李忠民，張玉政，侯梁浩，孫永彬

（青島市市政工程設計研究院，山東 青島 266101）

防洪排水

2014青島世園會園區(qū)防洪規(guī)劃重點與難點

李忠民，張玉政，侯梁浩，孫永彬

（青島市市政工程設計研究院，山東 青島 266101）

青島為海濱丘陵城市，地勢東高西低，南北兩側隆起，中間低陷。2014青島世界園藝博覽會（2014青島世園會）選址范圍內存在多條現狀沖溝，大多溝深坡陡，屬典型的山區(qū)性河流，沖溝匯入流域內的水庫和塘壩經調洪后排往下游李村河主河道。通過分析園區(qū)所處流域現狀、洪災成因，以及洪水特性，針對當前小流域綜合治理和防洪規(guī)劃中存在的若干技術問題，提出了解決園區(qū)防洪安全的措施。

2014青島世園會；防洪標準；調洪演算；防洪規(guī)劃

0 引言

2014青島世園會選址于李滄區(qū)東部百果山森林公園，屬膠東半島低山丘陵區(qū)，處嶗山山谷之中。地理位置十分優(yōu)越，東臨濱海公路，西接東川路，南起世園大道，北至百果山（見圖1）。園區(qū)總用地面積2.41 km2，總體地勢北高南低，最高海拔170 m，最低海拔64 m。

圖1 世園會區(qū)位圖

園區(qū)范圍內分布著2座水庫和1座塘壩，分別為畢家上流水庫（天水），上流水庫（地池）和鞍子溝水庫。畢家上流水庫壩體為粘土心墻壩，建設于20世紀70年代初，建設年代久遠，壩體在2007年曾出現過險情，存在一定的安全隱患。通過多方調研，邀請省內外知名水利專家召開專家咨詢及評審會議，同時緊緊圍繞“自然創(chuàng)造、科技創(chuàng)新、低碳發(fā)展”的理念，與各片區(qū)設計單位多次對接，最終完成了園區(qū)防洪規(guī)劃的編制工作。

1 園區(qū)防洪規(guī)劃編制的重點

世園會區(qū)域內水系匯集了北側嶗山余脈的部分匯水，是李村河的發(fā)源地之一。由于該區(qū)域開發(fā)較少，基本保留了現狀的地勢地貌，該項防洪規(guī)劃根據現狀地形地勢及自然沖溝流向，將該區(qū)域分為一個主水系和6個自然沖溝形成的水系，分別為李村河上游主水系、水系1、水系2、水系3、水系4、水系5、水系6，如圖2所示。

圖2 園區(qū)水系劃分圖

1.1 確定不同防洪設施的防洪標準

根據《城市防洪工程設計規(guī)范》（GB/T 50805-2012）、《青島市實施＜中華人民共和國防洪法＞若干規(guī)定》、青島市水利局《關于世園會執(zhí)委會申請批準園區(qū)防洪規(guī)劃轉辦件辦理情況的報告》確定防洪標準如下：

（1）天水取100 a一遇防洪設計，300 a一遇校核；地池取50 a一遇防洪設計，200 a一遇校核；鞍子溝水庫取20 a一遇防洪設計，200 a一遇校核。

（2）李村河主河道園區(qū)段取50 a一遇防洪設計；水系1—水系6沖溝取20 a一遇防洪設計。

（3）過路橋涵取50 a一遇防洪設計。

1.2 園區(qū)水系暴雨統(tǒng)計參數

根據山東省qm—H24—K分區(qū)劃分圖，園區(qū)內水系、水庫屬于嶗山區(qū)。根據山東省小型水庫所在縣降水量統(tǒng)計參數表，嶗山區(qū)暴雨統(tǒng)計參數如表1所列。

表1 暴雨統(tǒng)計參數表

天水調洪演算，見圖3、圖4所示。

圖4 天水300 a一遇調洪演算曲線圖

1.3 水庫調洪演算

園區(qū)內的2座水庫和一座塘壩對園區(qū)的洪水存在著調蓄作用，通過消減洪峰流量，減輕了下游的行洪壓力。

1.3.1 天水調洪演算

天水現狀為無閘控制、開敞式溢洪道小（2）型水庫。根據總體規(guī)劃，該水庫將打造成景觀水面，出于對防洪安全性的考慮，對現狀溢洪道進行改造。保持溢洪道現狀高程101 m不變，溢洪道寬度改造為8 m。

水庫調洪演算的起調水位取溢洪道頂高程101.00 m，溢洪道寬度取b=8 m。

水力計算按照《山東省小型水庫洪水核算辦法（試行）》中所提簡化公式進行計算：

式中:B為溢洪道寬度，m；H為溢洪道堰頂以上的水深，m。

由圖3、圖4可知：天水設計洪水位為102.732 m，調洪庫容為 11.79萬m3，100 a一遇進庫流量38.4 m3/s，出庫流量為 20 m3/s；校核洪水位為103.68 m，調洪庫容為14.47萬m3，300 a一遇進庫流量為52.5 m3/s，出庫流量為34.6 m3/s。

根據計算求得堤頂超高Y＝1.115 m，得壩頂高程為102.732+1.115=103.847（m），現狀堤頂高程為106 m，滿足防洪要求。

1.3.2 地池調洪演算

地池為無閘控制、開敞式溢洪道的水庫，水庫調洪演算的起調水位取溢洪道堰頂高程82.80 m，堰長度取b=37.1 m，堰頂寬δ=1.0 m。

水力計算按照折線型實用堰泄流公式：

上流水庫調洪計算，見圖5、圖6所示。

圖5 地池50年一遇調洪演算曲線圖

圖6 地池200年一遇調洪演算曲線圖

由圖5、圖6可知：地池50 a一遇洪水進庫流量為q=34.7 m3/s，經水庫調蓄后水庫最大下泄流量q=32 m3/s，出現在洪水歷時時段第2.2 h，此時堰頂水深h=0.6 m，調洪庫容V=1.98萬m3，防洪水位83.6 m；200 a一遇洪水進庫流量為43 m3/s，經水庫調蓄后水庫最大下泄流量q=40.8 m3/s，出現在洪水歷時時段第2.2 h，此時堰頂水深h=0.72 m，調洪庫容V=2.2萬m3，防洪水位83.52 m。由于該水庫大壩為漿砌漫水壩，水庫在遭遇較大降水時，洪水漫過大壩下泄。

根據計算求得堤頂超高Y=1.132 m，得堤頂高程83.6+1.132=84.462（m）?，F狀堤頂高程85 m，滿足防洪要求。

1.3.3 鞍子溝水庫調洪演算

鞍子溝水庫調洪演算的起調水位取106 m，出口管道直徑1 m。

水力計算按照孔口出流公式：

鞍子溝水庫調洪計算，見圖7、圖8所示。

圖7 鞍子溝水庫20年一遇水庫調洪演算曲線圖

圖8 鞍子溝水庫200年一遇水庫調洪演算曲線圖

由圖7、圖8可知：鞍子溝水庫20 a一遇洪水進庫流量為4.4 m3/s，經水庫調蓄后最大下泄流量q=2.7 m3/s，出現在洪水歷時時段第1.6 h，此時的堰頂水深h=0.9 m，調洪庫容V=1.04萬m3，防洪水位106.9 m；200 a一遇洪水進庫流量為6.4 m3/s，經水庫調蓄后最大下泄流量q=3.6 m3/s，出現在洪水歷時時段第2.1 h，此時的堰頂水深h=1.8 m，調洪庫容V=2.2萬m3，防洪水位107.8 m。

根據計算求得堤頂超高Y＝1.282 m，得堤頂高程為106.9+1.282=108.182（m）?，F狀堤頂高程為108 m，根據以上計算，需將現在堤頂加高到109 m，以滿足200 a一遇校核洪水位108.48 m。

1.3.4 主水系設計最大洪峰流量

根據該區(qū)域1∶2000地形圖，量得各水系流域面積。河流的干流長度采用最遠分水嶺至工程地點的距離（km），求得主水流域綜合特征參數K為5.53，通過水庫的調洪演算和各水系洪峰流量的錯峰疊加，主水系主要節(jié)點洪峰流量見表2所列。

表2 主水系主要節(jié)點洪峰流量表

1.4 確定每條水系的最小斷面尺寸和豎向高程

根據水系洪峰流量計算結果和現場實際地形，確定每條水系最小規(guī)劃斷面及溝底豎向高程，為園區(qū)每條水系的施工圖設計提供了相應規(guī)劃依據。

2 園區(qū)防洪規(guī)劃編制的難點

2.1 對園區(qū)內的2座水庫、1座塘壩進行安全評估及除險加固

世園會開園期間園區(qū)人口相對密集，且時間上跨越青島的汛期，如果水庫大壩出現險情，會帶來不可估量的嚴重后果。為了保障游客的人身安全，必須委托具有相關資質的單位對園區(qū)內的2座水庫和1座塘壩的壩體進行安全評估及除險加固工作。

2.2 園區(qū)防洪工程與景觀水系的有機結合

世園會是世界級的園藝盛會，對水系的景觀要求較高，如果單純滿足防洪要求而修建過多的硬質設施，勢必會影響園區(qū)的整體景觀效果。為此，青島市市政工程設計研究院配合各片區(qū)景觀設計單位，在滿足園區(qū)防洪的基礎上對各水系進行了豐富多樣的生態(tài)景觀水系設計，形式有景石護岸、格賓石籠網護岸、砌石—植草復合型護岸等。

2.3 園區(qū)范圍以外沖溝及坡地整治規(guī)劃

處于園區(qū)匯水面積內，用地紅線范圍以外的沖溝及坡地同樣威脅著園區(qū)的防洪安全?，F狀沖溝及山坡坡腳大于45°時，采用植樹種草，增加綠化面積等措施；沖溝及山坡坡腳在25°～45°之間，通過設置魚鱗坑及在坑內和溝邊植樹等措施攔截山坡徑流，減緩水勢；沖溝及山坡坡腳小于25°時，尤其是園區(qū)外環(huán)路規(guī)劃過路橋涵上游沖溝結合現狀地形，設置谷坊及沉砂池等設施截留上游沖刷下來的泥沙，防止山洪將大量泥沙沖入園區(qū)內，坡地進行植樹造林及設置水平截水溝等措施進行截留洪水。

3 多項措施保證園區(qū)防洪安全

（1）根據園區(qū)的重要性，適當提高園區(qū)的防洪標準，并根據相應標準對園區(qū)內的防洪設施進行整改，特別是對天水水庫大壩進行除險加固和溢洪道改造工作。

（2）充分利用現狀地形、地勢、水庫、水系和新建市政道路等設施，實現園區(qū)超重現期的洪水排放。

（3）通過設置透水地坪、下凹式綠地等措施，對雨水進行減流、截流、緩流。

（4）通過建立防汛指揮中心、預報預警系統(tǒng)、防洪治澇預案等非工程措施對極端天氣進行提前預警，采取事前預防等措施保障園區(qū)游客人身安全。

4 結 語

山洪具有突發(fā)性，水量集中流速大、沖刷破壞力強等特點。通過提高防洪標準，采取工程措施和非工程措施相結合等多項措施，保證了園區(qū)的防洪安全。2014青島世園會開園至今已經過去了2年的時間，園區(qū)防洪設施運行良好，并順利通過了2016年出現的近5年來的最強暴雨的考驗。

TU998.4

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1009-7716（2017）03-0138-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.03.038

2016-12-12

李忠民（1980-），男，山東青島人，工程師，從事防洪工程設計工作。