2014青岛世园会园区防洪规划重点与难点

李忠民，张玉政，侯梁浩，孙永彬

（青岛市市政工程设计研究院，山东 青岛 266101）

防洪排水

2014青岛世园会园区防洪规划重点与难点

李忠民，张玉政，侯梁浩，孙永彬

（青岛市市政工程设计研究院，山东 青岛 266101）

青岛为海滨丘陵城市，地势东高西低，南北两侧隆起，中间低陷。2014青岛世界园艺博览会（2014青岛世园会）选址范围内存在多条现状冲沟，大多沟深坡陡，属典型的山区性河流，冲沟汇入流域内的水库和塘坝经调洪后排往下游李村河主河道。通过分析园区所处流域现状、洪灾成因，以及洪水特性，针对当前小流域综合治理和防洪规划中存在的若干技术问题，提出了解决园区防洪安全的措施。

2014青岛世园会；防洪标准；调洪演算；防洪规划

0 引言

2014青岛世园会选址于李沧区东部百果山森林公园，属胶东半岛低山丘陵区，处崂山山谷之中。地理位置十分优越，东临滨海公路，西接东川路，南起世园大道，北至百果山（见图1）。园区总用地面积2.41 km2，总体地势北高南低，最高海拔170 m，最低海拔64 m。

图1 世园会区位图

园区范围内分布着2座水库和1座塘坝，分别为毕家上流水库（天水），上流水库（地池）和鞍子沟水库。毕家上流水库坝体为粘土心墙坝，建设于20世纪70年代初，建设年代久远，坝体在2007年曾出现过险情，存在一定的安全隐患。通过多方调研，邀请省内外知名水利专家召开专家咨询及评审会议，同时紧紧围绕“自然创造、科技创新、低碳发展”的理念，与各片区设计单位多次对接，最终完成了园区防洪规划的编制工作。

1 园区防洪规划编制的重点

世园会区域内水系汇集了北侧崂山余脉的部分汇水，是李村河的发源地之一。由于该区域开发较少，基本保留了现状的地势地貌，该项防洪规划根据现状地形地势及自然冲沟流向，将该区域分为一个主水系和6个自然冲沟形成的水系，分别为李村河上游主水系、水系1、水系2、水系3、水系4、水系5、水系6，如图2所示。

图2 园区水系划分图

1.1 确定不同防洪设施的防洪标准

根据《城市防洪工程设计规范》（GB/T 50805-2012）、《青岛市实施＜中华人民共和国防洪法＞若干规定》、青岛市水利局《关于世园会执委会申请批准园区防洪规划转办件办理情况的报告》确定防洪标准如下：

（1）天水取100 a一遇防洪设计，300 a一遇校核；地池取50 a一遇防洪设计，200 a一遇校核；鞍子沟水库取20 a一遇防洪设计，200 a一遇校核。

（2）李村河主河道园区段取50 a一遇防洪设计；水系1—水系6冲沟取20 a一遇防洪设计。

（3）过路桥涵取50 a一遇防洪设计。

1.2 园区水系暴雨统计参数

根据山东省qm—H24—K分区划分图，园区内水系、水库属于崂山区。根据山东省小型水库所在县降水量统计参数表，崂山区暴雨统计参数如表1所列。

表1 暴雨统计参数表

天水调洪演算，见图3、图4所示。

图4 天水300 a一遇调洪演算曲线图

1.3 水库调洪演算

园区内的2座水库和一座塘坝对园区的洪水存在着调蓄作用，通过消减洪峰流量，减轻了下游的行洪压力。

1.3.1 天水调洪演算

天水现状为无闸控制、开敞式溢洪道小（2）型水库。根据总体规划，该水库将打造成景观水面，出于对防洪安全性的考虑，对现状溢洪道进行改造。保持溢洪道现状高程101 m不变，溢洪道宽度改造为8 m。

水库调洪演算的起调水位取溢洪道顶高程101.00 m，溢洪道宽度取b=8 m。

水力计算按照《山东省小型水库洪水核算办法（试行）》中所提简化公式进行计算：

式中:B为溢洪道宽度，m；H为溢洪道堰顶以上的水深，m。

由图3、图4可知：天水设计洪水位为102.732 m，调洪库容为 11.79万m3，100 a一遇进库流量38.4 m3/s，出库流量为 20 m3/s；校核洪水位为103.68 m，调洪库容为14.47万m3，300 a一遇进库流量为52.5 m3/s，出库流量为34.6 m3/s。

根据计算求得堤顶超高Y＝1.115 m，得坝顶高程为102.732+1.115=103.847（m），现状堤顶高程为106 m，满足防洪要求。

1.3.2 地池调洪演算

地池为无闸控制、开敞式溢洪道的水库，水库调洪演算的起调水位取溢洪道堰顶高程82.80 m，堰长度取b=37.1 m，堰顶宽δ=1.0 m。

水力计算按照折线型实用堰泄流公式：

上流水库调洪计算，见图5、图6所示。

图5 地池50年一遇调洪演算曲线图

图6 地池200年一遇调洪演算曲线图

由图5、图6可知：地池50 a一遇洪水进库流量为q=34.7 m3/s，经水库调蓄后水库最大下泄流量q=32 m3/s，出现在洪水历时时段第2.2 h，此时堰顶水深h=0.6 m，调洪库容V=1.98万m3，防洪水位83.6 m；200 a一遇洪水进库流量为43 m3/s，经水库调蓄后水库最大下泄流量q=40.8 m3/s，出现在洪水历时时段第2.2 h，此时堰顶水深h=0.72 m，调洪库容V=2.2万m3，防洪水位83.52 m。由于该水库大坝为浆砌漫水坝，水库在遭遇较大降水时，洪水漫过大坝下泄。

根据计算求得堤顶超高Y=1.132 m，得堤顶高程83.6+1.132=84.462（m）。现状堤顶高程85 m，满足防洪要求。

1.3.3 鞍子沟水库调洪演算

鞍子沟水库调洪演算的起调水位取106 m，出口管道直径1 m。

水力计算按照孔口出流公式：

鞍子沟水库调洪计算，见图7、图8所示。

图7 鞍子沟水库20年一遇水库调洪演算曲线图

图8 鞍子沟水库200年一遇水库调洪演算曲线图

由图7、图8可知：鞍子沟水库20 a一遇洪水进库流量为4.4 m3/s，经水库调蓄后最大下泄流量q=2.7 m3/s，出现在洪水历时时段第1.6 h，此时的堰顶水深h=0.9 m，调洪库容V=1.04万m3，防洪水位106.9 m；200 a一遇洪水进库流量为6.4 m3/s，经水库调蓄后最大下泄流量q=3.6 m3/s，出现在洪水历时时段第2.1 h，此时的堰顶水深h=1.8 m，调洪库容V=2.2万m3，防洪水位107.8 m。

根据计算求得堤顶超高Y＝1.282 m，得堤顶高程为106.9+1.282=108.182（m）。现状堤顶高程为108 m，根据以上计算，需将现在堤顶加高到109 m，以满足200 a一遇校核洪水位108.48 m。

1.3.4 主水系设计最大洪峰流量

根据该区域1∶2000地形图，量得各水系流域面积。河流的干流长度采用最远分水岭至工程地点的距离（km），求得主水流域综合特征参数K为5.53，通过水库的调洪演算和各水系洪峰流量的错峰叠加，主水系主要节点洪峰流量见表2所列。

表2 主水系主要节点洪峰流量表

1.4 确定每条水系的最小断面尺寸和竖向高程

根据水系洪峰流量计算结果和现场实际地形，确定每条水系最小规划断面及沟底竖向高程，为园区每条水系的施工图设计提供了相应规划依据。

2 园区防洪规划编制的难点

2.1 对园区内的2座水库、1座塘坝进行安全评估及除险加固

世园会开园期间园区人口相对密集，且时间上跨越青岛的汛期，如果水库大坝出现险情，会带来不可估量的严重后果。为了保障游客的人身安全，必须委托具有相关资质的单位对园区内的2座水库和1座塘坝的坝体进行安全评估及除险加固工作。

2.2 园区防洪工程与景观水系的有机结合

世园会是世界级的园艺盛会，对水系的景观要求较高，如果单纯满足防洪要求而修建过多的硬质设施，势必会影响园区的整体景观效果。为此，青岛市市政工程设计研究院配合各片区景观设计单位，在满足园区防洪的基础上对各水系进行了丰富多样的生态景观水系设计，形式有景石护岸、格宾石笼网护岸、砌石—植草复合型护岸等。

2.3 园区范围以外冲沟及坡地整治规划

处于园区汇水面积内，用地红线范围以外的冲沟及坡地同样威胁着园区的防洪安全。现状冲沟及山坡坡脚大于45°时，采用植树种草，增加绿化面积等措施；冲沟及山坡坡脚在25°～45°之间，通过设置鱼鳞坑及在坑内和沟边植树等措施拦截山坡径流，减缓水势；冲沟及山坡坡脚小于25°时，尤其是园区外环路规划过路桥涵上游冲沟结合现状地形，设置谷坊及沉砂池等设施截留上游冲刷下来的泥沙，防止山洪将大量泥沙冲入园区内，坡地进行植树造林及设置水平截水沟等措施进行截留洪水。

3 多项措施保证园区防洪安全

（1）根据园区的重要性，适当提高园区的防洪标准，并根据相应标准对园区内的防洪设施进行整改，特别是对天水水库大坝进行除险加固和溢洪道改造工作。

（2）充分利用现状地形、地势、水库、水系和新建市政道路等设施，实现园区超重现期的洪水排放。

（3）通过设置透水地坪、下凹式绿地等措施，对雨水进行减流、截流、缓流。

（4）通过建立防汛指挥中心、预报预警系统、防洪治涝预案等非工程措施对极端天气进行提前预警，采取事前预防等措施保障园区游客人身安全。

4 结 语

山洪具有突发性，水量集中流速大、冲刷破坏力强等特点。通过提高防洪标准，采取工程措施和非工程措施相结合等多项措施，保证了园区的防洪安全。2014青岛世园会开园至今已经过去了2年的时间，园区防洪设施运行良好，并顺利通过了2016年出现的近5年来的最强暴雨的考验。

TU998.4

B

1009-7716（2017）03-0138-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.03.038

2016-12-12

李忠民（1980-），男，山东青岛人，工程师，从事防洪工程设计工作。