浅谈山区水泥防排洪存在的问题及对策

浅谈山区水泥防排洪存在的问题及对策

0防排洪措施不及时全面解决水泥厂通常受到许多因素的限制，如主要原材料的供应和其对环境的影响，大多数建设在远离城市的山区。山区洪水暴涨暴落,来势迅猛,降水从山坡直下,水流甚急,如果对其重视不够,解决不当,或施工期间的防排洪措施没有及时跟上,致使山洪突然来临时给施工和生产造成巨大损失。比如今年7月四川北川县遭遇了一场50年一遇的最强洪水,地处该区域的中联水泥有限公司由于厂外排洪设施排洪能力不足,洪水灌入厂区,最深处达3m,只能停产抗洪抢险。因此,在进行山区工厂总平面设计时,如何防止和解决山洪危害,确保厂区的安全,设定合理、经济、安全的防洪措施,是设计中一项十分重要的工作。本文介绍云南某水泥厂的防排洪方案设计,以供参考。1北方建设场地云南该水泥厂厂址是由当地有关部门综合比较最终确定的。厂址东北方向约400m是石灰石矿山,西北方向约2km是一个水库,水库蓄水之用的截水沟东南-西北走向穿越场地,建设场地为东北高、西北低的山坡地,坡度约15%,有两条东北-西南走向的山沟穿越建设场地,见图1。在这样的场地条件下,若不对场地及山沟上游的洪水正确疏导,必然危及工厂安全,厂区防排洪设计必不可少。2防洪和排水计划的确定2.1厂区排洪暗沟本着山区洪水“宜分不宜集”的原则,在场地东南边坡地上,结合场地边坡处理设置截洪沟,根据地形状况将洪水引入场地外西北侧及东南侧已有的截水沟,水库蓄水及排洪两者兼顾,见图2。遵循排洪沟布置“宜避不宜穿”的原则,将厂区北角已有的截水沟进行加固处理,邻近沟(1)的洪水引入此沟排离厂区,沟的连接处采取必要处理加固措施使得洪水平顺流入。在场地的东南部,由于场地设计标高高出原有截水沟约6m,截断了原截水沟,场地外形成一个洼地,暴雨时沟(2)洪水流入洼地,形成水塘,对厂区造成威胁。为解决这个问题有两个方案可选。(1)方案一。沿沟(2)自然走向横穿厂区时修建排洪暗沟,将洪水引入下游,进入自然排水系统,见图2。本方案保留了原横穿厂区的自然沟走向,对顺畅地排泄山洪极为有利,但暗沟分割了场地,在厂区总平布置中重要建构筑要避开暗沟,影响工艺布局,限制场地的有效利用,且暗沟后期维护工作量也较大——清淤、检修等。(2)方案二。利用厂区场地平整剩余土石方,将洼地填平至截水沟的沟顶标高,改造加固原截水沟,将沟(2)洪水引入,使之顺畅通过排洪沟流入厂外东南侧的自然排水系统。此方案不分割场地,填平的洼地还可作为耕地(原沟为荒地)。2.2排洪沟不穿透地面,致暗沟清淤难度(1)本着排洪沟“宜明不宜暗”的原则,方案二明沟排洪显然优于方案一的暗沟排洪,因为暗沟易于造成淤堵等问题,给工厂带来安全隐患,暗沟清淤难度远远难于明沟清淤。(2)本着排洪沟布置“宜避不宜穿”的原则,方案二排洪沟不穿越厂区,对场地利用及安全性显然也是有利的。(3)费用比较:方案一新建长140m暗沟;方案二新建及改造长150m明沟、增加填方10000m3、减少300m3挡土墙工程量。经估算,前者综合建造费用大于后者约25%。通过以上比较得知,方案二更安全、经济、合理,方案二为选定方案。3沟段和沟底纵梁的确定3.1设计流量和汇流面积的确定影响洪峰流量的因素很多,如降雨强度、降雨历时、降雨分布、汇水面积、形状、坡度以及径流地区植被、温度、风向等,这些因数变动性较大,而山区水文资料缺乏,设计洪峰流量以洪水调查为主,公式计算为辅。设计流量通常是对洪水调查和公式计算的数值,加以充分的分析比较,最后确定适当的、合理的设计流量。因为拟采取根据场地现有的截水沟断面面积及汛期的水流状态,初步确定排洪沟的断面尺寸,计算出排洪沟的通过流量,与设计流量的比较,最终确定排洪沟的断面尺寸的方式,所以取公式计算的数值为设计流量。因为两条自然沟的汇水面积约0.6km2,所以洪峰流量的计算按原交通部公路科学研究所的简化公式:式中,Q—设计流量,m3/s;φ—地貌系数,根据自然沟的平均坡度和汇水面积F(平方公里)的范围,查表3-3为0.14;F—汇水面积,平方公里(小于10平方公里,采用汇流时间t=30min);h—径流厚度,mm,洪水频率1/50,查表3-5为28;z—植物截流或洼地滞留的拦蓄厚度,mm,查表3-6为10。3.2洪水季节冲毁及溢流分析排洪沟一般为梯形断面,见图3。根据现场调查踏勘,原有截水沟为未加固的梯形沟,沟底宽约2.0m,沟深约1.0m,边坡1:1.5,沟底纵度0.3%~0.5%。在洪水季节尚未出现冲毁及溢流现象,其过水断面面积:式中,ω—过水断面面积,m2;新建梯形排洪沟拟用浆砌片石加固,边坡1:0.75,按表3-7,当m=0.75时,符合水力最佳断面条件时的宽深比b/h=1,过水断面面积暂定为2.78m2,由过水断面面积计算公式求得b或h值,即:解上式,b或h=1.26m新建梯形排洪沟断面尺寸暂定为:b=1.2m、沟深(h+0.15)=1.35m,边坡1:0.75,沟底纵度i=0.5%。3.3lg1加固系压力系数n水力半径R=ω/ρ=2.52/4.2=0.6m流速系数c=Ry/n=0.60.17/0.017=53.93式中,n—沟渠断面的粗糙系数,排洪沟将采取浆砌片石加固,n为0.017;y—指数,加固沟渠,y取1/6。水流流速υ=cR0.5i0.5=53.93×0.60.5×0.0050.5=2.95m/s通过流量Q=ωυ=2.52×2.95=7.43m3/s通过流量大于设计流量,流量差未超过5%,水流流速小于3m/s(浆砌片石加固沟的无冲刷流速),确定的梯形排洪沟的断面尺寸无需调整。4防排洪工程要与其它工程措施相结合,山洪具有很大的破坏力,在厂址选择及总图布置时,对防排洪工作要有足够重视。选厂时让开山洪,尽可能选在汇水面积小的地方,危害的可能性就较小,排洪的工程量就较小。防排洪工程的布置必须与