臨海化工區(qū)防洪排澇工程規(guī)劃設(shè)計要點分析

趙 勝

（漳州市古雷港建設(shè)開發(fā)有限公司，福建 漳州 363200）

0 引言

化工開發(fā)區(qū)是石油與化學工業(yè)集聚發(fā)展的區(qū)域，區(qū)內(nèi)危險化學品儲存量大，環(huán)境風險高，發(fā)生事故后對周邊區(qū)域水環(huán)境威脅極大。目前我國很多化工園區(qū)分布在沿江沿河區(qū)域[1]，構(gòu)建穩(wěn)定、安全可靠的防洪排澇體系對維護開發(fā)區(qū)穩(wěn)定，保障周邊生態(tài)環(huán)境具有不可替代的作用。古雷石化基地易受短時暴雨和臺風威脅，為消除洪澇災害，需建設(shè)高標準完備的防洪排澇系統(tǒng)。本文結(jié)合古雷臨海化工區(qū)特點，針對其特有屬性綜合確定擬建工程的防洪標準、排澇標準、設(shè)計洪水及水面線成果，對區(qū)內(nèi)騰龍西路排水渠設(shè)計規(guī)劃要點進行分析。

1 項目區(qū)概況

擬建騰龍西路排水渠位于古雷港經(jīng)濟開發(fā)區(qū)。古雷港經(jīng)濟開發(fā)區(qū)位于福建省南端，東山灣東側(cè)漳浦縣境內(nèi)的古雷半島，三面鄰海。古雷港經(jīng)濟開發(fā)區(qū)包括漳浦縣古雷港及其后方的古雷鎮(zhèn)、霞美鎮(zhèn)、杜潯鎮(zhèn)、沙西鎮(zhèn)、下蔡林場、杜潯鹽場，以及相關(guān)海域。總用地153.81 km2，其中陸域面積119.16 km2，海域面積34.65 km2。古雷港區(qū)位見圖1。

2 防洪排澇工程規(guī)劃設(shè)計要點

根據(jù)發(fā)展規(guī)劃，古雷規(guī)劃片區(qū)人口為47 萬人，規(guī)劃范圍為163.9 km2，規(guī)劃總建設(shè)用地116.68 km2，屬于比較重要城市，規(guī)劃為海西臨港重化產(chǎn)業(yè)基地，基地內(nèi)規(guī)劃建有特大型的石化企業(yè)。

騰龍西路排水渠工程澇片區(qū)規(guī)劃澇區(qū)陸域大部分為田地及填海造地工程，現(xiàn)狀沒有水利排澇設(shè)施。工程可提高城市排澇標準，建設(shè)與古雷開發(fā)區(qū)發(fā)展相適應(yīng)的防洪體系。因此，應(yīng)結(jié)合本地實際，結(jié)合規(guī)范綜合確定工程相應(yīng)標準和規(guī)劃設(shè)計要點。

圖1 古雷港區(qū)位圖

2.1 防洪標準

根據(jù)該流域保護對象的重要性，洪災損失影響，制定相應(yīng)的防洪標準，確定本項目新建防洪堤按100 年一遇洪水設(shè)計，按1 級堤防設(shè)計。

2.2 排澇標準

根據(jù)《福建省市縣級城區(qū)排澇工程實施方案報告編制技術(shù)大綱》，規(guī)劃古雷片區(qū)低洼地帶按中等城市排澇設(shè)計標準5 年～10 年一遇，澇水不漫溢即可，要求當發(fā)生設(shè)計標準洪水時，能排泄洪峰流量，河水不向兩岸漫溢。

古雷經(jīng)濟區(qū)的功能產(chǎn)業(yè)布局，三個片區(qū)排澇工程保護對象為特大型石化企業(yè)及下游產(chǎn)業(yè)鏈、裝備制造業(yè)區(qū)、疏港鐵路等重要工礦企業(yè)，當工礦企業(yè)遭受澇水淹沒后，可能引起爆炸或會導致毒液、毒氣、放射性等有害物質(zhì)大量泄漏、擴散，造成不可估量損失。鑒于項目區(qū)的重要性和特殊性，設(shè)計排澇標準采用100 年一遇。

2.3 設(shè)計洪水計算

片區(qū)匯水面積均較小，按規(guī)范及設(shè)計依據(jù)，采用設(shè)計暴雨推求設(shè)計洪水的福建省推理公式法和華東地區(qū)特小流域推理公式法分別推求。

2.3.1 設(shè)計暴雨

表1 古雷頭澇片設(shè)計面暴雨量成果表

參照福建省24 h 設(shè)計雨型表計算24 h 設(shè)計雨量的時程分配，按不扣損計算，所求的雨量過程可作為24 h 設(shè)計凈雨量。

2.3.2 推理公式法

根據(jù)暴雨成果，采用推理公式法推求設(shè)計洪峰流量，見式（1）和式（2）：

式中：Qm為設(shè)計洪峰流量，m3/s；ht為 t 歷時內(nèi)最大降雨量，mm；τ 為流域匯流時間，h；m 為經(jīng)驗性的匯流參數(shù)，取 m=0.056θ0.67；L 為沿主河道從出口斷面至分水嶺最長距離，km；J 為沿流程L的平均比降，‰；F 為流域面積，km2。

2.3.3 華東地區(qū)特小流域推理公式法

根據(jù)設(shè)計暴雨成果和流域特征值資料，按照蓄滿產(chǎn)流和推理公式法推求設(shè)計洪水，匯流計算見式（3）～式（5）。

式中：Qm為地表洪峰流量，m3/s；F 為流域面積，km2；Fc為局部匯流面積，km2；τ 為流域匯流歷時，h；tc為凈雨歷時流歷時，h；hτ為匯流歷時內(nèi)的最大地表凈雨量，mm；hR產(chǎn)流歷時內(nèi)的地表凈雨量，mm。

本工程控制流域面積小于10 km2，屬特小流域。按照華東地區(qū)特小流域設(shè)計洪水的計算方法和要求，結(jié)合流域的實際情況，洪水分區(qū)定為Ⅲ類區(qū)，取洪水參數(shù)。

2.3.4 洪水計算成果

騰龍西路排水渠集水面積7.40 km2，主渠道全長4.2 km，河道平均比降1.0‰；其中陸域段集水面積1.25 km2，渠道全長0.685 km，河道平均比降1.0‰，見表2。

表2 規(guī)劃片區(qū)流域特征參數(shù)

將以上參數(shù)代入暴雨推求兩種方法計算，洪水計算成果見表3。

表3 設(shè)計洪水成果表

由表3 可知，華東特小流域法計算成果較推理公式法成果略大。從化工區(qū)安全、合理考慮，騰龍西路排水渠的設(shè)計洪峰流量采用華東特小流域法計算成果。

2.4 設(shè)計水面線計算

本工程下游為騰龍西路排水渠工程（海域段），首先沿區(qū)域臨海側(cè)建設(shè)海堤，形成閉圍區(qū)域，以保證項目區(qū)抵御外海風暴潮能力；充分利用區(qū)域內(nèi)部河道的調(diào)蓄并在河道入海口處設(shè)置排澇擋潮閘進行排澇擋潮，當外潮位高于或等于閘上水位，關(guān)閉閘門擋洪；當外潮位低于內(nèi)河水位，開閘自排；同時對規(guī)劃紅線范圍內(nèi)河道進行整治，以提高河道本身對澇水的槽蓄能力。

河道水面線推算采用伯努利能量方程式，見式（6）。

式中：Z1、Z2為上下斷面水位，m；V1、V2為上下斷面平均流速，m/s；hf、hg為沿程水頭損失及局部水頭損失，m。

擬定港口渠內(nèi)澇水位為3.3 m。其各頻率對應(yīng)的水位見表4。

表4 起始水位表 單位：m

根據(jù)式（6）參照水位參數(shù)，計算得出設(shè)計洪水水面線，見表5。

表5 設(shè)計洪水水面線成果表

2.5 設(shè)計潮位

古雷開發(fā)區(qū)為漳州南部的狹長半島，位于東山灣東側(cè)，與東山島隔海相望，屬于東山海域，因此，潮水位分析采用東山海洋觀測站的潮水位資料。

設(shè)計重現(xiàn)期潮位頻率分析的線型，在海岸地區(qū)采用極值Ⅰ型分布曲線，對東山海洋站52 年連續(xù)的最高潮位系列分別計算均值 h 和均方差 S，見式（7）、式（8）。

根據(jù)設(shè)計重現(xiàn)期潮位計算公式，計算不同重現(xiàn)期設(shè)計潮水位，成果見表6。

表6 設(shè)計潮水位計算成果

2.6 工程總體布置及設(shè)計要點

工程主要建設(shè)內(nèi)容是開挖渠道斷面、新建渠道擋墻、景觀平臺、新建柔性護坡、新建堤頂路5 項內(nèi)容，綜合治理長度685 m。工程東起疏港公路樁號PH0+000，向西止于樁號PH0+685，渠底寬12.00 m，渠頂高程5.61 m～5.27 m，渠底設(shè)計高程為1.61 m～1.27 m，渠底縱坡i=0.05%根據(jù)前述分析，工程設(shè)計防洪、排澇標準均為100 年一遇。

2.6.1 渠道擋墻及護坡布置

本工程包括新建渠道擋墻685 m，新建護坡685 m。主要工程如下：下部截面厚0.45 m 的波形板樁，上部平鋪式生態(tài)砼框護坡護坡復合式斷面：設(shè)計對河道進行清淤至設(shè)計底高程，在渠底以上1.5 m 設(shè)置2.0 m 寬親水平臺，親水平臺以下設(shè)置截面厚0.45 m，長9.0 m 的波形板樁，親水平臺與護岸頂之間采用1∶2.0 的平鋪式生態(tài)砼框護坡護坡，護岸頂前側(cè)設(shè)置花崗巖欄桿，并設(shè)置透水磚堤頂路。

2.6.2 下河臺階布置

考慮到堤頂?shù)缆放c親水平臺的連通性，本工程擬在樁號PH0+200、PH0+400 和PH0+600 兩側(cè)各設(shè)置一道下河臺階，臺階采用C20 砼澆筑，臺階寬1.5 m。

2.6.3 堤頂?shù)缆?/p>

本工程設(shè)置8.0 m 寬的堤頂路面，路面采用透水磚路面，堤頂路兩側(cè)設(shè)C20 混凝土路沿石，尺寸為400 mm×500 mm。

3 結(jié)語

化工產(chǎn)業(yè)區(qū)排水及防洪體系建設(shè)是保障當?shù)鼗て髽I(yè)安全生產(chǎn)，提升當?shù)亟?jīng)濟比重的重要設(shè)施。古雷石化基地地處臨海半島，是典型的亞熱帶海洋性季風性氣候，降雨頻繁，雨強大，降雨歷時較長，致使洪水過程漲勢迅猛，匯流速度大，傳播時間短。同時石化產(chǎn)業(yè)基地高危險性特點使其對洪澇災害的敏感度極高，因此，針對當?shù)厮臍庀筇攸c，結(jié)合化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)高風險性，系統(tǒng)規(guī)劃防洪排澇設(shè)施的防洪、排澇標準，推求相應(yīng)設(shè)計水面線和潮位，對工程的設(shè)計提供科學參照是十分必要的。