小區(qū)內(nèi)山體排洪溝工程設(shè)計探析

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摘要：小區(qū)內(nèi)山體排洪溝工程設(shè)計應(yīng)結(jié)合減災(zāi)防災(zāi)原則，以消除山洪對小區(qū)的危害和隱患為目的。通過對雨水流量計算方法的選擇，對比不同地形的流域面積的確定及排洪溝形式的比較，設(shè)計統(tǒng)籌整個項目的防洪規(guī)劃，確定必要的截流引流措施，將山洪安全引出居住區(qū)，并對截流雨水再利用。

關(guān)鍵詞：排洪溝；設(shè)計洪峰流量；匯水面積；地形地貌；雨水利用

0引言

小區(qū)的地形地貌隨著城市的發(fā)展也越來越多樣化。盆地、丘陵等地貌也越來越多地出現(xiàn)在住宅小區(qū)內(nèi)。因此，必須堅持減災(zāi)防災(zāi)的原則，提前預(yù)防、減少洪水的危害，保護地勢較低住宅的居民的生命財產(chǎn)安全。設(shè)計上要認真做好防洪規(guī)劃，且兼顧考慮雨水的再利用。

1設(shè)計原則

排洪溝的設(shè)計應(yīng)充分考慮小區(qū)旁邊山洪現(xiàn)狀。統(tǒng)籌規(guī)劃整個項目的雨水排水系統(tǒng)，采取必要的截流引流措施，避免周圍山體的洪水對項目的影響。根據(jù)小區(qū)市政雨水管網(wǎng)或排入水體的實際情況，排洪溝與其順利銜接，使山洪可以有效排入市政雨水管網(wǎng)或水體。為減少對管道的堵塞及排入水體的泥砂量，排洪溝末端應(yīng)設(shè)置沉砂池等設(shè)施。

2設(shè)計要點

排洪溝應(yīng)盡量利用原有的天然溝道，因地制宜加以修整，保持現(xiàn)有的水力條件，有利于洪水的順利下泄。其走向根據(jù)地形地貌，利用地形坡度，使洪水在最短的距離內(nèi)重力流出居住區(qū)［1］。排洪溝一般采用明渠，現(xiàn)澆混凝土或條石砌筑。小區(qū)內(nèi)園林景觀有要求可以局部采用暗渠。當(dāng)小區(qū)的地勢較陡，落差比較大時，可利用跌水井或陡槽，減少洪水的勢能。

3排水溝的設(shè)計計算

結(jié)合東南地區(qū)的某個小區(qū)的排洪溝的設(shè)計過程，進行逐步說明：某小區(qū)占地460畝，最北側(cè)為180畝養(yǎng)生住宅（在建），東側(cè)及中部150畝為康療中心（在建），西南側(cè)128畝為精品酒店（二期工程）。目前核心區(qū)景觀水體已基本完成，為避免周圍山體的洪水對項目的影響，及水景的補水要求，需綜合考慮排洪溝的設(shè)計。一期工程的航拍現(xiàn)狀如圖1所示。

3.1設(shè)計防洪標準

排洪溝的設(shè)計首先應(yīng)確定防洪標準，進而確定洪峰流量。防洪標準根據(jù)工程的性質(zhì)、重要性等因素，按照表1進行確定［2］。根據(jù)本工程小區(qū)所在的城市的人口及重要性［1］，防洪標準按重現(xiàn)期取100年。

3.2設(shè)計洪峰流量的計算

設(shè)計洪水通常用實測的暴雨資料間接求得，并假定暴雨與洪水流量同頻率。屬于小匯水面積的排洪溝，一般沒有實測的暴雨資料。目前洪峰流量計算的方法主要有3種：洪水調(diào)查法、推理公式法、經(jīng)驗公式法。由于小區(qū)附近沒有水文觀測站，無水位、流量觀測資料。小區(qū)的排洪溝的洪峰流量計算通常只能采用經(jīng)驗公式法。經(jīng)驗公式法有一般地區(qū)性經(jīng)驗公式、公路科學(xué)研究所經(jīng)驗公式、第二鐵路設(shè)計院等值線法及第三鐵路設(shè)計院計算方法。由于當(dāng)?shù)氐乃畡?wù)局、水利局等部門均沒有相關(guān)的暴雨資料及經(jīng)驗公式，因此無法采用地區(qū)經(jīng)驗公式。公路科學(xué)研究所與鐵路設(shè)計院計算方法相比較，鐵路設(shè)計院經(jīng)驗公式適用于流域面積10km²以上且高含沙量洪峰流量計算，公路科學(xué)研究所經(jīng)驗公式適用于流域面積10km²以下的低含沙量洪峰流量計算。因此本工程采用的是公路科學(xué)研究所小流域公式計算雨水量［3］。式中：Q為設(shè)計洪峰流量（m³/s）；F為流域面積（km²）；K為徑流模數(shù)，按表2采用；n為面積參數(shù)，當(dāng)F＜1km²時，n=1。

3.3匯水面積的確定

山體的地形比較復(fù)雜，必須使用建設(shè)局提供的小區(qū)周邊的原始地形圖，根據(jù)等高線確定山脊山谷，從而劃定流域面積［4］。根據(jù)地形標高，框內(nèi)的山體雨水均會匯入地塊內(nèi)的山腳，進入小區(qū)，這部分的流域面積即為排洪溝的計算流域面積［5］。主要的地形地貌及匯水方式有以下幾種：⑴地形一，緩坡一側(cè)匯水，如圖2⒜所示其特點是徑流量與匯水面積成正比，對建設(shè)場地的沖擊較小，危害相對較小。⑵地形二，山谷環(huán)匯水，如圖2⒝所示其特點是短期匯集徑流量較大，水位上升較快，對建設(shè)場地沖擊較大，危害相對較大。⑶地形三，陡坡匯水，如圖2⒞所示其特點是瞬間徑流量比較大，勢能高，對建場地沖擊大，危害最大。根據(jù)不同的地形特點，在地形圖上分段確定各段排洪溝匯入的雨水的流域面積。每個山頭，每個陡坡、緩坡，按地勢逐片逐片畫出流域范圍，進而確定流域面積。本工程一期的匯水面積如圖3所示。山體的徑流系數(shù)取0.2，一期東側(cè)地塊的匯水面積為18.34公頃。根據(jù)當(dāng)?shù)氐谋┯陱姸裙?，設(shè)計雨水量為2.26m³/s。根據(jù)公路科學(xué)研究所的小流域公式，設(shè)計雨水量為7.40m³/s。按暴雨強度公式和公路科學(xué)研究所的小流域公式所計算的較大值確定排洪溝的設(shè)計流量，則一期地塊東側(cè)山體的設(shè)計流量為7.40m³/s。

3.4排洪溝位置的確定

排洪溝走向主要根據(jù)地勢及山體的輪廓布置，但是也要考慮地形的影響。根據(jù)不同的地形按實際情況確定排水溝的位置［5］。⑴排洪溝設(shè)置在山腳，如圖4⒜所示。排洪溝沿山腳設(shè)置是最常見的做法，可以有效地截留山體匯流的雨水，一般的緩坡、山谷及陡坡底都適用。⑵排洪溝設(shè)置在山坡，如圖4⒝所示。當(dāng)陡坡上方是緩坡或平坡，通常會在陡坡上設(shè)置一道排洪溝，截留上部的雨水，以免雨水從陡坡傾瀉而下，對建設(shè)場地造成危害及長期沖刷造成安全隱患。該部分排洪溝可能需要開挖緩坡的山體，對原有的植被會有一定的破壞，完成排洪溝后應(yīng)對破壞的植被和山體進行修復(fù)［5］。

3.5配套排水工程

該小區(qū)一期項目沿地勢結(jié)合地形和園林景觀的要求，緩坡、山谷底部設(shè)置排洪溝，陡坡頂部設(shè)置排洪溝，陡坡底部設(shè)置排水溝。4#樓與5#樓之間現(xiàn)場已經(jīng)預(yù)留一個過路涵洞，該位置上游所有山體擋土墻頂?shù)呐藕闇系挠晁ㄟ^該涵洞排至景觀水體，如圖5⒜所示。該部分排洪溝的匯水面積為16.13公頃，設(shè)計流量為6.72m³/s。4#樓~1#樓的擋土墻頂山體排洪溝，排至1#樓現(xiàn)場預(yù)留的DN800雨水管，再排至景觀水體，如圖5⒝所示。該部分排洪溝的匯水面積為2.21公頃，設(shè)計流量為1.51m³/s。5#樓~1#樓的擋土墻底的排洪溝，排至1#、2#樓之間現(xiàn)場預(yù)留的DN300雨水管，再排至景觀水體，如圖5⒞所示。結(jié)合山體的護坡、地形特點，無論是山腳或者山坡設(shè)置排洪溝，都是為了更有效更快捷更安全的把洪水引出小區(qū)，且盡量減少小區(qū)的安全隱患。

3.6沉砂池的設(shè)計

沉砂池的作用是截留洪水裹挾而來的泥砂，避免沉積在水體及堵塞市政管道。沉砂池的進水口與排洪溝相連，一般采用平流式沉砂池，結(jié)構(gòu)簡單，截留效果較好［6］。本工程根據(jù)現(xiàn)場園林景觀的實際情況，設(shè)置2個平流式沉砂池，1#沉砂池（18.0m×13.5m）及2#沉砂池（6.0m×4.5m）。沉砂池的最大設(shè)計流速為0.3m/s，停留時間30~60s。沉砂池底部的砂斗采用移動式的吸砂泵不定期吸砂。

4雨水利用

本工程在沉砂池附近設(shè)置一個100m³的雨水清水池。暴雨后沉砂池停留的雨水的水質(zhì)比較好，因此通過抽取沉砂池上層的雨水，只需經(jīng)過沉淀過濾后進入清水池，然后供給小區(qū)綠化用水及道路沖洗用水。二期西側(cè)的排洪溝也將采用同樣的雨水利用方式，設(shè)置相應(yīng)的雨水清水池，供二期范圍的綠化用水及道路沖洗用水。水質(zhì)要求如表3所示［7］。排洪溝后的雨水先進入水體，再排入市政管網(wǎng)，可以保持水體的水質(zhì)。實現(xiàn)水體長年不斷、地表吸水能力強、小區(qū)無積水現(xiàn)象的建設(shè)目標。

5結(jié)語

防洪標準及流域面積的確定對排洪溝的設(shè)計起關(guān)鍵作用。除了在地形圖上認真劃分流域范圍，還要實地勘察現(xiàn)場，查看現(xiàn)狀天然排洪溝的位置、走向，可以對設(shè)計起重要的指導(dǎo)作用。隨著住宅小區(qū)規(guī)模越來越大，地形地貌越來越復(fù)雜。越來越多的小區(qū)內(nèi)需要設(shè)置排洪溝。在減災(zāi)防災(zāi)的原則及保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全的前提下，通過分析洪水的特點、地段的選擇、線路安排和進出口設(shè)置等，針對排洪溝的自身缺陷，進行配套設(shè)施的建設(shè)，包括陡坡跌水、護坡堤岸、沉砂池等。此外，物業(yè)管理公司應(yīng)對沖刷嚴重的排洪溝及時維護，沉砂及時清理，水體定期清淤，以保證排洪溝及配套設(shè)施能最好地發(fā)揮作用。有條件的設(shè)置雨水回收設(shè)施，供給綠化、景觀水體補水及道路沖洗等，提高非傳統(tǒng)水源的利用率，節(jié)約用水。

作者:遲軍 單位:廣州珠江實業(yè)集團有限公司