西安市皂河防洪能力現(xiàn)狀分析及提升建議

蒲 翼，劉 鑫，馮智民，柴 志，付博陽

（1.陜西省西安市氵皂河灃惠渠管理中心,陜西 西安 710000；2.西安市引湑濟黑調(diào)水工程管理中心,陜西西安 710000）

1 引言

近年來,氣候變化與城市化對城市水循環(huán)規(guī)律產(chǎn)生了深遠影響,西安市“熱島”效應明顯,極端氣候出現(xiàn)頻率增多,突發(fā)性強降雨、局部暴雨洪澇災害時有發(fā)生,城市防洪排澇形勢日益嚴峻,皂河作為西安城區(qū)五大排洪渠道之一,能否順暢防洪排澇,對城市交通安全、衛(wèi)生環(huán)境及人民生命財產(chǎn)安全有著直接的影響。隨著城市的發(fā)展,皂河在排洪除澇中承擔的角色愈加重要,進一步提升皂河排洪能力便顯得尤為重要。本文結合實踐,就皂河水災害防御存在的問題及應對措施進行分析和探討。

2 皂河城市段概況

2.1 工程概況

皂河綜合治理工程于2006 年竣工,皂河城市段（雁長交界至入渭口段）河道全長26.96 km,匯水面積283 km2,流經(jīng)長安、雁塔、高新、灃東、未央、經(jīng)開6 個行政區(qū)及開發(fā)區(qū),在經(jīng)開區(qū)匯入渭河。皂河城市段工程采用渠、堤、路、防護林帶一體平行布置,渠道建筑物37座,工程永久占地1689 畝。隨著城市人口的增加,工業(yè)的飛速發(fā)展,皂河貫穿中心城區(qū),承擔著西安市的排污功能。

2.2 自然地理與水文氣象

皂河城市段屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候,冷暖干濕,四季分明。冬季寒冷、風小、多霧霾、少雨雪；春季溫暖、干燥、多風、氣候多變；夏季炎熱多雨,伏旱突出,多雷雨大風；秋季涼爽,氣溫速降,秋霖明顯。全市年平均氣溫15.2℃。年平均降水量648.4 mm,降雨量由北向南遞增。年總日照時數(shù)1700.6 h,全年最大凍土深度45 cm。

2.3 洪澇災害特征

皂河城市段的洪水來源主要是沿河兩岸的城市雨水管網(wǎng)排泄的城市雨洪水,雨季時,隨著雨量增大,從雨水管道排入皂河的水量逐漸增多,造成短時間內(nèi)皂河水位上漲明顯,尤其是暴雨前后,河水陡漲陡落,變化明顯。

2016 年7 月24 日晚,時處西安雨季,西安城區(qū)發(fā)生特大暴雨過程,皂河隴海鐵路橋下游發(fā)生險情,該段原設計流量162.2 m3/s,設計水深2.39 m。當晚22 時實測水深達到3.5 m,復核流量約258 m3/s,超過原設計流量95.8 m3/s。此次強降雨對皂河護岸邊坡造成較大影響,形成三處水毀：①出現(xiàn)1 處擋墻向內(nèi)滑移現(xiàn)象；②出現(xiàn)2 處漿砌石擋墻垮塌現(xiàn)象,垮塌長度分別為12 m 及11 m；③河堤出現(xiàn)沖坑,沖坑面積為35 m×9 m,深度達4 m～5 m。

3 皂河洪澇防御體系

目前,皂河是西安市城區(qū)五大排洪體系之一,主要接納西安城區(qū)南郊、西郊、北郊的城市雨水及沿線9 座污水處理廠尾水及超溢退水。皂河設計標準為暴雨重現(xiàn)期P=3 年,排洪工程等級為Ⅲ級,堤防級別為3 級。皂河防御體系見表1。

表1 皂河防御體系

2006 年,西安市政府按照暴雨重現(xiàn)期P=3 年標準實施完成了皂河城市段綜合治理工程。皂河城市段綜合治理工程改造后,為改善皂河城市段防洪能力,近十年來進行的較大的治理項目有：

（1）2015 年,陜西省中小河流治理項目對皂河尚稷路至入渭口段進行了河道治理,設計治理長度1.91 km。設計標準為10 年一遇洪水標準,相應洪水洪峰流量為260 m3/s。

（2）2018 年,雁塔區(qū)結合西安城市生態(tài)公園建設,將相應范圍內(nèi)子午大道至南三環(huán)段的皂河進行了生態(tài)化提升改造,改造長度1.25 km,將該段的皂河設計標準提高至暴雨重現(xiàn)期P=5 年一遇洪水（相應洪峰流量為160 m3/s）,并按照暴雨重現(xiàn)期P=50 年一遇洪水作為工程校核標準（相應洪峰流量為270 m3/s）,斷面型式采用了自然河流形態(tài)的梯形斷面,采用新型蜂巢約束系統(tǒng)進行砌護。

（3）2020 年,雁塔區(qū)皂河西部大道至子午大道段實施了提升工程,包括兩岸綠化提升和新建防汛搶險道路工程,該段設計排水標準為暴雨重現(xiàn)期P=5年,設計排水流量為127 m3/s。工程等別為Ⅲ等,主要建筑物級別為3 級。

（4）2020 年,高新區(qū)在科技八路北及科技西路南,分別進行了兩處皂河生態(tài)環(huán)境綜合提升項目試驗段改造建設,長度共450 m,通過拓寬斷面、增加景觀設施的方式對皂河進行改造,兩段試驗段將皂河的設計標準提高至了暴雨重現(xiàn)期P=5 年,并按P=50 年的內(nèi)澇防治重現(xiàn)期作為其校核標準,但由于試驗段距離短,且上下游均未改造,故皂河高新段總的設計標準仍以P=3 年來控制。通過建設,既能使皂河的排水、防澇能力得到提高,又能提升皂河的水生態(tài)環(huán)境。

4 皂河存在問題

4.1 渠道排洪能力偏低

目前,皂河存在礙洪過洪卡口1 處,為錦業(yè)路至富魚路橋段7.4 km 的暗涵,過洪能力遠低于上游河段159 m3/s,下游河段501 m3/s 的最大過洪能力。如遇特大暴雨,皂河礙洪卡口將在6 小時內(nèi)雨量超過50 mm,出現(xiàn)洪水出槽的險情,當暴雨重現(xiàn)期達到50 年一遇時,皂河80.11%渠道存在明渠漫溢、暗涵阻水、蓋板涵垮塌等風險,最終明渠將全線滿槽,大部分漫溢、阻水,無法有效排出內(nèi)澇洪水。

另外,皂河未央?yún)^(qū)下游、西咸新區(qū)灃東新城段局部為堤防斷面,經(jīng)開區(qū)段均為堤防斷面,河岸外地面高程低,一旦發(fā)生超標準、大流量的洪水,致使河水水位接近或漫溢出堤頂,將對兩岸居民及企事業(yè)單位造成損失。

4.2 皂河入渭口處易發(fā)生倒灌

皂河城市段在經(jīng)開區(qū)匯入渭河,西安市渭河段防洪標準為300 年一遇,但支流入渭口河段設防標準偏低,其中皂河入渭口為3 年～5 年一遇內(nèi)澇防治。渭河超標準洪水下,入渭口會不同程度存在倒灌現(xiàn)象。河口倒灌會造成皂河繞城高架橋處壅水,威脅涉河建筑物安全,還會導致河渠下泄不暢,加劇城市排洪難度。

當渭河發(fā)生50 年一遇洪水時,渭河洪水倒灌皂河會形成27.9 km2的淹沒面積,淹沒范圍北起河道堤防北側、南至師道口村、西起清水莊園、東至賈家灘村,長度8.6 km,寬度3.4 km。

4.3 排洪系統(tǒng)與城市管網(wǎng)銜接不緊密

皂河洪澇災害與城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng)之間存在相互聯(lián)系、互為影響的關系,皂河雨洪水主要由排入河道的城市雨水管網(wǎng)匯集產(chǎn)生。部分市政管網(wǎng)出水口設置較低,當皂河河水流量增大、水位抬高時,將對入河雨水管道形成倒灌、頂托作用,影響管道雨水出流,降低管道流速及排泄能力,嚴重時將致使雨水管道不能及時排水,引起城市道路積水,且退水時間延長。當出現(xiàn)特大暴雨時,皂河排洪渠道 無法容納城區(qū)管網(wǎng)排澇系統(tǒng)出水量,將造成洪水出槽現(xiàn)象,影響城市交通通暢和居民正常出行,威脅人民生命及財產(chǎn)安全。

4.4 河渠信息化監(jiān)控系統(tǒng)缺少

皂河沿線水位、流速等信息采集現(xiàn)主要靠人工觀測,準確度和時效性較低,其主要原因一是信息化設施缺失,缺乏完善的視頻監(jiān)控設備,無法實現(xiàn)自動化監(jiān)測和實時數(shù)據(jù)采集；二是現(xiàn)存信息化設施主要采取有線傳輸方式,而皂河沿線實施的交叉工程較多,光纜埋深較淺,易被挖斷,影響皂河信息監(jiān)測效率。當遭遇特大暴雨等極端天氣,無法及時傳輸汛情,為水情研判和水災害防御工作開展造成不小影響。

5 建議及措施

5.1 提升防洪排洪標準

適應地形高差,采取加高、新建防浪墻等措施解決支流入渭口超標準洪水引發(fā)的倒灌問題；修建梯形復試斷面、拓寬河道斷面,將河道兩側綠化帶改造成渠道或者箱涵,加大上游泄水量,提高支流入渭口過流能力。同時,通過河道清淤疏浚,擴大行洪斷面,改造阻水建筑物,增設防浪墻等措施提升皂河阻水、壅水點的過洪能力。

5.2 加快渠道綜合治理進度

近期,改造皂河1 處礙洪卡口和5 處隱患點,提升渠道過洪能力。長遠來看,需按照市政排水標準5 年一遇和內(nèi)澇防治50 年一遇暴雨重現(xiàn)期,采取拓寬渠道、改造斷面、加高堤防等措施,提升改造皂河城市段26.96 km 渠道。

5.3 加快防汛信息化建設進度

在皂河安裝監(jiān)測監(jiān)控設施,特別是在河道橋梁處、人口聚集區(qū)等重點區(qū)域加裝水位計、流速儀等監(jiān)測設備,架設視頻監(jiān)控設施,對河道行洪情況進行自動監(jiān)測,提高渠道信息化監(jiān)測程度。將新建監(jiān)測設施與灞河、渭河等已有監(jiān)測設施統(tǒng)一整合到防汛監(jiān)測預警系統(tǒng),利用監(jiān)測設備傳輸實時動態(tài)數(shù)據(jù)信息,形成全市五大排洪系統(tǒng)信息庫,實現(xiàn)全過程覆蓋,為皂河防洪工作開展提供技術及數(shù)據(jù)支撐。同時,加強對河道信息化建設管理人員的培訓,保持新技術在河渠管理中的交流和傳播,利用多種途徑加強技術人員對計算機技術、數(shù)字化技術的掌握能力,在技術員隊伍中普及網(wǎng)絡知識,提高人員信息素質(zhì),促進河渠現(xiàn)代化建設的健康發(fā)展。

5.4 強化部門協(xié)同治理能力

由氣象部門結合先進預測預報手段準確預報降雨范圍、降雨時間、降雨強度,提高特大暴雨預報準確性；由市政部門復核雨水管網(wǎng)、泵站設計標準,合理規(guī)劃城區(qū)排水管網(wǎng)、泵站布局、蓄滯洪區(qū),構建立體化雨水蓄排結合系統(tǒng),銜接城市內(nèi)澇防治標準與河渠排洪標準,構建數(shù)字孿生城市模型用于模擬城市內(nèi)澇；由應急部門建立聯(lián)防應急體系,事前聯(lián)合制定預案,事中聯(lián)合發(fā)布預警、聯(lián)合指揮應急,事后聯(lián)合實施災后調(diào)查,提高應急管理水平和質(zhì)量。

5.5 落實防汛應急預案

組織人員進行預案學習、宣傳和培訓,開展綜合防汛演練,做好跨部門的協(xié)調(diào)配合聯(lián)動；按照預案要求,落實應急搶險隊伍、積極采購應急搶險裝備,加強防汛搶險和救援物資儲備,優(yōu)化防汛搶險物資倉庫的布局。

6 結語

通過上述問題分析可以看出,皂河防洪能力提升是一項復雜的系統(tǒng)工程,需要各個方面共同努力來完成。本文結合實際探討了皂河防洪現(xiàn)狀及面臨的主要問題,并就提升皂河防洪能力進行了分析和研究,從不同方面提出了建議及措施。在工作過程中,只有真正做好皂河的防洪排澇工作,才能防患于未然,才能最大限度的保障人民群眾的生命和財產(chǎn)安全,也才能更好的改善城市水生態(tài)平衡,發(fā)揮好水利工程促進社會經(jīng)濟發(fā)展的積極作用。