基于分流理念的東莞市新開河系統(tǒng)內(nèi)澇整治工程設(shè)計

張曉維，胡亮

（中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司，武漢430010）

1 工程概況

東莞每年4～10 月份進(jìn)入汛期后，整治前，新開河系統(tǒng)排澇標(biāo)準(zhǔn)不足1a 重現(xiàn)期，基本逢雨必淹。因此，需要通過整治將重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)提高至5a。

新開河系統(tǒng)匯水范圍高達(dá)12.02km2，豎向標(biāo)高呈東高西低，南北兩側(cè)高，中間低的狀況。整治前，雨水匯集到最低處（東縱大道）后，由其下現(xiàn)狀（2～5）m×3m 排水箱涵由東向西排入東引運(yùn)河，因排水能力不足，陷入逢水必淹的困境。經(jīng)分析，其內(nèi)澇成因主要有：

1）系統(tǒng)主干排水系統(tǒng)排水能力不足。系統(tǒng)內(nèi)的主干排水系統(tǒng)為早期建設(shè)，隨著城市化進(jìn)程，下墊面條件已發(fā)生較大的變化，雨水的徑流量增加；同時近年來極端天氣頻發(fā)，現(xiàn)狀排水系統(tǒng)的排水能力已遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)排水要求。經(jīng)評估，排水能力不足1a 重現(xiàn)期。

2）系統(tǒng)內(nèi)湖泊的調(diào)蓄功能未利用。系統(tǒng)內(nèi)庫容較大的湖泊有人民公園湖泊、理工學(xué)院湖泊、旗峰公園湖泊、黃旗廣場湖泊等，整治前，并未利用系統(tǒng)內(nèi)的湖泊進(jìn)行調(diào)蓄，削減洪峰流量。

3）排水設(shè)施管理維護(hù)水平低。部分排水管渠損壞與淤塞情況嚴(yán)重，過水?dāng)嗝嬷鹉昕s小，從而加劇內(nèi)澇程度。

4）下墊面條件變化。附著城市化進(jìn)程，匯水范圍內(nèi)的下墊面條件發(fā)生了較大的變化，硬化程度逐漸增加，導(dǎo)致雨水的徑流量增加，超過了排水管渠的排水能力[1]。

2 內(nèi)澇整治方案

如前所述，新開河系統(tǒng)內(nèi)澇的主要成因是匯水范圍大，歷時短，大瞬時流量的雨水通過地面徑流及管道轉(zhuǎn)輸快速匯集至系統(tǒng)最低處——東縱大道，暴雨量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過東縱大道排水主干管的排水能力，引發(fā)內(nèi)澇。由于系統(tǒng)內(nèi)呈現(xiàn)東高西低，南北兩側(cè)高，中間低的地勢特點，從內(nèi)澇最主要的成因出發(fā)，按照“高水高排，低水低排”的原則，重新劃分排水區(qū)域，新建排水干管系統(tǒng)。同時，輔助以湖泊調(diào)蓄，管道清淤等措施，解決系統(tǒng)內(nèi)澇問題。

2.1 設(shè)計暴雨強(qiáng)度公式

采用東莞市2016 年11 月編制的《東莞市暴雨強(qiáng)度公式》，東莞市的暴雨強(qiáng)度公式：

式中，t為降雨歷時，t=t1+t2（t1為地面集水時間，min，視距離長短、地形坡度和地面鋪蓋情況而定，取10～20min；t2為管內(nèi)流行時間，min）；P為設(shè)計重現(xiàn)期，a。

2.2 設(shè)計重現(xiàn)期P 值的選擇

綜合考慮工程實施條件、工程效果、交通影響等因素，本次設(shè)計方案將設(shè)計重現(xiàn)期P定為5 年。

2.3 徑流系數(shù)

本工程所屬片區(qū)為東城與莞城，屬較老的城區(qū)，匯水范圍內(nèi)綠地不多，因此，本工程綜合徑流系數(shù)基本取0.8。

2.4 設(shè)計暴雨量Q

式中，q為暴雨強(qiáng)度，L/（s·ha）；F為匯水面積，ha；ψ為徑流系數(shù)。

2.5 工程措施

1）新建分流管涵。依據(jù)“高水高排，低水低排”的原則，以東城大道為界，將新開河系統(tǒng)劃分為南北兩側(cè)系統(tǒng)分區(qū)。重新劃分分區(qū)后，北側(cè)匯水范圍為897.19ha，南側(cè)匯水范圍為295.41ha。

在北側(cè)系統(tǒng)分區(qū)內(nèi)，在東縱大道這一系統(tǒng)最低洼處，新建DN2800mm 的雙管，長度為1912m，與現(xiàn)狀的雙孔5m×3m 箱涵組成北側(cè)排水干管系統(tǒng)，東縱大道收集的雨水原則上通過新河北路的東門河排出運(yùn)河，對于超量雨水則進(jìn)入人民公園湖泊進(jìn)行調(diào)蓄，然后通過新建的東門泵站強(qiáng)排至運(yùn)河。東北泵站的設(shè)計規(guī)模為19m3/s，出水壓力管為DN2800mm，長度為1200m。

在南側(cè)系統(tǒng)分區(qū)內(nèi)，主要沿東城大道、八達(dá)路、創(chuàng)業(yè)路敷設(shè)雨水主干管涵，同時，沿著東城南路、合和路、旗峰路敷設(shè)支干管，兩排水干管匯合后，最終重力流排入運(yùn)河。主要分流干管措施如圖1 所示。

圖1 新開河系統(tǒng)分流管涵布置圖

2）湖泊調(diào)蓄功能的開啟。系統(tǒng)內(nèi)較大的湖泊有人民公園湖泊、理工學(xué)院湖泊、旗峰公園湖泊、黃旗廣場湖泊等，考慮平時湖泊的景觀功能，結(jié)合溢流水位，測算出4 個湖泊總的調(diào)蓄庫容為67 800m3，可起到削減洪峰流量的作用[2]。

3）現(xiàn)狀管道的疏通。本工程擬對系統(tǒng)內(nèi)的管道的進(jìn)行疏通，恢復(fù)其設(shè)計排水能力。

3 工程特點分析

3.1 匯流范圍大，分流流量大

采取分流措施后，北側(cè)分流工程的匯水范圍為897.19ha，本次工程設(shè)計分流流量為31.7m3/s；南側(cè)分流工程的匯水范圍為295.41ha，本次工程設(shè)計分流流量為72.88m3/s；設(shè)計分流流量大，可有效解決現(xiàn)狀排水能力不足的問題，整治完成后達(dá)到重現(xiàn)期5a 的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 分流管徑大，施工工法復(fù)雜

本工程的設(shè)計管涵規(guī)格有，總長度6 206m，東西向橫穿了東莞市主城區(qū)。施工工法主要涵蓋了放坡開挖、支護(hù)開挖、頂管施工、地下連續(xù)墻、盾構(gòu)法施工，施工工法非常復(fù)雜。包括DN3 000mm 的大口徑頂管施工，D5 400mm 盾構(gòu)法施工，其中盾構(gòu)法施工在東莞排澇工程中屬于首例。

3.3 蓄排結(jié)合

本工程充分考慮了匯水范圍內(nèi)的湖泊調(diào)蓄，結(jié)合海綿城市的“滲、滯、蓄、凈、用、排”設(shè)計理念。因本工程位于東莞市中心城區(qū)，已基本完成城市化建設(shè)，下墊面硬化鋪裝比例大，“滲、滯”較難實現(xiàn)。因此，本工程主要考慮利用湖泊進(jìn)行調(diào)蓄，削減洪峰流量，減小下游排水箱涵的規(guī)格。

4 結(jié)語

近年來，隨著城市化率的提高，極端暴雨天氣頻發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)澇現(xiàn)象不時發(fā)生，對市民的生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。本工程采取分流措施，解決困擾多年的新開河系統(tǒng)內(nèi)澇問題。本工程分流流量大、管涵規(guī)格大、施工工法復(fù)雜，可為其他同類型工程提供一定的參考價值。