紅寺堡魯家窯移民新村排水工程設計分析

馬宇博+陳宙穎

摘 要：本文以理論方法探討為主線，指導實踐為目的，對紅寺堡魯家窯防洪排水工程進行分析，為緩解我國農村水利提供理論支撐。

關鍵詞：農村 防洪 排水

1.項目概況

紅寺堡魯家窯的生態移民新村是在寧夏“十二五”實施民生移民工程的時候新建的生態移民安置區，弘德村南邊緊鄰中鹽高速，生態移民0.95萬人，2174戶。弘德村常年干旱少雨，冰雹、霜凍等自然災害頻繁，地表水和地下水量少質差，是全區比較干旱缺水的地方。

本項目區為生態移民示范區，總體地形西北高，東南低，因地勢較低，排水不暢，每年汛期移民區都會受到洪水威脅。2010年，《寧夏日報》報道寧夏紅寺堡魯家窯移民新村突降暴雨，造成738戶2677人受災，393戶房屋受損。魯家窯生態移民排水工程的目的是為了解決移民新村每年汛期的洪水災害。將移民區洪水收集后，向南排泄到地勢低洼處的蓄水池中，解決移民區防洪排水問題。

2.水文概況

2 . 1水文地質

魯家窯地勢寬闊平坦，海拔在1300～1400m之間，自西向東傾斜。每年的十一月中旬至十二月下旬之間會土壤凍結，翌年三月解凍，最大凍土深度1.37m。寧夏水文水資源勘測局在區域代表站同心站1955～2007年氣象資料，觀測資料52年，主要觀測項目水位、流量、泥沙、降水量、水化學等。魯家窯多年的平均降水量為194mm，主要在7、8、9三個月下雨，占全年降水量的55.2%。降水量見表1。

查詢《寧夏水資源綜合規劃》中的成果，查算當地徑流深等值線圖，根據魯家窯多年平均年徑流深4mm，魯家窯移民新村匯流面積為2.9km2，依此計算出多年平均徑流量為1.16萬m3。魯家窯多年平均水面蒸發量1280.2mm，是其每年降水量的6倍多，水面蒸發的年際變化小而年內的變化比較大，每年1月和12月水面蒸發量最小，6月和7月蒸發量最大。

2 . 2洪水特征

紅寺堡魯家窯是比較典型的黃土丘陵地貌，符合一般半干旱區降雨的特性，降雨一般集中在每年的6、7、8、9月。洪水的形狀受暴雨的影響多數是由強度大、歷時短、籠罩面積比較小的暴雨造成的，洪水過程為尖瘦形，洪峰陡漲陡落，一般只持續幾個小時，超滲產流為主。因而洪水產流后匯流很快，造峰時間也很短，洪水漲得快落得也快，過程較短。

3.防洪排水工程設計

3. 1確定防洪標準

根據《防洪標準》（GB50201—94）規定，第3節防護區人口為0.95萬人，小于20萬人，工程等別Ⅳ等，永久性建筑物4級，防洪標準重現期20-10年。依據3.0.2條的規定，人口密集或農作物高產的鄉村防護區，防洪標準可以適當的提高。移民新村人口密集，所以防洪標準取20年一遇。

3.2洪水設計

項目區無實測水文資料。根據《寧夏暴雨洪水圖集》以及經過重新修訂的寧夏不同歷時暴雨參數等值線圖，采用6小時同頻內包雨型進行設計洪水計算。本區域暴雨歷時一般不超過24h，主雨歷時在1h-3h左右。經查各均值等值線圖知，該區域年最大1h點雨量17mm，CV=0.69，6h點雨量29mm，CV=0.65，CS=3.5CV，清渾比取0.80。設計洪水成果見表2。

根據項目區實際情況，居民區周圍有園地及林地，可截流一部分徑流，洪水計算可適當按比例折減，根據園地及林地所占面積按30%進行折減，具體計算結果見洪水計算表3。

3.3滯洪區蓄水池設計

根據當地地形條件和工程總體布置，蓄水池容積按排水區控制面積及一次20年洪水總量4.0萬m3計算，設4.0萬m3蓄水池1座。采用梯形的斷面設計，池底、池頂均為長方形，池深3.0m，設計水深2.0m，內坡∶1∶2.5。

3.4排水溝縱、橫斷面設計

依據《灌溉與排水工程技術規范》（GB50288-99）中明溝排水系統的設計應符合下列要求：要保證設計工程的排水能力，排水溝設計水位最后低于地面不小于0.2m；少占地，工程量小同時施工和管理方便。

排水溝縱斷面在考慮滿足最低點居民排水高程要求同時，基本沿地面線布置，縱比在1/53-1/300之間。

排水溝橫斷面水力計算：排水溝按無壓流設計，按明渠均勻流公式計算。

式中：Q—流量，m3/s；

ω—橫斷面的過水面積m2，對于圓形，

d—管徑，m；

θ—水面線和圓心夾角，當水面線大于半徑時大于180°，水面線小于半徑時小于180°，θ以弧度計；

C—謝才系數，

R—橫斷面的水力半徑m，圓管為，

3.5工程總體布置

魯家窯防洪及排水工程總體是由排水管、溝網及滯洪區組成的。匯流區總面積2.9km2，總排水溝最大設計流量11.0m3/s，最大排水量4.0萬m3。根據魯家窯的實際地形條件，劃分了2個排水區。毛溝排水管沿支溝布設，支溝沿干溝布設，毛溝排水管、支溝、干溝基本沿道路布設。

4.結語

紅寺堡魯家窯移民新村的防洪排水系統同時收集洪水還可發展節水型農業，有效解決移民新村洪水威脅，使居民安居樂業，將有害洪水轉變為有利洪水，實現由傳統水利向現代水利、可持續發展水利的轉變。具有一定的節水效益、環境效益。對提高農村水利建設水平，降低農村洪澇災害對村莊的經濟損失，改善農村生活環境等都具有一定的意義。

參考文獻：

[1]紅寺堡開發區志編委會.紅寺堡開發區志[M].銀川：寧夏人民出版社.2006.

[2]馬和亮.寧夏防汛是否安然無恙[N].寧夏日報.2010-6-23（3）.

[3]李懷正，白月華.雨水回灌地下的必要性和可行性[J].中國給水排水.2002，18：23-25.

[4]各國洪水管理策略比較[N].中國水利報.1999.

[5]嚴生軍.寧夏山洪災害防治對策與措施[N].寧夏防汛抗旱.2010.

[6]趙珂珂，劉曙光. 我國村鎮防洪設計規范綜述[N].中國農村水利水電.2010-10.

[7]GB50201—94.防洪標準[S].北京：中國建筑工業出版社.1994.

[8]張大方.水利水電工程設計洪水計算手冊[S].北京：中國水利水電出版社.1995.

[9]GB50288-1999.灌溉與排水工程技術規范[S].1999.