徐州市海綿城市試點(diǎn)項(xiàng)目截水溝工程建設(shè)探討

董 雷 張麗萍 張崴棟 黃 偉 楊 寧 周蘇紅

一、研究背景

2013年12月12日，習(xí)近平總書(shū)記在《中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議》的講話(huà)中強(qiáng)調(diào)“提升城市排水系統(tǒng)時(shí)要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來(lái)，優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設(shè)自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。2014年12月31日，根據(jù)習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于“加強(qiáng)海綿城市建設(shè)”的講話(huà)精神和中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)要求，財(cái)政部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、水利部決定開(kāi)展中央財(cái)政支持海綿城市建設(shè)試點(diǎn)工作。2015年7月，江蘇省住建廳下發(fā)《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，部署推進(jìn)海綿城市建設(shè)工作。

江蘇省從2016年起開(kāi)展海綿城市試點(diǎn)建設(shè)工作，經(jīng)過(guò)前期的申報(bào)、評(píng)審、公示等環(huán)節(jié)，徐州市入圍江蘇省第一批海綿城市建設(shè)省級(jí)試點(diǎn)城市。為了貫徹和落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記講話(huà)和中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議精神，徐州市自2013年起啟動(dòng)了多項(xiàng)海綿城市建設(shè)工作準(zhǔn)備，依托徐州棚戶(hù)區(qū)改造經(jīng)驗(yàn)和國(guó)家級(jí)及省級(jí)PPP模式示范和試點(diǎn)項(xiàng)目積累的經(jīng)驗(yàn)，在管理機(jī)制和投融資模式方面為海綿城市建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、基本情況

徐州市海綿城市建設(shè)試點(diǎn)項(xiàng)目區(qū)位于徐州市主城區(qū)西部，屬泉山區(qū)。北與泉山城北開(kāi)發(fā)區(qū)相隔，西、南方向與銅山區(qū)相鄰，東接徐州主城區(qū)。試點(diǎn)區(qū)域東至三環(huán)西路、西至縱五路，北抵大彭路，南抵王長(zhǎng)山山脊線，總面積約9.9km2，涉及王窯河及故黃河兩個(gè)流域。

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)截水溝工程為海綿城市建設(shè)的重要的內(nèi)容，也是該區(qū)域內(nèi)澇防治的重要措施之一。截水溝工程主要位于項(xiàng)目區(qū)東南側(cè)，區(qū)內(nèi)道路縱橫，居民區(qū)密集，山體面積較大，地面坡度較陡，為易淹易澇區(qū)。且隨著城市發(fā)展建設(shè)，區(qū)內(nèi)多條排澇溝渠被填埋，加重了區(qū)域洪澇災(zāi)害。將項(xiàng)目區(qū)南部片區(qū)山體澇水及時(shí)排除，對(duì)海綿城市建設(shè)具有重要意義。

三、問(wèn)題與目標(biāo)

1.問(wèn)題分析

示點(diǎn)區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀雨水管網(wǎng)較少，主要位于馬山東路、開(kāi)元支路、湖西路和三環(huán)西路。因此山體下泄雨水多積于周邊低洼處，形成內(nèi)澇，為當(dāng)?shù)鼐用癯鲂?、生活帶?lái)極大不便。

2.建設(shè)目標(biāo)

截水溝主要排除家后山、龜山、小長(zhǎng)山、臥牛山等山體澇水，保證山體澇水不對(duì)示點(diǎn)區(qū)造成危害，結(jié)合示點(diǎn)區(qū)其他排澇除險(xiǎn)措施，有效抵御30年一遇澇水。

四、工程設(shè)計(jì)

1.匯水分析

根據(jù)截水溝的位置及豎向標(biāo)高，將截水溝的服務(wù)范圍分為六個(gè)區(qū)域（見(jiàn)圖1），共計(jì)264ha。截水溝主要收集并轉(zhuǎn)輸山體澇水，兼顧承接部分地塊產(chǎn)生的超標(biāo)降雨徑流，以期達(dá)到緩解內(nèi)澇的目的。匯水范圍見(jiàn)表1。

2.截水溝平面布置

截水溝總長(zhǎng)約8.393km，共分四個(gè)片區(qū)（見(jiàn)圖2）。其中東片區(qū)：1.5km；西片區(qū)：1.472km；南片區(qū)：3.025km；北片區(qū)：2.396km。

3.工程設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)截水溝主要以收集轉(zhuǎn)輸山體澇水為主，其斷面型式以安全為先，兼顧生態(tài)特點(diǎn)，采用草溝、景石護(hù)坡明溝、過(guò)路涵和箱涵四種型式。草溝主要用于兩側(cè)用地比較富裕，山體坡度較緩，來(lái)水較緩慢，如西片區(qū)家后山北側(cè)等；景石護(hù)坡主要用于緊靠山體段，防止山體來(lái)水沖刷道路和地塊，如東片區(qū)小長(zhǎng)山西側(cè)、北片區(qū)臥牛山南北兩側(cè)等；過(guò)路涵主要用于草溝穿越道路處，如穿老徐蕭公路過(guò)路涵等；箱涵主要用于道路兩側(cè)無(wú)規(guī)劃綠地或無(wú)法滿(mǎn)足草溝施工面要求的地段，如馬山東路南側(cè)、北片區(qū)入王窯河西段等。各段截水溝尺寸見(jiàn)表2。

圖1 服務(wù)范圍示意圖

圖2 截水溝平面布置圖

表1 匯水范圍表

表2 截水溝特性表

表3 30年一遇降雨時(shí)程表

表4 積水區(qū)域積水深度表

4.模擬分析與計(jì)算

（1）模型介紹

本項(xiàng)目利用PCSWMM二維淹水分析來(lái)校核比選截水溝方案，主要分析截水溝對(duì)山水的轉(zhuǎn)輸能力以及對(duì)城市內(nèi)澇的緩解作用。

PCSWMM是加拿大水利局在EPA SWMM的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)得到的商用軟件，集成了GIS的數(shù)據(jù)處理、空間分析以及結(jié)果可視化等功能，方便快捷，在城市排水內(nèi)澇評(píng)估方面被廣泛應(yīng)用，并且支持二維地表漫流計(jì)算及一維二維耦合模擬。

（2）水文水力邊界條件

降雨條件：根據(jù)《徐州市海綿城市試點(diǎn)實(shí)施方案》，示點(diǎn)區(qū)的防澇標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，所以模型采用《徐州市海綿城市試點(diǎn)實(shí)施方案》中根據(jù)江蘇省暴雨等值線圖法求得的30年一遇降雨時(shí)程（見(jiàn)表3）。

邊界條件：由于截水溝排水口為王窯河，所以一維邊界岀流條件為MIKE河道模型計(jì)算的30年一遇河道洪水位。

（3）規(guī)劃情況下系統(tǒng)內(nèi)澇分析

示點(diǎn)區(qū)在規(guī)劃情況下，管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)大多為3～5年，較現(xiàn)狀有所提高。在30年一遇降雨條件下，整體內(nèi)澇比現(xiàn)狀有所緩解，但是仍存在局部積水點(diǎn)，按區(qū)域主要分四個(gè)積水區(qū)域，見(jiàn)表4。

（4）截水溝方案下系統(tǒng)內(nèi)澇分析

經(jīng)計(jì)算，區(qū)域1的積水深度較之前有所降低，最大水深約0.16～0.34m；區(qū)域2老徐蕭公路處基本無(wú)內(nèi)澇現(xiàn)象；區(qū)域3處未設(shè)置截水溝，所以積水深度與之前相同，需通過(guò)排澇管涵解決；區(qū)域4的積水面積和深度較之前都有所降低，最大水深約0.18～0.38m。因此截水溝設(shè)置對(duì)內(nèi)澇的緩解有較大作用。

五、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文計(jì)算分析，截水溝工程是徐州市海綿城市建設(shè)的重要組成部分，截水溝工程的建設(shè)可以在結(jié)合規(guī)劃排水管網(wǎng)措施的基礎(chǔ)上，極大地緩解項(xiàng)目區(qū)內(nèi)澇情況，并將多余的雨水轉(zhuǎn)輸至周邊海綿水體中，提高雨水資源化利用率，增強(qiáng)區(qū)域的水資源綜合利用能力，改善城市生活質(zhì)量■