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        汾陽市城市防洪規(guī)劃滯洪區(qū)設(shè)計

        2015-04-07 10:30:00張曉麗
        水科學與工程技術(shù) 2015年5期
        關(guān)鍵詞:汾陽市羅城滯洪區(qū)

        張曉麗

        (山西省水利水電勘測設(shè)計研究院,太原030024)

        1 工程概況

        汾陽市位于山西省腹地,西依呂梁山,東瀕汾河水,南以虢義河與孝義交界,西依薛公嶺與中陽縣、離石區(qū)為鄰,北沿墻板山與文水縣毗鄰。因該城市地理位置、交通、經(jīng)濟等方面的重要性,加之歷史洪災頻發(fā),極易造成重大損失,現(xiàn)狀河道及部分橋梁不能滿足防洪要求等原因,需進行城市防洪規(guī)劃設(shè)計。

        該城市規(guī)劃區(qū)域內(nèi)涉及多條河流,主要有文峪河、頭道川河、安上河、小相河、寺頭河、峪道河、向陽河、禹門河、董寺河、陽城河和虢義河。其中文峪河是汾河的一級支流,頭道川河、安上河、小相河、寺頭河、陽城河和虢義河是文峪河的一級支流,峪道河、向陽河、禹門河及董寺河匯集為三匯河之后匯入文峪河。

        作為河流防洪體系中的重要組成部分,蓄滯洪區(qū)成為該城市防洪規(guī)劃的主要設(shè)計項目。

        1.1 滯洪區(qū)概述

        該規(guī)劃區(qū)域內(nèi)有3個天然形成的滯洪區(qū),分別是:①杏花地區(qū)除害渠至原文峪東河圍成的低洼區(qū)域,區(qū)域面積4.8km2,未涉及村莊;②汾陽市區(qū)東部,由禹門河、三匯河及文峪河圍成的低洼區(qū)域,區(qū)域面積8.1km2,涉及村莊3個(以735m等高線為界);③汾陽市東南部,由陽城河及文峪河圍成的低洼區(qū)域,區(qū)域面積2.08km2,涉及村莊1個(以735m等高線為界)。

        1.2 滯洪區(qū)修建原因

        該地區(qū)自1988年以來沒有發(fā)生大規(guī)模洪澇災害,滯洪區(qū)一直未被啟用。滯洪區(qū)安全建設(shè)滯后,區(qū)內(nèi)安全設(shè)施匱乏,分蓄洪水時居民生命財產(chǎn)安全無法得到保障,而社會補償救助等保障體系尚不完善,因此滯洪區(qū)一旦運行不僅損失嚴重,甚至可能影響社會穩(wěn)定。滯洪區(qū)已逐漸成為該地區(qū)防洪減災體系中最為薄弱的環(huán)節(jié)。

        2 滯洪區(qū)設(shè)計

        2.1 總體布局

        規(guī)劃區(qū)域內(nèi)滯洪區(qū)總體布置包括新建、改建滯洪區(qū)兩部分,新建滯洪區(qū)對當?shù)亟?jīng)濟、民生影響重大,本次規(guī)劃新建滯洪區(qū)的原則是結(jié)合當?shù)厥姓h(huán)境規(guī)劃建設(shè),在市政規(guī)劃的濕地公園地帶新建羅城滯洪區(qū)。

        汾陽市天然滯洪區(qū)存在以下缺點:①滯洪區(qū)當洪水位在735m時,淹沒面積較小,但滯洪能力較小,洪水位升高至736m時,淹沒面積將會增大,滯洪面積難以控制;②杏花地區(qū)天然滯洪區(qū)距離小相河、安上河、寺頭河較遠,若直接將以上3條河流與現(xiàn)狀滯洪區(qū)相連通,需要工程量較大;③汾陽市東部天然滯洪區(qū)范圍內(nèi)有汾平公路及村莊,在現(xiàn)狀條件下,由于天然地形所限,滯洪區(qū)被汾平公路分割為兩部分,且區(qū)域內(nèi)地勢起伏,使滯洪區(qū)滯洪時波及范圍較廣;④汾陽市東南部陽城河及文峪河天然滯洪區(qū)域內(nèi),滯洪面積較小,并且無法完全接納汾陽市南部虢義河洪水。

        針對天然滯洪區(qū)的缺點,采取以下措施:

        (1)結(jié)合汾陽市發(fā)展規(guī)劃,對于現(xiàn)狀存在的3處滯洪區(qū)僅作適當移動及調(diào)整,并在羅城位置處設(shè)置一處新的滯洪區(qū),設(shè)置該滯洪區(qū)的目的是減小洪水對307國道的影響,減少寺頭河在滿足行洪能力時河道治理的工程量。

        (2)針對新設(shè)的羅城滯洪區(qū)無村莊淹沒及移民的問題,杏花地區(qū)將在除害渠附近興建生態(tài)公園,適當將目前的杏花滯洪區(qū)北移至除害渠兩側(cè),用于接納小相河及安上河洪水,并可利用現(xiàn)有的除害渠進行泄洪,在滯洪區(qū)規(guī)模確定時,從安全角度考慮由滯洪區(qū)接納全部洪水。

        (3)汾陽市東部現(xiàn)狀滯洪區(qū)進行土地平整后,將滯洪區(qū)域控制在三匯河、禹門河、文峪河及汾平公路所圍成的區(qū)域內(nèi),可減小滯洪區(qū)占地范圍。

        (4)將汾陽市東南部滯洪區(qū)調(diào)整至向陽河及虢義河之間地勢較低的地方,一方面可直接接納向陽河及虢義河洪水,另一方面可減小滯洪范圍。

        經(jīng)過以上調(diào)整,確定設(shè)置4處滯洪區(qū)域,分別是杏花滯洪區(qū)、羅城滯洪區(qū)、潴城滯洪區(qū)和節(jié)義滯洪區(qū)。

        2.2 風險計算

        依據(jù)GB50773—2012《蓄滯洪區(qū)設(shè)計規(guī)范》進行蓄滯洪區(qū)的風險度計算。

        2.2.1 杏花滯洪區(qū)與羅城滯洪區(qū)

        杏花滯洪區(qū)、羅城滯洪區(qū)均與市政規(guī)劃的景觀湖綜合考慮,區(qū)內(nèi)沒有永久居民和重要建筑物,風險等級評價為輕度風險等級,區(qū)內(nèi)不建設(shè)安全臺、安全樓等安全建筑物。

        2.2.2 潴城滯洪區(qū)和節(jié)義滯洪區(qū)

        潴城滯洪區(qū)和節(jié)義滯洪區(qū)規(guī)劃風險等級按以下公式計算:

        R=10×φ×H/N

        式中 R為風險度;φ為淹沒歷時修正系數(shù),取1.0~1.3;H為蓄滯洪區(qū)內(nèi)不同風險分區(qū)蓄滯洪淹沒平均水深(m);N為運行標準(重現(xiàn)期,a)。

        潴城滯洪區(qū)中φ值取1.1,H取1.53m,N取值50,帶入公式得R值為0.3366,查GB50773—2012《蓄滯洪區(qū)設(shè)計規(guī)范》表3.1.3當R≤0.5時為輕度風險等級。

        潴城滯洪區(qū)內(nèi)有永久居民,方案1內(nèi)涉及1個村莊,方案2內(nèi)涉及3個村莊。潴城滯洪區(qū)安全建筑物結(jié)合地形、地貌及新建高速公路以轉(zhuǎn)移道路為主,并在臨村地勢較高處建設(shè)安全臺,其中永久安置人口人均占用面積標準不低于50m2,臨時避洪安全臺,臺頂面積不低于5m2/人。

        節(jié)義滯洪區(qū)φ值取1.1,H取1.6m,N取值20,帶入公式得R值為0.88,查表3.1.3當0.5≤R≤1.5為中度風險等級。

        節(jié)義滯洪區(qū)內(nèi)有永久居民,方案1涉及3個村莊,方案2涉及4個村莊,需要建設(shè)安全區(qū)、安全臺、安全樓、轉(zhuǎn)移道路等安全建筑物。節(jié)義滯洪區(qū)需結(jié)合地形、地貌劃分安全區(qū),修建安全臺。安全區(qū)永久安置人口人均占用面積不低于120m2,安全臺永久安置人口人均占用面積標準不低于60m2,臨時避洪的安全臺,臺頂面積不低于6m2/人,并修建配套轉(zhuǎn)移道路。

        2.3 滯洪區(qū)設(shè)計

        依據(jù)GB50773—2012 《蓄滯洪區(qū)設(shè)計規(guī)范》,滯洪區(qū)庫容設(shè)置是按照最不利條件進行設(shè)計的,即文峪河發(fā)生滿槽洪水時,汾陽市同時發(fā)生設(shè)計洪水,其中杏花滯洪區(qū)、羅城滯洪區(qū)及潴城滯洪區(qū)按照50年一遇洪量控制,節(jié)義滯洪區(qū)按照20年一遇洪量控制。

        下面以新建羅城滯洪區(qū)和改建潴城滯洪區(qū)為例介紹滯洪區(qū)相關(guān)設(shè)計參數(shù)。

        2.3.1 羅城滯洪區(qū)

        羅城滯洪區(qū)位于003鄉(xiāng)道西側(cè),在003鄉(xiāng)道西側(cè)布置矩形區(qū)域作為滯洪區(qū)。滯洪區(qū)共設(shè)置兩個方案,分別為開挖1.5m和開挖2m。

        (1)方案1開挖1.5m時,當該地區(qū)遭遇20年一遇洪水時,滯洪區(qū)水位736.50m,滯洪面積1.11km2;當汾陽市遭遇50年一遇洪水時,滯洪區(qū)水位737m,滯洪面積1.11km2。

        (2)方案2開挖2m時,當杏花地區(qū)遭遇20年一遇洪水時,滯洪區(qū)水位736.33m,滯洪面積0.83km2;當汾陽市遭遇50年一遇洪水時,滯洪區(qū)水位737m,滯洪面積0.83km2。發(fā)生20年一遇洪水滯洪量109萬m3,發(fā)生50年一遇洪水的滯洪量156萬m3。

        2.3.2 潴城滯洪區(qū)

        潴城滯洪區(qū)設(shè)置兩個比選方案。

        (1)方案1滯洪區(qū)選定區(qū)域為由禹門河、三匯河、文峪河及汾平公路圍成的區(qū)域,當汾陽市遭遇20年一遇洪水時,滯洪區(qū)水位736.08m,滯洪面積6.03km2;當汾陽市遭遇50年一遇洪水時,滯洪區(qū)水位736.33m,滯洪面積6.03km2。

        (2)方案2滯洪區(qū)域內(nèi)大致范圍由禹門河、三匯河、文峪河及實際地形控制,當汾陽市遭遇20年一遇洪水時,滯洪區(qū)水位735.94m,滯洪面積6.94km2;當汾陽市遭遇50年一遇洪水時,滯洪區(qū)水位736.16m,滯洪面積7.9km2。潴城滯洪區(qū)發(fā)生20年一遇洪水滯洪量651萬m3,發(fā)生50年一遇洪水的滯洪量923萬m3。

        3 設(shè)計方案比選

        滯洪區(qū)設(shè)計方案比選是對設(shè)計方案中諸多設(shè)計因素進行綜合分析過程,一般以安全為最主要因素,其次是經(jīng)濟投資、移民、環(huán)境影響、運行管理等,如涉及因素眾多且復雜,可采用打分法,對各個因素確定權(quán)重然后綜合打分以選取合理設(shè)計方案。本例滯洪區(qū)涉及因素較少,采用定性分析和專家意見法進行分析。

        3.1 羅城滯洪區(qū)

        主要考慮地形、防洪要求,施工方式為開挖或半挖半填,滯洪區(qū)內(nèi)需設(shè)置排澇泵站1座及配套排水設(shè)施與東側(cè)除害渠連接。考慮占地、投資、開挖土方利用等因素選取方案2。

        3.2 潴城滯洪區(qū)

        (1)方案1優(yōu)點為滯洪區(qū)占地面積小,僅涉及1個村莊的移民問題,因潴城村距離新建高速公路較近,滯洪區(qū)運行時村民撤離較為方便,建議采用臨時移民方案,修建安全區(qū)、安全臺、轉(zhuǎn)移道路等設(shè)施。但在最不利洪水條件下,滯洪區(qū)域內(nèi)水位較高,需對禹門河、三匯河、文峪河現(xiàn)有堤防進行加高、培厚,對汾平公路進行加高。按照分洪與排澇綜合考慮原則,滯洪區(qū)周邊河道設(shè)置5座閘門。

        (2)方案2占地面積較大,共涉及3個村莊的臨時移民問題,需建安全區(qū)、安全臺、等設(shè)施,但由于占地面積較大,故滯洪區(qū)域內(nèi)水位較低。滯洪區(qū)周邊河道設(shè)置5座閘門,北部設(shè)置1座排澇泵站。

        考慮汾孝高速、汾平高速修建等因素,推薦方案1。

        4 結(jié)語

        滯洪區(qū)設(shè)計時應先從大局出發(fā),結(jié)合當?shù)氐匦?、地貌、地下水位及當?shù)刎斄唾Y金來源等因素綜合考慮總體布局,然后依據(jù)水文、地質(zhì)、測量及相關(guān)規(guī)范計算風險度、滯洪量、滯洪面積并根據(jù)計算結(jié)果細化相關(guān)設(shè)計參數(shù),如遇不確定因素時合理設(shè)置多個方案并進行方案比選分析。

        [1]GB50201—94,防洪標準[S].

        [2]GB/T50805—2012,城市防洪工程設(shè)計規(guī)范[S].

        [3]GB50773—2012,蓄滯洪區(qū)設(shè)計規(guī)范[S].

        [4]李英明,潘俊峰.山西河流[M].北京:科學出版社,2004.

        [5]山西省防洪規(guī)劃報告[R].1999.

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