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(nóng)村水利提供理論支撐。

關鍵詞：農(nóng)村 防洪 排水

1.項目概況

紅寺堡魯家窯的生態(tài)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(tài)移民安置區(qū)，弘德村南邊緊鄰中鹽高速，生態(tài)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(zhì)差，是全區(qū)比較干旱缺水的地方。

本項目區(qū)為生態(tài)移民示范區(qū)，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(qū)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(tài)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(qū)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(qū)防洪排水問題。

2.水文概況

2 . 1水文地質(zhì)

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(qū)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(guī)劃》中的成果，查算當?shù)貜搅魃畹戎稻€圖，根據(jù)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(fā)量1280.2mm，是其每年降水量的6倍多，水面蒸發(fā)的年際變化小而年內(nèi)的變化比較大，每年1月和12月水面蒸發(fā)量最小，6月和7月蒸發(fā)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(qū)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(shù)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(xù)幾個小時，超滲產(chǎn)流為主。因而洪水產(chǎn)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(jù)《防洪標準》（GB50201—94）規(guī)定，第3節(jié)防護區(qū)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(xiàn)期20-10年。依據(jù)3.0.2條的規(guī)定，人口密集或農(nóng)作物高產(chǎn)的鄉(xiāng)村防護區(qū)，防洪標準可以適當?shù)奶岣?。移民新村人口密集，所以防洪標準?0年一遇。

3.2洪水設計

項目區(qū)無實測水文資料。根據(jù)《寧夏暴雨洪水圖集》以及經(jīng)過重新修訂的寧夏不同歷時暴雨參數(shù)等值線圖，采用6小時同頻內(nèi)包雨型進行設計洪水計算。本區(qū)域暴雨歷時一般不超過24h，主雨歷時在1h-3h左右。經(jīng)查各均值等值線圖知，該區(qū)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(jù)項目區(qū)實際情況，居民區(qū)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(jù)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(qū)蓄水池設計

根據(jù)當?shù)氐匦螚l件和工程總體布置，蓄水池容積按排水區(qū)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(nèi)坡∶1∶2.5。

3.4排水溝縱、橫斷面設計

依據(jù)《灌溉與排水工程技術規(guī)范》（GB50288-99）中明溝排水系統(tǒng)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(shù)，

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(wǎng)及滯洪區(qū)組成的。匯流區(qū)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(jù)魯家窯的實際地形條件，劃分了2個排水區(qū)。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(tǒng)同時收集洪水還可發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)，有效解決移民新村洪水威脅，使居民安居樂業(yè)，將有害洪水轉變?yōu)橛欣樗瑢崿F(xiàn)由傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利的轉變。具有一定的節(jié)水效益、環(huán)境效益。對提高農(nóng)村水利建設水平，降低農(nóng)村洪澇災害對村莊的經(jīng)濟損失，改善農(nóng)村生活環(huán)境等都具有一定的意義。

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