小區(qū)內(nèi)山體排洪溝工程設計探析
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摘要：小區(qū)內(nèi)山體排洪溝工程設計應結(jié)合減災防災原則，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。
關鍵詞：排洪溝；設計洪峰流量；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，必須堅持減災防災的原則，提前預防、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設計原則
排洪溝的設計應充分考慮小區(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，排洪溝末端應設置沉砂池等設施。
2設計要點
排洪溝應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排水溝的設計計算
結(jié)合東南地區(qū)的某個小區(qū)的排洪溝的設計過程，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計。一期工程的航拍現(xiàn)狀如圖1所示。
3.1設計防洪標準
排洪溝的設計首先應確定防洪標準，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設計洪峰流量的計算
設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、公路科學研究所經(jīng)驗公式、第二鐵路設計院等值線法及第三鐵路設計院計算方法。由于當?shù)氐乃畡站帧⑺值炔块T均沒有相關的暴雨資料及經(jīng)驗公式，因此無法采用地區(qū)經(jīng)驗公式。公路科學研究所與鐵路設計院計算方法相比較，鐵路設計院經(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研究所小流域公式計算雨水量［3］。式中：Q為設計洪峰流量（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F＜1km²時，n=1。
3.3匯水面積的確定
山體的地形比較復雜，必須使用建設局提供的小區(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?shù)氐谋┯陱姸裙?，設計雨水量為2.26m³/s。根據(jù)公路科學研究所的小流域公式，設計雨水量為7.40m³/s。按暴雨強度公式和公路科學研究所的小流域公式所計算的較大值確定排洪溝的設計流量，則一期地塊東側(cè)山體的設計流量為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排洪溝設置在山腳，如圖4⒜所示。排洪溝沿山腳設置是最常見的做法，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排洪溝設置在山坡，如圖4⒝所示。當陡坡上方是緩坡或平坡，通常會在陡坡上設置一道排洪溝，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，完成排洪溝后應對破壞的植被和山體進行修復［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、山谷底部設置排洪溝，陡坡頂部設置排洪溝，陡坡底部設置排水溝。4#樓與5#樓之間現(xiàn)場已經(jīng)預留一個過路涵洞，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，設置相應的雨水清水池，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)象的建設目標。
5結(jié)語
防洪標準及流域面積的確定對排洪溝的設計起關鍵作用。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，可以對設計起重要的指導作用。隨著住宅小區(qū)規(guī)模越來越大，地形地貌越來越復雜。越來越多的小區(qū)內(nèi)需要設置排洪溝。在減災防災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置等，針對排洪溝的自身缺陷，進行配套設施的建設，包括陡坡跌水、護坡堤岸、沉砂池等。此外，物業(yè)管理公司應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施能最好地發(fā)揮作用。有條件的設置雨水回收設施，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