寧?？h寧東新城A區(qū)防洪排澇設(shè)計(jì)

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(余姚市江河水利建筑設(shè)計(jì)有限公司，浙江　余姚　315400)

1　區(qū)域概況

寧?？h寧東新城A區(qū)地形平坦，地面高程基本為1.5～4.0 m，東北為毛嶼港及茶院溪，北部和西部為丘陵山地，南部為三門灣。區(qū)內(nèi)河網(wǎng)密布，排澇以雞籠閘、南洋大閘、衛(wèi)東涵閘等為主。由于區(qū)塊地勢(shì)較低，河道及水閘規(guī)模較小，隨著沿海南線建成，一遇暴雨易受澇成災(zāi)。區(qū)塊內(nèi)20 a一遇24 h設(shè)計(jì)暴雨為311 mm，3 d設(shè)計(jì)暴雨為412 mm。

2　規(guī)劃布局

根據(jù)區(qū)塊規(guī)劃，共布置5條河道，分別為龍口河、龍尾巴河、風(fēng)尚河、科技河及苔芳沿山河。同時(shí)結(jié)合實(shí)際地形，采用“高水高排、低水低排”的排澇原則，以苔芳沿山河為界，分東西2片，西片山區(qū)面積為4.37 km2，洪水直接通過(guò)苔芳沿山河入海；東片主要是平原，面積為5.07 km2，通過(guò)科技河入海(見(jiàn)圖1)。

圖1　河道布置示意圖

3　計(jì)算方法

3.1　水流方程

本工程屬濱海河網(wǎng)，河流下游直接與外海相連，河網(wǎng)水流呈不恒定狀態(tài)，洪水排放又受河口潮汐頂托影響，在外海潮汐和上游洪水的相互作用下，使水流運(yùn)動(dòng)更趨復(fù)雜。

采用一維非恒定流方法來(lái)描述水流在明渠中的運(yùn)動(dòng)，其基本方程圣維南偏微分方程組為：

(1)

(2)

式中：Z為斷面水位(m)；Q為流量(m3/s)；q為河道旁側(cè)入流(m3/s)；BT為當(dāng)量河寬(m)；K為流量模數(shù)。

3.2　堰閘水流方程

閘的泄洪形式為自由出流時(shí)：

(3)

淹沒(méi)出流方程為：

(4)

式中：m為閘孔自由出流流量系數(shù)；φ為閘孔淹沒(méi)出流流量系數(shù)；Zu為閘前水位(m)；Zd為閘后水位(m)；H為閘前水頭(m)；Hs為閘后水頭(m)；B為閘孔的寬度(m)。

3.3　泵站出流

泵站出流量由設(shè)計(jì)泵排能力和調(diào)度方式?jīng)Q定。

4　方案比較

4.1　東片區(qū)塊

東片區(qū)塊屬平原區(qū)，受外海潮汐頂托影響，其排澇采用自排與強(qiáng)排相結(jié)合的方式。區(qū)塊內(nèi)共布置4條河道，分別為龍口河、龍尾巴河、風(fēng)尚河和科技河。河道寬度采用4種方案比較確定(見(jiàn)表1)。河底高程均為-1.0 m，河道常水位1.0 m，暴雨來(lái)臨預(yù)泄水位至0.6 m。

表1　河道寬度比較方案表　m

原區(qū)塊排澇主要通過(guò)5座水閘排海，總凈寬18.6 m。隨著規(guī)劃道路的實(shí)施，排澇格局也需調(diào)整，東片澇水主要通過(guò)科技河的南洋閘排海。南洋閘寬2×3 m，底高程-0.5 m?？紤]排澇面積的擴(kuò)大，在原有基礎(chǔ)上，新設(shè)南洋新閘，閘寬2×4 m，底高程-1.5 m。同時(shí)每個(gè)方案強(qiáng)排泵站按0，15，18，21 m3/s四種工況計(jì)算，水位超過(guò)0.8 m時(shí)起排。4種方案計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表2　不同方案20 a一遇計(jì)算成果表

注：閘前水位與流量為不同時(shí)刻。

從計(jì)算結(jié)果分析，通過(guò)設(shè)泵強(qiáng)排可明顯降低最高水位，在0.3 m以上，結(jié)合河道占地和場(chǎng)地填高所需塘渣費(fèi)用，河道寬度推薦方案3，泵站流量推薦18 m3/s。

4.2　西片區(qū)塊

西片山區(qū)洪水排海采用3個(gè)方案，方案1全部洪水通過(guò)苔芳沿山河直排入海，河道寬度15 m；方案2全部洪水通過(guò)苔芳沿山河直排入海，河道寬度20 m；方案3分3 m3/s的流量至東片區(qū)塊，河道寬度15 m。出口新建苔芳閘寬為2×3 m，底高程-1.5 m。計(jì)算成果見(jiàn)表3。

表3　不同方案20 a一遇計(jì)算成果表

方案3通過(guò)與東片連通，利用東片河道的調(diào)蓄能力，相應(yīng)東片水位提高0.05 m，影響不大，同時(shí)考慮堤頂高程的控制，推薦方案3。

5　河道斷面設(shè)計(jì)

河道斷面型式的選擇主要考慮防洪排澇、土地利用、河道景觀與親水性等因素，應(yīng)根據(jù)不同地段，采用復(fù)式斷面、梯形斷面和矩形斷面等多種形式，并充分利用天然材料(草、土、石)，與周圍的自然景觀相呼應(yīng)，建立起生機(jī)勃勃的河道生態(tài)系統(tǒng)。護(hù)岸形式如下：

(1)低擋墻+緩坡：擋墻宜采用干砌石砌筑，高度控制在1 m以下，墻頂高程低于常水位0.2～0.3 m，利用景觀石裝飾。緩坡上可根據(jù)季節(jié)變化種植各種喬木、灌木、草坪等。

(2)稍高擋墻+緩坡：擋墻高度控制在1.5 m以下，墻頂高程應(yīng)高于常水位0.2～0.5 m，其上可設(shè)計(jì)親水平臺(tái)或休閑園路，供人們休閑、娛樂(lè)。

(3)生態(tài)袋護(hù)岸：墻頂高程在常水位左右，并種植水生植物，為兩棲動(dòng)物的棲息繁衍創(chuàng)造條件。局部地段可利用基礎(chǔ)水泥攪拌樁做為部分擋墻，從而降低生態(tài)袋高度，減少投資。

6　結(jié)　語(yǔ)

寧東新城是寧?？h副中心城區(qū)，為加快新城的建設(shè)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)必須走在前列。本著高標(biāo)準(zhǔn)的、科學(xué)的、全面的分析計(jì)算，提高區(qū)塊的防洪排澇能力，以自然的生態(tài)的河道護(hù)岸型式，打造一個(gè)人水和諧、環(huán)境優(yōu)美的新城。

工程完工后，應(yīng)加強(qiáng)管理，建立和健全防汛指揮系統(tǒng)，建立相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)、預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)等。