衢江开发区排水方案水文(2014716)

衢江经济开发区西片区排水工程初步方案慈溪市水利建筑勘测设计院有限公司衢州分公司二〇一四年七月2水文2.1区域概况衢江经济开发区西片区排水工程位于乌溪江与上山溪之间浙赣铁路线南侧，距离衢江区人民政府1.4km，该区块320国道线环绕四周，新建高铁线穿境而过，交通区位十分优越，可便捷地融入城市与区域交通网络。2.2水文气象本工程所在区域属亚热带季风气候区，四季分明，光照充足，温暖湿润，雨量充沛，多年平均降水量1684.1mm。降雨在时空分布上极不均匀，3～6月降水量占全年降水量的57%以上，该季节易出现全流域的连续暴雨、大暴雨，常造成洪涝灾害；梅雨季节结束后降水明显减少，气温高、蒸发量大，盛夏和初秋易发生干旱，期间受台风外围影响，台风雨也会造成洪灾，洪水主要受梅雨暴雨控制。据衢州站实测资料统计，多年平均气温17.3℃，极端最高气温40.9℃(2003年7月31日)，极端最低气温-10.4℃(1970年1月16日)；多年平均水汽压17.4hPa，相对湿度79%；多年平均降水量1694mm，多年平均蒸发量938.8mm；多年平均风速2.7m/s，最大风速19.0m/s，相应风向为W，全年气候特征值详见表2.1。表2.1衢州站地面气候特征值表月份项目123456789101112全年平均气温(℃)5.26.410.716.921.725.028.928.724.318.913.27.317.3极端最高气温(℃)26.127.832.834.236.437.140.940.538.734.531.226.440.5极端最低气温(℃)-10.4-8.9-1.42.19.414.419.318.012.02.1-2.3-7.0-10.4平均水汽压(hPa)7.18.010.715.720.826.030.229.124.017.111.98.017.4平均相对湿度(%)79818281808277757978777779降水量(mm)69.3123.4189.0213.4273.6289.5139.390.4100.881.365.552.51694降水量≥10mm日数(天)2.24.06.66.77.97.13.52.53.32.32.11.549.5蒸发量(mm)35.337.048.265.185.089.5137.8141.9110.385.959.143.7938.8平均风速(m/s)2.93.23.12.72.62.52.42.52.82.72.62.62.7最大风速(m/s)11.315.019.017.013.712.016.015.017.713.012.012.719.0相应风向WSWEWWNWWSWWSWNNESWWS水文基本资料项目区附近有衢州水文站，该站有1930~1942、1947~2010年资料系列，已累积了80年水位观测资料、73年流量资料和70年降水量资料。2.4排水流量衢江经济开发区西片区的涝水主要为区域内红凉亭、童家山水库两座水库的下泄洪水与区域其余区块范围内的雨水两部分。根据水库的水量计算需要，本次选用衢州水文站的实测雨量资料进行分析。2.4.1排水区设计暴雨选择衢州水文站为代表站，对衢州市水文站的1951~2012年共62年系列的实测雨量资料进行综合分析，通过雨量适线拟合分析，计算推求出不同频率的最大24小时设计暴雨，计算成果见表2.2。表2.2衢州站年最大暴雨频率计算成果表时段均值（mm）CvCs/Cv各频率雨量（mm）1%2%5%10%20%24hr1110.403.52612341981701412.4.2排涝区设计流量根据《衢州绿色产业集聚区排水专项规划》的有关规划内容，衢江经济开发区西片区的排水采用雨水管网先进行各区块雨水集中排除，再经由雨水管网就近排入附近河渠中。本工程主要目的是根据排水范围内的地势高程及规划雨水管网排水走向，遵循高水高排的原则，通过新建工程将浙赣线以南的雨水有序的分排入乌溪江和上山溪。本报告涉及的雨水管网排水流量计算依据浙江省城乡规划设计研究院提供的最新雨水工程规划图的有关布置进行计算。1）排水面积本次衢江经济开发区西片区排水工程范围北至新浙赣线、南至天湖南路、西至乌溪江、东至上山溪，主要对象为《衢州绿色产业集聚区排水专项规划》中规划向北方向排出的雨水，排水总面积为5.53km2。区域内现有红凉亭水库和童家山2座水库，其集水面积分别为0.7km2、1.8km2，各排水区块排水面积见表2.3表2.3排水面积表排水区块排水面积（km2）备注Ⅰ0.50Ⅱ0.13Ⅲ1.02Ⅳ0.87Ⅴ0.70红凉亭水库Ⅵ1.80童家山水库Ⅶ0.51图2-1排水分区示意图2）排水流量衢江经济开发区西片区Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号、Ⅳ号、Ⅶ号排水区块规划采用雨水管网进行排水，各排水区排水流量采用暴雨强度公式计算；Ⅴ号红凉亭水库、Ⅵ号童家山水库采用浙江省推理公式进行计算。水库的下泄洪水与区间排水叠加即为出口断面排水工程的排水流量。（1）雨水管网排水流量（暴雨强度公式计算方法）A暴雨强度公式根据浙江省建设厅文件（建设发［2008］89号）《关于公布浙江省各城市暴雨强度公式》确定衢州市暴雨强度公式为：792.0)823.14()lg884.11272.16tPq式中：q——设计暴雨强度（mm/min）；P——设计重现期采用P=2a（选样方法：年最大值法）；t——设计降雨历时（min）；B雨水流量计算公式FqQ·ψ式中：Q——设计雨水流量；ψ——径流系数；q——设计暴雨强度；F——汇水面积；C降雨历时降雨历时t按集水时间计算，包括地面集水时间和在管（渠）内流行时间，计算公式如下：21tmttt——设计降雨历时（min）；t1——地面集水时间（min）；t2——管（渠）内雨水流行时间（min）t2=L/V60；m——折减系数，暗管m=2，明渠m=1.2。地面集水时间t1同集水面积的大小、地块性质（坡度和粗糙度）有关，《室外排水设计规范》建议在5~15min中选定。本次设计t1取10min。管（渠）内流行的时间t2取决于每段管渠的长度和雨水流速，见下式子：t2=∑（L/V60）式中：L——上游各管段的长度（m）；v——上游各管段的设计流速（m/s）；t2——上游各管段中流行时间之和（min）。D重现期《室外排水设计规范》中规定：工厂区、广场及干道雨水管渠的设计重现期一般选用0.5~3年，重要干道、重要地区或短期积水即能引起严重后果地区，一般选用2~5年。根据《衢州绿色产业集聚区排水专项规划》成果，重现期采用T=2a。E径流系数影响径流系数的因素很多，最主要的是排水面积内地面性质。地面上的植物生长和分布情况，地面上的建筑面积或道路路面的性质等对径流系数影响很大。根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）中表3.2.3-2综合径流系数：城市建筑密集区ψ=0.60~0.85；城市建筑较密集区ψ=0.45~0.60；城市建筑稀疏区ψ=0.20~0.45。F排水流量根据衢江经济开发区西片区雨水工程规划图，采用暴雨强度法对雨水管网单管进行逐段求解排涝流量，逐段复核《衢州绿色产业集聚区排水专项规划》中雨水管网计算参数，经计算各区块出口段的排涝流量成果见表2.4。表2.4各区块排涝流量成果表排水区块排水面积（km2）排涝流量（m3/s）Ⅰ0.506.97Ⅱ0.132.54Ⅲ1.029.65Ⅳ0.875.66Ⅶ0.517.63（2）水库排涝流量（浙江省推理公式法）A推理公式0.278mhQF13140.278mLmJQ式中：Qm——出口断面处洪峰流量（m3/s）；hτ——τ时段最大设计净雨量mm，为各时段的雨量扣除初损及后损后的雨量；F——集水面积（km2）；L——流域最大汇流长度（km）；J——河道比降；m——汇流参数，查浙江省m~θ关系线图，θ＝L/J1/3；τ——汇流时间（h）。B重现期根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）中排涝标准的设计暴雨重现期应根据排水区的自然条件、涝灾严重程度及影响大小等因数，经技术经济论证确定，一般可采用5~10a。本次水库设计标准为10年一遇最大24小时暴雨产生的洪水。C水库入库流量红凉亭水库、童家山水库均为小（二）型水库，红凉亭水库集水面积为0.7km2，河道长1.7km，坡降为0.85%，植被较差，汇流系数取1.1；童家山水库集水面积为1.8km2，河道长2.1km，坡降1.13%，植被一般，汇流系数取0.80。由推理公式计算出两座水库各频率入库洪量见表2.5。表2.5水库的入库流量名称集水面积（km2）不同频率设计值10%20%红凉亭水库0.79.37.4童家山水库1.820.216.1D水库下泄流量水库调洪采用静库容调洪计算方法，即假定：水库库容与库水位在dt时段内成直线变化，将圣维南偏微分方程组中连续方程写成以下有限差代替微分值的水量平衡方程式：()2()2(IIQQVVt初末初末末初）式中：I初、I末—分别为时段△t初、末的入库流量，m3/s;Q初、Q末—分别为时段△t初、末的出库流量，m3/s;V初、V末—分别为时段△t初、末的水库蓄水量，万m3。水库下泄流量Q与坝前库水位Z关系为：Q=f(Z)水库泄水建筑物有溢洪道，故式中Q与Z的关系将由溢洪道泄水确定，水库蓄水量V与库水位Z的关系由库容曲线绘制，即：V=f(Z)联解以上方程式，即可求得各时段的坝前水位、水库下泄流量及蓄水量。根据上述原理，采用试算法迭代求解，逐时段连续演算完成整个调洪过程。计算水库10年一遇、5年一遇洪水的最大下泄洪峰流量成果见表2.6。表2.6洪水调节计算成果表名称洪水频率入库最大洪量（m3/s）最大下泄洪量（m3/s）红凉亭水库10%9.32.520%7.41.9童家山水库10%20.28.220%16.16.4（3）主要控制断面排水流量参照文本P16页，进行区块走向定性的描述，然后接工程桩号/流量表格。表2.7设计排渠主要控制断面排水流量表渠道名称桩号排水流量（m3/s）排入河道西排渠X0+000～X2+2507.63东排渠0+000～0+7032.5东排渠0+703～1+20016.36东排渠1+200～1+68028.55东排渠1+680～4+39035.522.5排渠断面设计方案2.5.1西排渠梯形断面（砌石护坡）方案1）该渠段桩号为X0+000～X2+250。渠底宽1.8m，渠高1.95m，顶宽5.7m，两侧边坡坡比为1：1，采用0.35m厚M7.5浆砌块石护坡，面板为0.1m厚砼现浇，渠底采用0.1m厚C20砼现浇,渠顶高程为62.8m～62.5m，渠底高程为60.85m～60.55m。2.5.2东排渠梯形断面（砌石护坡）方案1）该渠段桩号为0+000～0+703。渠底宽1.2m，渠高1.45m，顶宽4.1m，两侧边坡坡比为1：1，采用0.35m厚M7.5浆砌块石护坡，坡顶设置0.1m厚C20砼压顶，宽度为0.65m，面板为0.1m厚砼现浇，渠底采用0.1m厚C20砼现浇,渠顶高程为62.8m～61.0m，渠底高程为61.35m～59.55m。2）该渠段桩号为0+703～1+200。渠底宽1.2～2.5m，渠高1.45～2.45m，顶宽4.1~7.4m，两侧边坡坡比为1：1，采用0.35m厚M7.5浆砌块石护坡，坡顶设置0.1m厚C20砼压顶，宽度为0.65m，面板为0.1m厚砼现浇，渠底采用0.1m厚C20砼现浇，渠顶高程为61.0m～58.6m，渠底高程为59.55m～56.15m。3）该渠段桩号为1+200～1+680。渠底宽2.5～3.0m，渠高2.45～3.0m，顶宽7.4～9m，两侧边坡坡比为1：1，采用0.35m厚M7.5浆砌块石护坡，坡顶设置0.1m厚C20砼压顶，宽度为0.65m，面板为0.1m厚砼现浇，渠底采用0.1m厚C20砼现浇，渠顶高程为58.6m，渠底高程为56.15m～55.6m。4）该渠段桩号为1+680～2+365。渠底宽3.0～3.07m，渠高3.0～3.05m，顶宽9～