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科學技術論文

山區建筑排洪對策分析

時間:2020年04月03日 所屬分類:科學技術論文 點擊次數:

[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

  [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

城市建筑

  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。考慮到園區人口密集、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。優點是對園區日常基本無影響;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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  建筑工程師論文投稿刊物:《城市建筑》雜志是由哈爾濱工業大學建筑設計研究院與哈爾濱工業大學建筑學院共同主編,中國建筑學會作為支持單位和新生雜志,旨在從城市、建筑設計及其理論研究等方面,探討城市、建筑、城市與建筑問題。

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