廣東大灣區生命科技園項目（一期）水土保持排洪措施設計

吳銳輝

（廣州穗水工程咨詢有限公司，廣東 廣州 510640）

1 項目情況

大灣區生命科技園項目位于清遠市佛岡縣湯塘鎮S355 省道一側，鄰近京港澳高速湯塘出入口，屬低山丘陵地貌，原場地標高位于33.20～65.30 m之間。項目區屬亞熱帶季風氣候，多年平均氣溫為21.1℃，多年平均降雨量為2 050 mm，雨季集中在4～9 月；項目區土壤類型主要為赤紅壤，地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林區，項目建設區現狀植被覆蓋率約90.21%。區域水土流失為水力侵蝕為主，土壤侵蝕強度為輕度侵蝕，容許土壤流失量為500 t/（km2·a）。

2 防治區劃分

2.1 防治區分析

大灣區生命科技園項目初步規劃總用地面積為49.44 hm2，規劃建設內容主要包括新建3 棟4 層廠房、12 棟6 層廠房、2 棟22 層宿舍、1 棟4 層展示中心及室外綠化、道路等配套設施，部分廠房下設1 層架空車庫。項目為分期建設，本項目為大灣區生命科技園項目（一期），位于大灣區生命科技園項目北側，工程總占地面積27.30 hm2，其中永久占地20.36 hm2，臨時占地6.94 hm2。永久占地面積中，已規劃用地面積17.409 2 hm2，未規劃用地面積2.954 5 hm2。規劃用地面積中，可建設用地面積為13.264 7 hm2，代征代建用地面積為4.144 5 hm2，主要為紅線內市政道路及防護綠地用地；規劃總建筑面積為36.280 3 m2，其中計容建筑面積33.660 2 m2，容積率2.54；建筑物基底面積為5.374 8 m2，建筑密度44.13%；規劃綠地面積2.135 8 m2，綠地率16.10%（以規劃可建設用地面積計）。工程挖方總量82.52 萬m3；填方總量82.52 萬m3；本項目無需外借土石方；無外棄土石方。

2.2 防治分區劃分成果

項目區劃分為主體工程區、代征用地區、代建綠地區、邊坡防護區、不擾動區5 個防治分區。本項目水土流失防治分區情況見表1。

表1 水土流失防治分區表

3 排洪措施

3.1 排水溝過流能力計算

按照《灌溉與排水工程設計規范》GB 50288-2018 及《防洪標準》GB 50201-2014 中的規定，排水設計流量小于10 m3/s，渠溝級別為5 級，項目建設區的防洪標準（重現期）取10 a。

根據《室外排水設計規范》GB 50014-2006，當匯水面積不超過2 km2時，雨水設計流量采用推理公式法計算：

式中：QS——雨水設計流量，L/s；

q——設計暴雨強度，L/（s·hm2）；

ψ——徑流系數；

F——匯水面積，hm2。

清遠市暴雨強度公式：

式中：q——設計暴雨強度，L/（s·hm2）；

p——設計重現期，本次取10 a；

t——降雨歷時t=t1+t2=30 min。

t1——地面集水時間，應根據匯水距離、地形坡度和地面種類計算確定，一般采用5～15min，本次t1取15 min；

t2——管渠內雨水流行時間，本次t2取15 min。

表2 徑流系數取值表

表3 設計10 a 一遇洪峰流量計算表

3.2 排水溝斷面確定

根據《水土保持工程設計規范》GB 51018-2014規定，滿足不淤、不沖流速條件，即0.15 m/s＜V＜5.2 m/s的要求，按明渠均勻流公式（已知流量求水深）推求各防治區排水溝斷面尺寸見表4。

表4 邊坡防護區截（排）水溝尺寸參數一覽表

過水流量計算公式如下：

式中：Q渠——過水流量（m3/s）；

A——過水斷面面積（m2）；

C——謝才系數；

R——水力半徑；

i——渠道坡降，取i=0.005；

n——糙率，取n＝0.015；

х——濕周（m）；

根據下表5 中臨時排水溝的水文計算表可見，本項目設計排水溝設計流量均高于洪峰流量，符合排水要求，設計流速均滿足不沖不淤流速的要求。

表5 臨時截（排）水溝尺寸參數一覽表

3.3 沉沙池設計

排水溝下游設沉沙池，用于消除上游來水能量及沉淀泥沙。沉沙池可直接挖掘而成，采用磚砌結構，挖掘土方可在沉沙池周邊筑埂，并設圍欄及警示牌，以防止發生意外。沉沙池沉積物應定期清掏，深度不宜大于2 m。

沉沙池設計參照《水利水電工程沉沙池設計規范》SL 269-2019，參照已有沉沙池經驗，設計采用準靜止泥沙沉降法。

假定：顆粒級配中粒徑大于0.1 mm 泥沙量占總泥沙量45%，參照同類工程數據，0.1 mm 泥沙下沉速率取定ω＝6.2 mm/s，0.1 mm 泥沙沉沙效率75%，洪峰流量取5 a 一遇標準計算，采用箱式沉沙池，沉沙池長寬比取值范圍為1.2～3，后依據沉沙池池口面積試算。計算表格見表6。

表6 沉沙池斷面計算表

根據表6 的計算結果，本項目沉沙池斷面采用矩形，為3 m×1.5 m×1.5 m（長×寬×深），非巖基墊層10 cm，磚砌厚度23 cm，水泥砂漿抹面2 cm。

沉沙池尺寸核算公式：

式中：Bp——池廂工作寬度，m；

Qp——通過池廂的工作流量，m3/s；

Hp——池廂工作水深（可取用池廂深度的70%～75%），m；

V——池廂平均流速（可根據《灌溉與排水工程設計標準》GB 50288-2018 選?。?，m/s。

表7 沉沙池尺寸核算

池廂寬為1.5 m 時，工作流量僅為0.025 m3/s，這時池廂工作水深1.05 m，流速0.016 m/s?？梢?，沉沙池尺寸設計合理、可行，符合設計要求。

4 結語

在實際施工中，考慮到主體工程的進度安排和水土流失產生的特點，按防治的輕重緩急，水土保持、土建工程的實施進度初步安排與主體工程同步完成，個別措施略微提前；植物措施則比主體工程略微滯后。水土保持工程采用分期實施、分期驗收的方式，靈活配置水土保持措施，以盡早發揮水土保持措施的作用。