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小区内山体排洪沟工程设计分析

所属栏目:农业工程科学论文 发布日期:2021-12-21 09:46 热度:

   小区的地形地貌随着城市的发展也越来越多样化。盆地、丘陵等地貌也越来越多地出现在住宅小区内。因此,必须坚持减灾防灾的原则,提前预防、减少洪水的危害,保护地势较低住宅的居民的生命财产安全。设计上要认真做好防洪规划,且兼顾考虑雨水的再利用。

小区内山体排洪沟工程设计分析

  1设计原则

  排洪沟的设计应充分考虑小区旁边山洪现状。统筹规划整个项目的雨水排水系统,采取必要的截流引流措施,避免周围山体的洪水对项目的影响。根据小区市政雨水管网或排入水体的实际情况,排洪沟与其顺利衔接,使山洪可以有效排入市政雨水管网或水体。为减少对管道的堵塞及排入水体的泥砂量,排洪沟末端应设置沉砂池等设施。

  2设计要点

  排洪沟应尽量利用原有的天然沟道,因地制宜加以修整,保持现有的水力条件,有利于洪水的顺利下泄。其走向根据地形地貌,利用地形坡度,使洪水在最短的距离内重力流出居住区[1]。排洪沟一般采用明渠,现浇混凝土或条石砌筑。小区内园林景观有要求可以局部采用暗渠。当小区的地势较陡,落差比较大时,可利用跌水井或陡槽,减少洪水的势能。

  3排水沟的设计计算

  结合东南地区的某个小区的排洪沟的设计过程,进行逐步说明:某小区占地460亩,最北侧为180亩养生住宅(在建),东侧及中部150亩为康疗中心(在建),西南侧128亩为精品酒店(二期工程)。目前核心区景观水体已基本完成,为避免周围山体的洪水对项目的影响,及水景的补水要求,需综合考虑排洪沟的设计。一期工程的航拍现状如图1所示。

  3.1设计防洪标准

  排洪沟的设计首先应确定防洪标准,进而确定洪峰流量。防洪标准根据工程的性质、重要性等因素,按照表1进行确定[2]。根据本工程小区所在的城市的人口及重要性[1],防洪标准按重现期取100年。

  3.2设计洪峰流量的计算

  设计洪水通常用实测的暴雨资料间接求得,并假定暴雨与洪水流量同频率。属于小汇水面积的排洪沟,一般没有实测的暴雨资料。目前洪峰流量计算的方法主要有3种:洪水调查法、推理公式法、经验公式法。由于小区附近没有水文观测站,无水位、流量观测资料。小区的排洪沟的洪峰流量计算通常只能采用经验公式法。经验公式法有一般地区性经验公式、公路科学研究所经验公式、第二铁路设计院等值线法及第三铁路设计院计算方法。由于当地的水务局、水利局等部门均没有相关的暴雨资料及经验公式,因此无法采用地区经验公式。公路科学研究所与铁路设计院计算方法相比较,铁路设计院经验公式适用于流域面积10km²以上且高含沙量洪峰流量计算,公路科学研究所经验公式适用于流域面积10km²以下的低含沙量洪峰流量计算。因此本工程采用的是公路科学研究所小流域公式计算雨水量[3]。式中:Q为设计洪峰流量(m³/s);F为流域面积(km²);K为径流模数,按表2采用;n为面积参数,当F<1km²时,n=1。

  3.3汇水面积的确定

  山体的地形比较复杂,必须使用建设局提供的小区周边的原始地形图,根据等高线确定山脊山谷,从而划定流域面积[4]。根据地形标高,框内的山体雨水均会汇入地块内的山脚,进入小区,这部分的流域面积即为排洪沟的计算流域面积[5]。主要的地形地貌及汇水方式有以下几种:⑴地形一,缓坡一侧汇水,如图2⒜所示其特点是径流量与汇水面积成正比,对建设场地的冲击较小,危害相对较小。⑵地形二,山谷环汇水,如图2⒝所示其特点是短期汇集径流量较大,水位上升较快,对建设场地冲击较大,危害相对较大。⑶地形三,陡坡汇水,如图2⒞所示其特点是瞬间径流量比较大,势能高,对建场地冲击大,危害最大。根据不同的地形特点,在地形图上分段确定各段排洪沟汇入的雨水的流域面积。每个山头,每个陡坡、缓坡,按地势逐片逐片画出流域范围,进而确定流域面积。本工程一期的汇水面积如图3所示。山体的径流系数取0.2,一期东侧地块的汇水面积为18.34公顷。根据当地的暴雨强度公式,设计雨水量为2.26m³/s。根据公路科学研究所的小流域公式,设计雨水量为7.40m³/s。按暴雨强度公式和公路科学研究所的小流域公式所计算的较大值确定排洪沟的设计流量,则一期地块东侧山体的设计流量为7.40m³/s。

  3.4排洪沟位置的确定

  排洪沟走向主要根据地势及山体的轮廓布置,但是也要考虑地形的影响。根据不同的地形按实际情况确定排水沟的位置[5]。⑴排洪沟设置在山脚,如图4⒜所示。排洪沟沿山脚设置是最常见的做法,可以有效地截留山体汇流的雨水,一般的缓坡、山谷及陡坡底都适用。⑵排洪沟设置在山坡,如图4⒝所示。当陡坡上方是缓坡或平坡,通常会在陡坡上设置一道排洪沟,截留上部的雨水,以免雨水从陡坡倾泻而下,对建设场地造成危害及长期冲刷造成安全隐患。该部分排洪沟可能需要开挖缓坡的山体,对原有的植被会有一定的破坏,完成排洪沟后应对破坏的植被和山体进行修复[5]。

  3.5配套排水工程

  该小区一期项目沿地势结合地形和园林景观的要求,缓坡、山谷底部设置排洪沟,陡坡顶部设置排洪沟,陡坡底部设置排水沟。4#楼与5#楼之间现场已经预留一个过路涵洞,该位置上游所有山体挡土墙顶的排洪沟的雨水均通过该涵洞排至景观水体,如图5⒜所示。该部分排洪沟的汇水面积为16.13公顷,设计流量为6.72m³/s。4#楼~1#楼的挡土墙顶山体排洪沟,排至1#楼现场预留的DN800雨水管,再排至景观水体,如图5⒝所示。该部分排洪沟的汇水面积为2.21公顷,设计流量为1.51m³/s。5#楼~1#楼的挡土墙底的排洪沟,排至1#、2#楼之间现场预留的DN300雨水管,再排至景观水体,如图5⒞所示。结合山体的护坡、地形特点,无论是山脚或者山坡设置排洪沟,都是为了更有效更快捷更安全的把洪水引出小区,且尽量减少小区的安全隐患。

  3.6沉砂池的设计

  沉砂池的作用是截留洪水裹挟而来的泥砂,避免沉积在水体及堵塞市政管道。沉砂池的进水口与排洪沟相连,一般采用平流式沉砂池,结构简单,截留效果较好[6]。本工程根据现场园林景观的实际情况,设置2个平流式沉砂池,1#沉砂池(18.0m×13.5m)及2#沉砂池(6.0m×4.5m)。沉砂池的最大设计流速为0.3m/s,停留时间30~60s。沉砂池底部的砂斗采用移动式的吸砂泵不定期吸砂。

  4雨水利用

  本工程在沉砂池附近设置一个100m³的雨水清水池。暴雨后沉砂池停留的雨水的水质比较好,因此通过抽取沉砂池上层的雨水,只需经过沉淀过滤后进入清水池,然后供给小区绿化用水及道路冲洗用水。二期西侧的排洪沟也将采用同样的雨水利用方式,设置相应的雨水清水池,供二期范围的绿化用水及道路冲洗用水。水质要求如表3所示[7]。排洪沟后的雨水先进入水体,再排入市政管网,可以保持水体的水质。实现水体长年不断、地表吸水能力强、小区无积水现象的建设目标。

  5结语

  防洪标准及流域面积的确定对排洪沟的设计起关键作用。除了在地形图上认真划分流域范围,还要实地勘察现场,查看现状天然排洪沟的位置、走向,可以对设计起重要的指导作用。随着住宅小区规模越来越大,地形地貌越来越复杂。越来越多的小区内需要设置排洪沟。在减灾防灾的原则及保障人民群众的生命财产安全的前提下,通过分析洪水的特点、地段的选择、线路安排和进出口设置等,针对排洪沟的自身缺陷,进行配套设施的建设,包括陡坡跌水、护坡堤岸、沉砂池等。此外,物业管理公司应对冲刷严重的排洪沟及时维护,沉砂及时清理,水体定期清淤,以保证排洪沟及配套设施能最好地发挥作用。有条件的设置雨水回收设施,供给绿化、景观水体补水及道路冲洗等,提高非传统水源的利用率,节约用水。

  《小区内山体排洪沟工程设计分析》来源:《广东土木与建筑》,作者:迟军

文章标题:小区内山体排洪沟工程设计分析

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