桓臺縣工業(yè)園區(qū)排澇工程規(guī)劃設計

高素坤，喬月

（1.山東省水利勘測設計院有限公司，山東 濟南 250014；2.山東省魯南地質(zhì)工程勘察院（山東省地勘局第二地質(zhì)大隊），山東 濟寧 272100）

桓臺縣工業(yè)園區(qū)定位為重點開發(fā)的新型工業(yè)主導區(qū)，重點發(fā)展石油化工、精細化工，帶動桓臺縣多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)形成小清河流域沿河經(jīng)濟帶。工業(yè)園區(qū)位于引清濟湖干渠、勝利河、小清河、杏花河中間，四周均有堤頂?shù)缆?，工業(yè)園區(qū)地勢低洼，園區(qū)及周邊排水溝堵塞嚴重（溝內(nèi)生長蘆葦蕩，種植莊稼，溝邊種植樹木等），排水不暢，除澇能力大大降低，尚未形成一個完整的排澇體系，亟需規(guī)劃治理。

1 工業(yè)園區(qū)規(guī)劃設計

1.1 規(guī)劃設計的原則

本設計方案以除澇工程建設適應區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展和保障人民生命財產(chǎn)安全為根本，堅持全面規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧、因地制宜、突出重點、科學治理，研究和規(guī)劃淄博市桓臺縣排澇體系的總體布局，通過排澇體系建設進一步提高排澇標準，增強防洪排澇能力，興利除害，發(fā)揮防洪、除澇、抗旱等綜合效益，為區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供有力的支撐和保障。

1.2 規(guī)劃設計的標準

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）、《治澇標準》（SL723-2016）和《灌溉與排水工程設計規(guī)范》（GB 50288-2018），并結合當?shù)匾?guī)劃和政府部門意見，按10 年一遇除澇標準設計，工程等別為Ⅴ等，建筑物級別為5 級。

1.3 規(guī)劃設計的目標

建設淄博市桓臺縣工業(yè)園區(qū)排水溝網(wǎng)，健全排澇工程體系，提升園區(qū)的綜合排澇標準，恢復老化失修和被毀壞的河、溝，新建部分排水工程，實現(xiàn)排澇體系完善、排水通暢及能力增強的目標。

2 水文水利計算

工業(yè)園區(qū)范圍東至引清濟湖干渠，西至勝利河，北至小清河，南至杏花河。工業(yè)園區(qū)共分13 個排水區(qū)塊，設計排澇標準為10 年一遇最大24 h暴雨24 h 排完，采用平均排除法計算排水流量。

2.1 流域概況

項目區(qū)范圍東至引清濟湖干渠，西至勝利河，北至小清河，南至杏花河。小清河發(fā)源于濟南市西南睦里莊村，流經(jīng)縣境北部邊緣，過境長度18.8 km，流域面積509.53 km2，多年平均徑流量4.5×108m3；杏花河在辛莊以北穿過勝利河底進入桓臺縣，在金家堰閘以下匯入小清河，境內(nèi)長6.7 km，流域面積32.4 km2；勝利河位于縣境西北部，系孝婦河的分洪河，為人工河流，境內(nèi)長4 km，流域面積12 km2，當孝婦河出現(xiàn)較大洪峰時，由勝利河直接排入小清河，再由小清河溢洪道排泄入海。

2.2 水文氣象

該區(qū)多年平均降水量為571.1 mm，降雨多集中于6～9月，多年平均為480 mm，占全年降水量的77.8%。項目區(qū)多年平均蒸發(fā)深為1 242.3 mm（E601 型蒸發(fā)器），多年平均氣溫為13.1 ℃，年均無霜期193 d，平均日照小時數(shù)為2 619.8 h；歷年平均凍土深度為0.4 m，最大凍土深度為0.6 m，最小凍土深度為0.2 m。長年風向以南、西南風為主，夏季多西南風，冬季多西北風，年平均風速為3.3 m/s。

2.3 設計暴雨

工業(yè)園區(qū)所在流域內(nèi)雨量站分布較為均勻，本次計算主要采用岔河站降雨資料，資料系列在30 年以上。根據(jù)流域內(nèi)實測雨量資料情況，選用岔河站雨量資料（1951—2019 年），資料系列長69 年。對岔河站歷年實測最大24 h 降雨量按矩法初步估算統(tǒng)計參數(shù)：均值、變差系數(shù)Cv，偏態(tài)系數(shù)Cs。采用P-Ⅲ分布曲線進行適線，結果詳見表1。

表1 岔河站歷年最大24 h 設計暴雨成果

2.4 產(chǎn)流計算

工業(yè)園區(qū)屬小清河流域平原地區(qū)，位于泰沂山以北。設計凈雨采用小清河降雨徑流關系1 號線（即泰沂山以北平原地區(qū)降雨徑流關系14 號線，設計Pa=45 mm），經(jīng)查算，10 年一遇設計凈雨為61.5 mm。

2.5 匯流計算

用設計凈雨乘以排水面積即可得出排水總量，再除以排水時間（本次取24h）得出排水流量，計算公式如下：

式中：M排為排水模數(shù)，m3/s/km2；R 為設計凈雨，61.5 mm；T 為排水時間，1 d；Q排為排水流量，m3/s；F為排水面積，km2。

經(jīng)計算，項目區(qū)排水模數(shù)為0.71 m3/s/km2（10年一遇最大24 h 暴雨24 h 排完）。

2.6 設計排水流量成果

工業(yè)園區(qū)共分13 個排水區(qū)塊，根據(jù)各排水區(qū)塊的排水面積和排水溝的集水范圍，確定各排水溝的設計排水流量，成果見表2。

表2 各排水溝10 年一遇設計排水流量計算成果表

3 排澇規(guī)劃設計

3.1 渠道設計

3.1.1 設計原則

本次排澇工程是在原排水溝基礎上疏挖和新挖排水溝，設計挖溝中心線基本沿原溝槽中心布置，以溝槽中心向兩側開挖，充分利用現(xiàn)有排水溝斷面，盡量使中心線順直，彎道處設圓曲線與上下游連接，以保證排水溝泄流平順。

根據(jù)現(xiàn)狀排水溝斷面、設計流量，排水溝10年一遇除澇流量0.11～2.27 m3/s，起調(diào)水位為下游河道的排澇水位5.50 m，工業(yè)園區(qū)治理段設計疏挖底寬為1～17 m，設計疏挖底高程為5.50～6.20 m。

3.1.2 開挖設計

1）排水溝斷面。采用梯形斷面型式。

2）糙率。主槽采用0.025。

3）溝槽邊坡。根據(jù)排水溝原設計邊坡、地質(zhì)報告及邊坡穩(wěn)定計算確定邊坡為1∶1.5。

4）設計底寬。根據(jù)排水溝10 年一遇除澇流量，設計底寬為1～17 m。溝槽設計斷面要素見表3。

表3 溝槽開挖設計要素表

3.2 河道建筑物設計

3.2.1 新建涵閘

本工程在新挖2#溝樁號0+000 處新建穿堤涵閘一座。新建穿堤涵閘為排澇功能，汛期開啟閘門將新挖2#溝澇水排入引清濟湖干渠，當新挖2#溝排澇水位低于引清濟湖干渠內(nèi)水位時，關閉閘門，使用水泵將閘前蓄水池內(nèi)的澇水抽排至引清濟湖干渠。穿堤涵閘控制排澇面積3.19 km2，設計排澇流量Q=2.27 m3/s。新挖2#溝設計溝底高程5.5 m，地面高程8.0 m，引清濟湖干渠渠底高程4.4 m，堤頂高程12.4 m。新建穿堤涵閘主要由蓄水池、上游連接段、閘室段、涵洞洞身段及下游連接段組成。

3.2.2 管涵設計

1）基本情況。本次設計在排水溝穿路、渠處布設管涵，共新改建DN1000 和DN1500 管涵25 座。

2）管涵設計。管涵中C30 鋼筋混凝土預制管選用剛性接口平口管，采用《混凝土和鋼筋混凝土排水管》（GB/T11836-2009）中的Ⅲ級管，單節(jié)長2 m，共3節(jié)，管徑DN1000，裂縫荷載為89 kN/m，破壞荷載為134 kN/m，管徑DN1500，裂縫荷載為135 kN/m，破壞荷載為203 kN/m；進出口設C30 混凝土擋土墻，墻頂寬0.4m，背坡比1∶0.4，墻頂設C30 混凝土仿木欄桿，采用一字墻洞口；擋土墻下設C30 素混凝土基礎。預制管下鋪設0.14 m 厚C30 素混凝土墊層，管周用素土夯實，管頂覆土壓實度不小于0.93。管頂路面結構從上到下依次為0.18 m 厚C30 混凝土、0.15 m 厚水泥穩(wěn)定碎石。

4 結語

工業(yè)園區(qū)的排澇工程規(guī)劃建設對于園區(qū)的正常運行起著非常重要的作用。本次工程通過排澇規(guī)劃設計、非工程措施實施后，進一步提高工業(yè)園區(qū)的排澇標準，增強防洪排澇能力，為區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供有力的支撐和保障。