投資。缺點是園區道路設計需兼顧雨水走向;大量雨水從園區通過,會有部分漂浮物及泥沙滯留園區,增加后期清潔工作量;安全余度較低,流量較大時對道路行人安全有影響。3)園區地下管涵導流。優點是對園區無影響。缺點包括投資較大;與園區內其他設施可能有交叉,對其他工程布置有影響;對外圍市政雨水管涵有承接要求。4)直接外排。優點是對園區無影響;實施方便。缺點是對地形條件要求較高。
3.2.3方案比選
結合各分區實際地形特點,綜合考慮匯流量、園區定位、管理、排水、景觀等綜合需求,對各分區排洪方案進行比選分析。1)1號、2號匯流區。這2個匯流區相鄰且匯水面積均較小,兩分區間分水嶺高度較小且均靠近園區南側,排洪方案確定可將兩分區打通。考慮該分區距離園區外道路較近,且現狀地面高程普遍高于外圍市政管網高程,推薦采取直接外排方案,將雨洪直接導入市政雨水管網。2)3號、4號、5號匯流區。
這3個匯流區洪水在坡面下游匯集后,由于下游園區地面設計高程較高,且其距離園區外道路較遠,其間間隔分水嶺高程較高,在無大量工程措施的基礎上,不具備直接外排條件,因此該分區均不考慮直接外排方案。這三個匯流區規劃標準排水流量共計可達3.0m3/s以上,采取園區地面分散導流,不但水深和流速均超出園區人居安全能夠承受的范圍,且雨水流經園區后對園區環境影響較大,增加了原有園區規劃排水壓力,影響園區規劃排水布局,因此該分區不考慮園區地面分散導流方案。推薦將該分區洪水通過地下管涵引入園區地下管涵,最終集中排泄至外部市政雨水管網。
3.3工程布局
3.3.11號、2號匯流區
在1號匯流區東側設置排水管涵與道路北側的市政雨水管涵連接,O-P管涵長度約30m。對1號、2號匯流區下游與園區臨近位置形成的洼地進行局部回填,以避免局部水深較大,影響園區擋墻穩定以及周邊安全。1號、2號匯流區排洪方案初步估算需回填土方約1200m3,回填面積約1000m2,O-P段管徑600mm、管涵30m。
3.3.23號、4號、5號匯流區
沿園區外圍3號~4號集水點段布設截洪溝92m,3號匯流區山洪經截洪溝明排至4號集水點,3號匯流區洪水從A點自南向北經管道在4號匯流區附近B點與4號匯流區洪水匯合后,由管道自西向東在E點承接5號匯流區洪水后,向東南方向出園區與市政管網在F點相接;5號匯流區洪水自C點進入管道,經D點于E點匯入主管道。將規劃排洪管涵線路分為5段,A-B,B-E,C-D,D-E,EF,各管道長度分別為100,155,90,72,50m。3號、4號、5號匯流區排洪方案根據線路走向及管徑,需建設集水井3座,C-D,D-E段管徑400mm、管涵162m,A-B段管徑600mm、管涵100m,B-E,EF段管徑1000mm、管涵205m,管涵合計長度約467m。
4結論
為確保山區建筑排洪安全,首先要根據園區規模確定防洪標準,合理劃分匯流分區,明確排洪流量,并根據區域排水安排確定洪水出路。這里很重要的一個問題是洪水出路問題,對于人工排水通道必須確保其排水能力能夠滿足項目需求,這是所有建設方案的前提。具體方案中要優先采用對園區影響小的排洪方式,必須經過園區的洪水優先利用地下管涵。確保影響園區的洪水均有合適的出路和有效的措施,同時還要適度考慮超標準洪水,在截洪溝開挖和管道選擇時留有余地。
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