广东大湾区生命科技园项目（一期）水土保持排洪措施设计

吴锐辉

（广州穗水工程咨询有限公司，广东 广州 510640）

1 项目情况

大湾区生命科技园项目位于清远市佛冈县汤塘镇S355 省道一侧，邻近京港澳高速汤塘出入口，属低山丘陵地貌，原场地标高位于33.20～65.30 m之间。项目区属亚热带季风气候，多年平均气温为21.1℃，多年平均降雨量为2 050 mm，雨季集中在4～9 月；项目区土壤类型主要为赤红壤，地带性植被为亚热带常绿阔叶林区，项目建设区现状植被覆盖率约90.21%。区域水土流失为水力侵蚀为主，土壤侵蚀强度为轻度侵蚀，容许土壤流失量为500 t/（km2·a）。

2 防治区划分

2.1 防治区分析

大湾区生命科技园项目初步规划总用地面积为49.44 hm2，规划建设内容主要包括新建3 栋4 层厂房、12 栋6 层厂房、2 栋22 层宿舍、1 栋4 层展示中心及室外绿化、道路等配套设施，部分厂房下设1 层架空车库。项目为分期建设，本项目为大湾区生命科技园项目（一期），位于大湾区生命科技园项目北侧，工程总占地面积27.30 hm2，其中永久占地20.36 hm2，临时占地6.94 hm2。永久占地面积中，已规划用地面积17.409 2 hm2，未规划用地面积2.954 5 hm2。规划用地面积中，可建设用地面积为13.264 7 hm2，代征代建用地面积为4.144 5 hm2，主要为红线内市政道路及防护绿地用地；规划总建筑面积为36.280 3 m2，其中计容建筑面积33.660 2 m2，容积率2.54；建筑物基底面积为5.374 8 m2，建筑密度44.13%；规划绿地面积2.135 8 m2，绿地率16.10%（以规划可建设用地面积计）。工程挖方总量82.52 万m3；填方总量82.52 万m3；本项目无需外借土石方；无外弃土石方。

2.2 防治分区划分成果

项目区划分为主体工程区、代征用地区、代建绿地区、边坡防护区、不扰动区5 个防治分区。本项目水土流失防治分区情况见表1。

表1 水土流失防治分区表

3 排洪措施

3.1 排水沟过流能力计算

按照《灌溉与排水工程设计规范》GB 50288-2018 及《防洪标准》GB 50201-2014 中的规定，排水设计流量小于10 m3/s，渠沟级别为5 级，项目建设区的防洪标准（重现期）取10 a。

根据《室外排水设计规范》GB 50014-2006，当汇水面积不超过2 km2时，雨水设计流量采用推理公式法计算：

式中：QS——雨水设计流量，L/s；

q——设计暴雨强度，L/（s·hm2）；

ψ——径流系数；

F——汇水面积，hm2。

清远市暴雨强度公式：

式中：q——设计暴雨强度，L/（s·hm2）；

p——设计重现期，本次取10 a；

t——降雨历时t=t1+t2=30 min。

t1——地面集水时间，应根据汇水距离、地形坡度和地面种类计算确定，一般采用5～15min，本次t1取15 min；

t2——管渠内雨水流行时间，本次t2取15 min。

表2 径流系数取值表

表3 设计10 a 一遇洪峰流量计算表

3.2 排水沟断面确定

根据《水土保持工程设计规范》GB 51018-2014规定，满足不淤、不冲流速条件，即0.15 m/s＜V＜5.2 m/s的要求，按明渠均匀流公式（已知流量求水深）推求各防治区排水沟断面尺寸见表4。

表4 边坡防护区截（排）水沟尺寸参数一览表

过水流量计算公式如下：

式中：Q渠——过水流量（m3/s）；

A——过水断面面积（m2）；

C——谢才系数；

R——水力半径；

i——渠道坡降，取i=0.005；

n——糙率，取n＝0.015；

х——湿周（m）；

根据下表5 中临时排水沟的水文计算表可见，本项目设计排水沟设计流量均高于洪峰流量，符合排水要求，设计流速均满足不冲不淤流速的要求。

表5 临时截（排）水沟尺寸参数一览表

3.3 沉沙池设计

排水沟下游设沉沙池，用于消除上游来水能量及沉淀泥沙。沉沙池可直接挖掘而成，采用砖砌结构，挖掘土方可在沉沙池周边筑埂，并设围栏及警示牌，以防止发生意外。沉沙池沉积物应定期清掏，深度不宜大于2 m。

沉沙池设计参照《水利水电工程沉沙池设计规范》SL 269-2019，参照已有沉沙池经验，设计采用准静止泥沙沉降法。

假定：颗粒级配中粒径大于0.1 mm 泥沙量占总泥沙量45%，参照同类工程数据，0.1 mm 泥沙下沉速率取定ω＝6.2 mm/s，0.1 mm 泥沙沉沙效率75%，洪峰流量取5 a 一遇标准计算，采用箱式沉沙池，沉沙池长宽比取值范围为1.2～3，后依据沉沙池池口面积试算。计算表格见表6。

表6 沉沙池断面计算表

根据表6 的计算结果，本项目沉沙池断面采用矩形，为3 m×1.5 m×1.5 m（长×宽×深），非岩基垫层10 cm，砖砌厚度23 cm，水泥砂浆抹面2 cm。

沉沙池尺寸核算公式：

式中：Bp——池厢工作宽度，m；

Qp——通过池厢的工作流量，m3/s；

Hp——池厢工作水深（可取用池厢深度的70%～75%），m；

V——池厢平均流速（可根据《灌溉与排水工程设计标准》GB 50288-2018 选取），m/s。

表7 沉沙池尺寸核算

池厢宽为1.5 m 时，工作流量仅为0.025 m3/s，这时池厢工作水深1.05 m，流速0.016 m/s。可见，沉沙池尺寸设计合理、可行，符合设计要求。

4 结语

在实际施工中，考虑到主体工程的进度安排和水土流失产生的特点，按防治的轻重缓急，水土保持、土建工程的实施进度初步安排与主体工程同步完成，个别措施略微提前；植物措施则比主体工程略微滞后。水土保持工程采用分期实施、分期验收的方式，灵活配置水土保持措施，以尽早发挥水土保持措施的作用。