安慶市外環北路西延伸段截洪溝工程斷面設計

鄭 偉 （合肥信睦工程建設有限公司，安徽 合肥 230001）

1 工程概況

安慶市外環北路西延伸段為東西走向，全長5.7km，是安慶市城市快速路網“一環兩橫三縱”的重要組成部分，其中K1+100～K4+730段南側緊鄰山腳，建成后勢必會攔蓄山體雨水面臨山洪威脅，山洪水量大來勢快，僅靠道路雨水口無法收集，因此在道路南側設置截洪溝系統，與雨水管道系統相互獨立，分9段通過道路泄洪涵洞排至四石河。

2 山體雨水流量計算

2.1 設計標準

四石河為城市內河，作用是排除內澇，故截洪溝的標準按排澇標準考慮。根據《安慶市中心城區排水（雨水）防澇綜合規劃（2013～2030）》，截洪溝設計排澇標準為50年一遇。

2.2 洪峰流量計算

截洪溝設計洪峰流量采用水利電力科學研究院經驗公式進行計算，當匯水面積 F＜3km時，公式如下：

Qp=0.6SpF

式中Qp—設計頻率洪峰流量，m/s；

Sp—相應頻率的暴雨雨力，mm/h，查表得50年一遇為105mm/h；

F—匯流面積，km。

結合區域地形圖，對山體雨水匯流進行細致分析，如圖1。

圖1 截洪溝系統圖

通過經驗公式計算得出各段洪峰流量與安慶市暴雨強度公式法結果作比較，見表1（本次取前5個代表性溝段，下同），可以看出暴雨強度公式法的結果略小于經驗公式法，表明經驗公式法計算的洪峰流量可靠（見表1）。

山體雨水洪峰流量計算（50年一遇） 表1

3 截洪溝斷面的確定

截洪溝斷面尺寸的確定主要是確定底寬b，水深h，邊坡m，底坡i。截洪溝水流條件可以看作明渠均勻流，采用謝才公式進行水力計算：

式中，Q—流量（m/s）；

R—水力半徑（m）；

i—底坡比降；

A—過水斷面面積（m），A=(b+0.5(m+m)h)h，b為渠道底寬，h為渠道水深，m為渠道邊坡系數。

邊坡坡率m根據所處位置確定，糙率n根據渠道材料查規范確定，通過指定底寬b、水深h、底坡比降i，根據謝才公式計算出的流量Q，滿足Q＞Qp即可。

①邊坡坡率m

截洪溝內側臨道路邊坡，外側臨山坡腳，采用梯形斷面最為合適，內側坡率m同路基邊坡1:1.5，外側坡率m取1:1。

②糙率n

糙率n受溝體材料影響，首先確定溝體材料。溝體材料的選擇受多方面因素制約，常用溝體材料對比如表2。

截洪溝既要保證排水性能、經濟性及易養護性等，同時由于其位于城市道路旁，美觀性也是重要因素，表3可以看出生態預制塊最符合項目要求。參考《室外排水設計規范》，確定生態混凝土預制塊的糙率n為0.025。

溝體材料比選 表2

截洪溝斷面計算 表3

③底寬b、水深h、底坡比降i

b、h、i三者相互影響，采用試算法確定。先根據地形確定i，即渠底縱坡，先通過軟件進行渠底拉坡，確保順坡（i＞0）且i≥i，溝底縱坡確定后可以判斷整體的溝深情況，根據溝深確定水深h，再假定b，滿足Q＞Qp。b確定的原則是少占地、下游大于上游，但為保證斷面平順、溝型美觀，在無較大流量匯入的情況下，各溝段的b不宜頻繁變化，因此通過調整水深h確定出較單一的b。計算過程應控制流速v＜v＜v（v=0.4m/s，v=4 m/s）。

綜上，截洪溝斷面參數可全部確定，試算過程較繁瑣，可通過Excel輔助計算，截洪溝斷面如表3。

從表3可以看出，截洪溝設計流量Q均大于洪峰流量Qp，并有一定的富余量，兼顧了截洪溝使用過程中輕微堵塞的情況。

4 結語

對于臨山市政道路的截洪溝設計，斷面尺寸的確定至關重要，既要保證排水安全，又要有效控制斷面，減少占地，節約投資。