近年来，我国一些机场排水出现了问题，造成机场受淹，或排水沟和边坡冲毁，影响了机场的正常使用。其原因有多种多样，有些因暴雨强度超过了设计标准，但也有很多在暴雨不大的情况下出现了水淹或水毁，属于设计施工问题。笔者对近年来出现的一些机场排水问题进行梳理分析，提出解决的思路，供同行参考。由于内容较多，分几篇论述。本篇主要分析高填方机场排水问题。近年来，高填方机场非常普遍，填方高度达到几十米甚至上百米。但高填方机场排水沟及边坡冲毁的现象经常出现。主要原因是设计人员对高填方机场的特点认识不足，造成水毁问题不断。1、边坡排水设计重现期偏低机场飞行区排水沟的设计重现期，民用运输机场为5年，通用机场为1∽3年，军用机场为1∽2年。飞行区排水沟取较小的重现期主要是因为排水沟溢流后一般不会引起很大的损失，尤其是土面区的排水沟，溢流后在土面区短暂的积水对飞行影响不大，为节约工程经费，取较小的重现期。但为避免淹没道面等重要设施，《民用机场排水设计规范》中提出了内涝防止标准，4c及以上机场为50年一遇，4c以下为20年一遇，要求建筑物的底层不进水，重要道路中一条车道的积水深度不超过150mm，飞行区道面、道肩不积水，通信导航设备不被淹。军民用机场对高填方边坡上排水沟的设计重现期没有具体规定，往往按飞行区排水重现期设计，取1∽5年。由于重现期很小，意味着使用期内会多次出现情况。但高边坡上的排水沟一旦出现溢流，有可能冲毁边坡。尤其是流量较大的急流槽，溢流后会造成严重的后果。因此，高边坡上的排水沟，尤其是流量较大的排水沟，要加大设计重现期。《公路排水设计规范》（jggt d33-2012）中，对排水重现期的规定如表1。从表1看出，坡面排水的重现期比路面排水的重现期大得多，高速和一级公路坡面排水取15年。机场边坡上的排水沟可以参考公路坡面排水标准，重要的高边坡重现期还可适当提高，可取20年一遇。边坡附近的排水沟，溢流后会直接冲毁边坡的排水沟，也要相应加大重现期。但平台排水沟由于流量小，溢流后危害较小，仍可用场内排水的重现期标准。表1 公路设计降雨重现期（年）
2、设计流量偏小。
高填方机场边坡冲毁除了设计标准偏低外，与在设计中没有注意高填方机场的特点，计算的设计流量偏小也有一定关系。
高填方机场中，挖方区常达到基岩。土面区往往覆盖30cm左右的表土。由于表土层较薄，在大雨时很快饱和，渗水量很小，径流系数比一般土面区大得多，往往在0.5以上。但很多设计人员并没有认识到这一特点，仍按规范取0.15~0.35的径流系数，造成设计流量偏小。在西北、华北地区，有很多黄土区的高填方机场，虽然没有基岩到达表面的问题，但由于这些地区土壤贫瘠，总雨量小，草皮生长缓慢，建成几年后仍只有稀疏的草颗，无法连成成片的草皮。有无草皮对土面区的径流有很大影响，当草皮连片，水流阻力很大，流速减缓。且由于部分草根腐烂后形成很多孔隙，渗水量大幅度增加。因此在《军用机场排水工程设计规范》中，有草皮时径流系数比无草皮时小得多，同时地表糙率也大得多。如粉性土有草皮时径流系数0.2~0.3，无草皮时0.3~0.45。无草皮时地表糙率0.025~0.035，中密草皮时地表糙率0.05~0.07。另外，由于草皮少，黄土抗冲刷能力弱，地表往往形成很多细小的冲沟，加快了水流速度，造成黄土地区机场在建成初期的径流量明显增大。但很多设计人员没有认识到这一特点，仍按有草皮的土面区取径流系数和地表糙率，造成设计流量偏小，机场建成后很快出现排水沟溢流现象，并造成边坡冲刷。3、排水沟材料选用不当在高填方机场，场区排水沟需要通过急流槽引到坡下的冲沟。部分机场采用浆砌片石砌筑急流槽，很快被冲毁。主要原因是高填方机场边坡在施工后还未达到稳定状态，出现了不均匀沉降，浆砌片石容易开裂。雨水从裂缝处渗出后，冲刷基础，造成基础脱空，引起急流槽跨塌。这在土质高边坡上比较普遍，尤其是黄土地区。因为黄土抗冲刷能力弱，密实度不高时，遇水还会湿陷。西北某机场第一次修建的急流槽都为浆砌片石，几乎全部冲毁。某黄土地区的浆砌片石急流槽，第一次冲毁后仍用浆砌片石修复，很快又被冲毁，最后不得不改为钢筋混凝土。在黄土地区，在边坡附近的浆砌片石排水沟，也可能因渗漏在边坡上形成落水洞，冲毁了边坡。因此，在土质高填方边坡上的急流槽，不宜用浆砌片石，尽量采用钢筋混凝土等不易渗漏的材料修筑。如果采用既不渗漏，又能适应变形的材料是最理想的。目前市场上有不少u型树脂排水槽，如图1，这种排水槽安装方便，能适应变形，在市政广场等得到了应用。但由于采用有机合成材料，暴露在大气中，使用寿命受到影响。某通用机场采用不锈钢制作边坡平台沟及急流槽，如图2，效果较好。但仅限于尺寸很小的急流槽，对于较大的急流槽还需要研究。
图1 u型树脂排水沟
图2 不锈钢排水沟。
4、急流槽设计不当在高填方机场，边坡往往分级修筑，每级边坡高10m左右，之间有2m左右的平台，个别平台宽度可能达到5m。在急流槽设计中，底坡与边坡平行，每个台阶处也出现平台，如图3中上图所示。急流槽中高速的水流遇到平台时，方向突然改变，会引起水流的激溅，容易溅出急流槽，冲刷急流两侧的土壤，造成急流槽侧面被淘空，最终使急流槽跨塌。这在黄土地区尤为明显。图4为某黄土地区机场急流槽侧面被淘空的情况。
图3 急流槽纵断面的两种形式。
为解决这一问题，在设计中急流槽纵坡不要出现平台，而是一坡到底。在急流槽最下游用消力池消能，如图1中的下图。如果有5m以上的大平台，在大平台上也可修建消力池，消除部分能量。在急流槽内采取可靠的加糙措施，防止下游流速过高。如果急流槽已经形成了平台，可以通过在平台及下游一定范围内加盖板的措施，防止水流溅出急流槽。也可在急流槽两侧一定范围内用混凝土进行加固，并修筑斜坡，防止溅出的水流冲刷土面，并使水流回归到槽内。
图4 急流槽溅水引起侧面冲刷。
图5 急流槽出口冲毁。
另外，急流槽在平面上有转弯时，如果转弯过急，也会出现水流冲出急流槽的现象。因此在平面设计中尽量避免急流槽出现急转弯。如果无法避免，则应该在转弯的凹岸加高急流槽的侧墙，防止水流冲出急流槽。急流槽的消能也非常重要，消力池的长度、深度一定要通过计算确定，保证形成淹没水跃，以充分消能。急流槽的加糙措施必须可靠。部分机场在急流槽底部用交错布置的混凝土块加糙，加糙块与底板之间用1~2根钢筋相连，在高速水流的冲刷下，大部分加糙块都被冲走，失去了消能作用。因此建议在急流槽底部用台阶式消能，每级台阶高度在15cm左右，同时可作为边坡维修人员的通行台阶。如果采用加糙块消能，必须在施工时嵌入急流槽底板，保证不被冲走。采取加糙措施后，急流槽内水流紊乱，容易出现溅水，因此急流槽侧墙必须有较大的安全高度。5、结论（1）高填方边坡上的排水溢流后会产生坡面冲刷，对坡面稳定有很大影响，除平台排水沟外，其余排水沟的设计重现期建议取15∽20年。（2）当土表面距透水性不好的基岩很近时，流量计算时应加大径流系数。在不易长草的地区黄土高填方机场，也应增大径流系数，并减小地表糙率。（3）高填方坡面上的排水沟应采用不易开裂、能适应变形的材料。土质高填方边坡上不宜用浆砌片石砌筑排水沟。（4）坡面上急流槽的纵断面不宜设较小的平台，以避免水流溅出急流槽。（5）急流槽应采取可靠的消能措施。
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