桓臺縣工業園區排澇工程規劃設計

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.山東省魯南地質工程勘察院（山東省地勘局第二地質大隊），山東 濟寧 272100）

桓臺縣工業園區定位為重點開發的新型工業主導區，重點發展石油化工、精細化工，帶動桓臺縣多個鄉鎮形成小清河流域沿河經濟帶。工業園區位于引清濟湖干渠、勝利河、小清河、杏花河中間，四周均有堤頂道路，工業園區地勢低洼，園區及周邊排水溝堵塞嚴重（溝內生長蘆葦蕩，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，亟需規劃治理。

1 工業園區規劃設計

1.1 規劃設計的原則

本設計方案以除澇工程建設適應區域經濟社會發展和保障人民生命財產安全為根本，堅持全面規劃、統籌兼顧、因地制宜、突出重點、科學治理，研究和規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，發揮防洪、除澇、抗旱等綜合效益，為區域經濟社會可持續發展提供有力的支撐和保障。

1.2 規劃設計的標準

根據《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范》（GB 50288-2018），并結合當地規劃和政府部門意見，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 規劃設計的目標

建設淄博市桓臺縣工業園區排水溝網，健全排澇工程體系，提升園區的綜合排澇標準，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

工業園區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。工業園區共分13 個排水區塊，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。小清河發源于濟南市西南睦里莊村，流經縣境北部邊緣，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，境內長4 km，流域面積12 km2，當孝婦河出現較大洪峰時，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%。項目區多年平均蒸發深為1 242.3 mm（E601 型蒸發器），多年平均氣溫為13.1 ℃，年均無霜期193 d，平均日照小時數為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

工業園區所在流域內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。根據流域內實測雨量資料情況，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計參數：均值、變差系數Cv，偏態系數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 產流計算

工業園區屬小清河流域平原地區，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降雨徑流關系14 號線，設計Pa=45 mm），經查算，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，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。

經計算，項目區排水模數為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

工業園區共分13 個排水區塊，根據各排水區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。

根據現狀排水溝斷面、設計流量，排水溝10年一遇除澇流量0.11～2.27 m3/s，起調水位為下游河道的排澇水位5.50 m，工業園區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。根據排水溝原設計邊坡、地質報告及邊坡穩定計算確定邊坡為1∶1.5。

4）設計底寬。根據排水溝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水位時，關閉閘門，使用水泵將閘前蓄水池內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，單節長2 m，共3節，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 厚水泥穩定碎石。

4 結語

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