CN109537520A - 一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统及方法，包括：在建设项目围墙外洼地处设拦截大坝，拦截大坝沿阻止山洪沟的洪水流入建设项目的方向设置；在坝内区域洼地建空库，在空库的外围分别环绕设置小坝和隔离坝，小坝的一端连接拦截大坝，另一端连接隔离坝；隔离坝与拦截大坝连接；在隔离坝的外围设置排洪沟，排洪沟与上游山洪沟相接，与下游项目围墙外开挖排洪沟排向下游。隔离坝顶端靠近上游位置设置凹槽，靠近下游位置底部设置可启闭泄洪闸门。本发明既充分利用项目围墙外山洪沟的洼地，又减少了下游的洪峰流量，减小了围墙外排洪沟的开挖断面，节省了占地面积，节省了工程投资。该技术方案有较大的推广价值。

Description

一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统及方法

技术领域

本发明属于工程技术领域，具体涉及一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统及方法。

背景技术

随着经济社会的快速发展，受政府统一规划等原因，建设项目(如厂矿企业、办公园区等)选择好的项目地点越来越难。工程选点时经常遇到项目区受小水库及山洪沟洪水影响的情况。

根据《电力工程水文技术规程》(DL/T 5084-2012)及相关技术规范要求，建设项目围墙外有山洪沟洪水影响时，需在围墙外开挖排洪沟等相应防排洪措施，将影响建设项目的洪水排走。项目区防排洪按照常规做法，一般山丘区小流域设计洪水的特点是峰高量小，洪水历时短，由于排洪沟断面尺寸需要满足设计洪峰流量的要求，因此投资大、占地面积大。

若减小设计洪峰流量，能够减小开挖排洪沟断面尺寸、占地面积等，同时节约工程投资，但是需要有较大的水库调洪库容。

工程水文勘测中，拟建某项目占压山洪沟(山丘区自然排水沟)，山洪沟上游设有小水库，小水库仅考虑防洪安全，但受地形影响，小水库库容太小，无法扩充库容，不能满足水库设计洪水调洪要求；同时小水库下游建设项目围墙外开挖排洪沟断面尺寸受地形及工程造价等因素影响，需尽可能减小围墙外排洪沟的过水流量；按照现有的常规做法，减小水库库容和减少围墙外排洪沟的过水流量是相互矛盾、无法同时满足的。

发明内容

本申请的目的就是为了解决上述问题，基于上述技术背景，提出了一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统及方法，较正常水库调洪大大节省库容，同时满足下游项目围墙外排洪沟减小流量的要求，保证建设项目的防洪安全；该系统解决了背景技术中存在的矛盾，充分发挥了留空库容与下游排洪沟断面尺寸大小可根据实际情况任意调整的技术优势。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

在一个或多个实施方式中公开的一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统，包括：排洪沟、空库、拦截大坝、小坝、隔离坝、截洪沟、凹槽和启闭闸门等；

在建设项目围墙外洼地处设拦截大坝，所述拦截大坝沿阻止洪水流入建设项目的方向设置；在所述拦截大坝位置设置空库，环绕空库分别设置隔离坝和小坝；所述小坝一端连接拦截大坝，另一端连接隔离坝；所述隔离坝将排洪沟与空库隔开；在小坝外围设置截洪沟，截洪沟将其上游山坡雨水引入排洪沟；所述排洪沟与上游山洪沟相接，向下游沿项目区围墙外开挖排洪沟排向下游，顺入原山洪沟；所述隔离坝顶端靠近上游位置设置凹槽，靠近下游位置底部设置可启闭泄洪闸门。

进一步地，山洪沟上游洪水首先从排洪沟向下游正常排泄，当排洪沟内水位达到设定水位后，排洪沟内的洪水通过隔离坝上的凹槽自由分洪入空库内，达到削峰调洪作用；待洪水过后，打开泄洪闸门，将空库内暂时存放的水排空。

进一步地，所述空库设置在山洪沟洼地处。借助于自然环境的优势，可以减少施工成本。

进一步地，所述隔离坝顶高程不高于拦截大坝顶高程，保证建设项目的安全；所述排洪沟底高程与空库放水闸门底高程一致，保证能够将空库内的水排空。

进一步地，所述排洪沟与拦截大坝相接处设置为明渠或者桥涵。

进一步地，所述空库的大小、设置位置以及形状根据具体地形设计。

进一步地，所述排洪沟断面尺寸及形状按现有的规程规范《大中型火力发电厂设计规范》(GB 50660-2011)方法计算得到。

进一步地，所述拦截大坝直接采用建设项目围墙代替。

进一步地，在泄洪闸门位置设置引水管路，将空库中的存水引出利用。

在一个或多个实施方式中公开的一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪方法，包括：

在建设项目围墙外洼地处设置空库；空库外围设置排洪沟与山洪沟相接；

山洪沟上游洪水首先从排洪沟向下游正常排泄；

当排洪沟内水位达到设定水位后，排洪沟内的洪水自由分洪入空库内暂存，达到削峰调洪作用；

待洪水过后，将空库内暂时存放的水排空。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

借助项目围墙外洼地建空库，同时在空库外开挖排洪沟与上游原山洪沟相接，向下游沿项目区围墙外开挖排洪沟排向下游，顺入原山洪沟。既充分利用项目围墙外山洪沟的洼地，又减少了下游的洪峰流量，减小了围墙外排洪沟的开挖断面，节省了占地面积，节省了工程投资。该技术方案有较大的推广价值。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统结构示意图；

图2为建设项目防排洪留空库容削峰调洪系统隔离坝纵断面示意图；

图3为上游山洪沟洪水过程线图；

图4为留空库容水量示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正常水库调洪与留空库容方案的区别是：正常水库设计时既要防洪又考虑蓄水，水库上游来水全部进入水库进行调蓄，水库主要指标有总库容、兴利库容、防洪库容、死库容，各种特征水位、溢洪道(有或无闸门)起调水位等，主要作用为防洪、供水、发电、养殖等；溢洪道用于泄洪，放水洞用于水库对外供水、发电等。

留空库容的前提是水库不需要蓄水，只考虑防洪安全(考虑蓄水也可，但洪水前必须把水库放空)；设计时主要考虑建排洪沟道和空库两部分，排洪沟内的洪水排向下游，排洪沟底高程与空库放水闸门底高程一致，水库上游来水大部分通过排洪沟直接排向下游，小部分洪水(洪水过程的峰部)分洪入空库滞排，待洪水过后，再将空库内暂时存放的水放空。

在一个或多个实施方式中公开的一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统，如图1所示，包括：

在建设项目围墙外山洪沟处设拦截大坝，拦截大坝沿阻止山洪沟的洪水流入建设项目的方向设置；拦截大坝作为空库的主坝，充分保证建设项目的安全。在坝内区域山洪沟洼地建空库，在空库的外围分别环绕设置小坝和隔离坝，小坝的一端连接拦截大坝，另一端连接隔离坝；隔离坝与拦截大坝连接；空库上游设小坝用于阻挡上游山坡雨水汇入空库，小坝外设截洪沟将该部分雨水引入排洪沟。隔离坝既是空库副坝，又是排洪沟内岸壁的一部分，将空库与排洪沟隔开；在隔离坝的外围设置排洪沟，排洪沟与上游山洪沟相接，向下游沿项目区围墙外开挖排洪沟排向下游，顺入原山洪沟。

隔离坝的截面图如图2所示，隔离坝顶高程不高于大坝顶高程，有利于防洪安全；在隔离坝上游端顶部开挖凹槽，以利于排洪沟的洪水超过一定水位时自由分洪入空库；在隔离坝下游底部设带启闭的泄洪闸门，以利于洪水过后将空库内暂时存放的水排走。

隔离坝自上游至下游设计一定坡度，其高度综合考虑空库大坝与排洪沟的两岸高程，一般隔离坝高程低于空库大坝和排洪沟外岸工程，有利于工程安全及排水。

空库与排洪沟底高程一致，隔离坝下游可以启闭的泄洪闸门内空库底高程略高于相对应的排洪沟底高程，以利于将空库内暂时存放的水排空。

排洪沟与空库同是设计主体，上游大部分来水沿排洪沟向下游排走，空库只是暂时存放设计洪峰流量的峰值部分洪水，若需要利用空库内暂时存放的水，可在泄洪闸门处接引水管，将水引出利用，但必须在洪水到来之前将空库放空。若考虑空库内保留一定水深的水，如景观、养鱼等，则设计时将该部分水量计算在内即可。

排洪沟与空库大坝相接处可以是明渠，也可以是桥涵。

在另外一些实施方式中，在地形条件允许的情况下，可以直接利用建设项目的围墙作为拦截大坝，进一步节省了占地面积以及施工成本。

项目围墙上游大部分来水沿排洪沟向下游排走，空库只是暂时存放设计洪峰流量的峰值部分洪水。山洪沟上游洪水首先从排洪沟向下游正常排泄，当排洪沟内水位达到设计水位后排洪沟内的洪水(洪峰部分水量)自由分洪入空库内，达到削峰调洪作用，待洪水过后，再打开启闭泄洪闸门，将空库内暂时存放的水排空。

根据地形条件、空库区域面积、建设项目围墙外可利用地形、排洪沟尺寸、山洪沟上游汇流面积等因素，综合计算分析后确定留空库容及排洪沟大小，以保证工程安全及经济性。该技术方案设计灵活，较常规水库具有占地面积小、节约投资等优势。

由于山丘区地形的千变万化，项目位于不同的地理位置，其相应的防排洪方案不同，下面以项目案例分别按常规方法和本实施例方案进行对比分析。

某项目拟建于山丘区，地处城市开发区，区域自然地形起伏较大，项目区自然标高在132.6～151.0m之间，由西向东汇流的山洪沟穿过项目区，对西围墙外山洪沟进行改道是最佳的防排洪方案。

结合地形现状条件分析，西围墙外控制流域面积为0.604km²，山洪沟长度1.147km，山洪沟坡度22.877‰，流域内植被一般。根据国家及行业的相关规程规范，计算西围墙外水文断面设计洪峰流量为24.7m³/s，洪水历时为2.35h，径流总量5.26×10⁴m³。根据计算结果，将五点法过程线划分为等时段的过程线，有利于调洪演算。西围墙外小流域洪水过程如图3所示，西围墙断面来水过程线见表1。

表1西围墙外小流域洪水过程

常规方法分析

在项目西围墙外新开挖排洪沟断面，与上游山洪沟相接。

方案一不设小水库，山洪沟上游洪水直接沿着排洪沟下泄，需开挖满足洪峰流量24.7m³/s的排洪沟断面。

方案二设小水库，在西围墙外拦截山洪沟建小水库大坝，在大坝北侧设溢洪道，下泄洪水沿项目围墙外排洪沟向下游排泄。

根据实测地形图量算，以等高距139m、140m、142m、143m、144m分别计算面积和相应容积。各水位下容积计算成果见表2。

表2西围墙外小水库(山洪沟)容积曲线计算表

oh	水位(m)	面积(m<sup>2</sup>)	区间容积(m<sup>3</sup>)	容积(m<sup>3</sup>)
					139	139	0	0	0
139～140	140	1586.6	528.9	528.9
					140～142	142	5385.8	6597.1	7125.9
142～143	143	11810	8390.4	15516.3
					143～144	144	17126.3	14386.1	29902.4

由上表可知，根据现有山洪沟地形建大坝用作小水库进行调蓄，考虑起调水位143m，前期雨量极易将143m以下库区充满水，按现状分析设计洪水进入小水库后进行调蓄的能力太小；开挖水库库容越大，其调蓄能力越大，下游排洪沟开挖断面越小，但水库库容越大，投资、占地等技术经济比较不合理。

考虑起调水位139m，若下游能敞泄，则来水等于泄水，无调蓄作用；受下游排洪沟下泄能力小的影响，小水库很快满库，上述计算库容2.99×10⁴m³是远远不够的，要实现水库库容小、下泄流量小、调蓄能力强的共同优点按常规方法是不可能实现的。

本实施例方案

同样采用上述工程案例，以发明建设项目防排洪设小水库留空库容新技术方案进行分析，结合实际地形，以西围墙作为空库大坝(也可另建大坝)，以围墙外洼地建空库，在空库北侧建排洪沟，与上游原山洪沟相接，向下游沿项目区围墙外开挖排洪沟排向下游，顺入原山洪沟；在空库与排洪沟之间设隔离坝，隔离坝既是空库副坝，又是排洪沟内岸壁的一部分；隔离坝与大坝连接；空库上游边缘设置小坝，小坝的一端连接大坝，另一端连接隔离坝；小坝用于阻挡上游山坡雨水汇入空库，小坝外设截洪沟将该部分雨水引入排洪沟；在隔离坝上游顶部设凹槽，以便于排洪沟内高于一定水位的水自由分洪入空库；在隔离坝下游底部设可启闭闸门，以便于洪水过后将空库暂时存放的水通过排洪沟排走。

隔离坝的截面图如图2所示，隔离坝顶高程不高于大坝顶高程，有利于防洪安全；在隔离坝上游端顶部开挖凹槽，以利于排洪沟的洪水超过一定水位时自由分洪入空库；在隔离坝下游底部设带启闭的泄洪闸门，以利于洪水过后将空库内暂时存放的水排走。

这样上游山洪沟主沟及库区上游的坡面流雨水均从山洪沟首先沿排洪沟向下游排走，当洪峰流量增大排洪沟内水位高于隔离坝凹槽底时，峰值部分洪水自由分洪入空库，同时大部分洪水仍沿排洪沟向下游排泄。峰值部分水量如图4中斜线部分面积。表3给出了留空库容计算成果表。

表3 留空库容计算成果表

N	T(h)	Q(m<sup>3</sup>/s)	洪量(m<sup>3</sup>)	(m<sup>3</sup>)	空库容(m<sup>3</sup>)
						1	0	0	0.0
2	0.29	3.945	2059.3
						3	0.4067	12	3348.9
4	0.59	24.655	12095.1	4175.7
						5	0.88	14.4	20386.7	7858.7
6	0.9323	12	2485.3	225.9	12260.4
						7	1.18	2.786	6592.5
8	1.47	2.07	2561.1
						9	1.77	1.35	1803.7
10	2.06	0.7	1081.2
						11	2.35	0	370.4

按上述工程案例分析，假设西围墙外排洪沟只能排泄12m³/s，根据图3内插洪峰流量为12m³/s相对应的时间分别为0.4607h、0.9323h，计算流量12m³/s以上面积(见图4中斜线部分)即为所需调洪库容，计算得该部分水量为1.226×10⁴m³，即空库库容为1.226×10⁴m³。

本发明建设项目防排洪设小水库留空库容新技术方案，使用时灵活方便，可根据具体地形设空库大小、位置以及形状，可根据具体地形设置排洪沟大小、位置以及型式，最终的目的是将洪水峰值部分洪量引入空库暂时存放，待洪水过后，再将空库中暂时存放的水放空即可。其它如山洪沟来水、下泄，排洪沟断面尺寸、形状，大坝与排洪沟之间采用明渠还是桥涵等技术问题均按现有的规程规范方法计算即可。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统，其特征在于，包括：排洪沟、空库、大坝、隔离坝、小坝、截洪沟和启闭泄洪闸门；

在建设项目围墙外山洪沟处设拦截大坝，所述拦截大坝沿阻止洪水流入建设项目的方向设置；在所述拦截大坝位置设置空库，环绕空库分别设置隔离坝和小坝，所述小坝一端连接拦截大坝，另一端连接隔离坝；所述隔离坝一端连接小坝，另一端连接拦截大坝；在小坝外围设置截洪沟，在隔离坝外围设置排洪沟，所述截洪沟引上游雨水入排洪沟，所述排洪沟与上游山洪沟相接，并向下游延伸；所述隔离坝顶端靠近上游位置设置凹槽，靠近下游位置底部设置泄洪闸门。

2.如权利要求1所述的一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统，其特征在于，山洪沟上游洪水首先从排洪沟向下游正常排泄，当排洪沟内水位达到设计水位后，排洪沟内的洪水通过隔离坝上的凹槽自由分洪入空库内，达到削峰调洪作用；待洪水过后，打开泄洪闸门，将空库内暂时存放的水排空。

3.如权利要求1所述的一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统，其特征在于，所述空库设置在山洪沟洼地处。

4.如权利要求1所述的一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统，其特征在于，所述隔离坝顶高程不高于拦截大坝顶高程；所述排洪沟底高程与空库放水闸门底高程一致。

5.如权利要求1所述的一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统，其特征在于，所述排洪沟与拦截大坝相接处设置为明渠或者桥涵。

6.如权利要求1所述的一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统，其特征在于，所述空库的大小、设置位置以及形状根据具体地形设计。

7.如权利要求1所述的一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统，其特征在于，所述排洪沟断面尺寸及形状按现有的规程规范《大中型火力发电厂设计规范》(GB50660-2011)方法计算得到。

8.如权利要求1所述的一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统，其特征在于，所述拦截大坝直接采用建设项目围墙代替。

9.如权利要求1所述的一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪系统，其特征在于，在泄洪闸门位置设置引水管路，将空库中的存水引出利用。

10.一种建设项目防排洪设小水库留空库容削峰调洪方法，其特征在于，包括：

在建设项目围墙外山洪沟洼地处设置空库；空库外设置排洪沟与上游山洪沟相接；

山洪沟上游洪水首先从排洪沟向下游正常排泄；

当排洪沟内水位达到设定水位后，排洪沟内的洪水自由分洪入空库内暂存，达到削峰调洪作用；

待洪水过后，将空库内暂时存放的水排空。