武漢長江文旅城排水(雨水)防澇綜合規(guī)劃研究

吳 浩，王景蕓，熊 怡，史文霞，馮家錦

(1.湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430068；2.湖北工業(yè)大學(xué)海綿城市工程研究院，湖北 武漢 430068； 3.武漢中能華源設(shè)計咨詢有限公司，湖北 武漢 430068)

1 項目概況

項目占地面積7.67 km2，位于黃陂灄水河?xùn)|岸，與黃陂前川隔河相望。西臨灄水河，東臨甘露山，南起318國道，北至武合高速鐵路，具體位置見圖1。項目規(guī)劃建設(shè)區(qū)域現(xiàn)狀多為農(nóng)用地、林地、藕塘和村灣，現(xiàn)排澇設(shè)施規(guī)模按農(nóng)排標準建設(shè)，為20年一遇一日降雨三日排完。由于項目建成后將成為長江新區(qū)的重要功能區(qū)和新城市中心，該項目區(qū)域排澇標準應(yīng)提高為50年一遇，現(xiàn)有的排澇標準并不能滿足項目建成后該區(qū)域的排澇需求。

圖1 項目位置

2 研究范圍

考慮到排水防澇設(shè)施的規(guī)模與其服務(wù)的匯水區(qū)密切相關(guān)，因此本次規(guī)劃研究范圍根據(jù)項目匯水區(qū)域確定，將研究范圍擴大至項目用地紅線以東的甘露山分水嶺、318國道以南的分水嶺，總面積為14.1 km2，規(guī)劃范圍與研究范圍關(guān)系見圖2。

圖2 研究范圍與規(guī)劃范圍

3 主要問題及原因分析

3.1 用地性質(zhì)發(fā)生改變，現(xiàn)狀農(nóng)排標準不滿足項目城排標準需求

規(guī)劃區(qū)域現(xiàn)狀為農(nóng)用地，排澇標準為農(nóng)排標準，即20年一遇一日暴雨三日排完。開發(fā)建設(shè)文旅城后，用地性質(zhì)改變，排澇標準提高為城排標準?，F(xiàn)狀的青鳳泵站規(guī)模不能適應(yīng)文旅城遠期排澇的需求。

3.2 項目建設(shè)時序?qū)ΜF(xiàn)狀排水系統(tǒng)影響較大

位于地塊西南角的首開區(qū)(1.1 km2)處于匯水區(qū)排水的最下游，現(xiàn)狀的排水主渠道在終端被打斷。因此，項目的建設(shè)時序會對現(xiàn)狀水系造成影響，故首開區(qū)建設(shè)時，要考慮首開區(qū)以外的區(qū)域排水出路問題，避免出現(xiàn)因首開區(qū)建設(shè)打斷現(xiàn)狀排水系統(tǒng)可能帶來的內(nèi)澇災(zāi)害。

3.3 現(xiàn)狀泵站和排水閘進水渠高程與規(guī)劃水系渠底高程的矛盾

青鳳泵站剛建成不久，為了盡可能利用現(xiàn)狀泵站和排水閘，以合理控制工程投資，現(xiàn)狀泵站和排水閘保留使用。為保留項目建設(shè)區(qū)域內(nèi)術(shù)雨水順利排入現(xiàn)狀排水閘和泵站，在確定規(guī)劃水系渠底高程時需要統(tǒng)籌考慮現(xiàn)狀渠底高程和劃場地豎向的需求。根據(jù)測量資料，青鳳泵站進水港與首開區(qū)交界處渠底高程為21.2 m，與場地最高點高差較大，制約著規(guī)劃水系的渠底高程，高差過大時需采用跌水等措施處理。

3.4 用地紅線范圍外區(qū)域雨水傳輸量大

根據(jù)匯水范圍的劃分，用地紅線范圍外6.43 km2雨水沿自然地勢排放項目建設(shè)區(qū)。該區(qū)域面積廣，匯水量大，若直接排入建設(shè)區(qū)規(guī)劃水系，則對其整體排水水系影響較大。

4 基于現(xiàn)狀排水防澇能力與內(nèi)澇風(fēng)險評估的設(shè)計理念

4.1 現(xiàn)狀排水系統(tǒng)能力評估

(1)項目規(guī)劃范圍區(qū)域尚未開發(fā)，沒有成規(guī)模地敷設(shè)雨水管網(wǎng)，雨水依靠自然地形，順勢而下，沿天然溝渠匯至低處青鳳渠，最終排至灄水河，研究范圍內(nèi)排水溝渠較為豐富、呈枝狀連接，排水效率較高。

(2)泵站排水能力。項目區(qū)現(xiàn)狀排水主要通過青風(fēng)泵站抽排至灄水河，設(shè)計流量11.2 m3/s,設(shè)計揚程6.3 m，設(shè)計排澇標準為20年一遇一日暴雨三日排完。

4.2 內(nèi)澇風(fēng)險評估

由于該區(qū)域尚未開發(fā)，沒有成規(guī)模敷設(shè)的排水管網(wǎng)及歷時內(nèi)澇資料，也缺乏完整地理信息資料。同時，規(guī)劃區(qū)現(xiàn)狀坑塘水面較多，村灣的地勢相對均較高，周邊圍繞自然的水塘，有天然的調(diào)蓄能力，屬于內(nèi)澇低風(fēng)險區(qū)。因此本次規(guī)劃研究僅根據(jù)現(xiàn)狀對其內(nèi)澇風(fēng)險進行評估。

該區(qū)域主要排水渠為青鳳渠，現(xiàn)狀青鳳渠底寬3.5 m,邊坡比為1∶2.5，末端渠底高程為20.18 m，渠頂高程為24.20 m;青鳳泵站現(xiàn)狀排水規(guī)模為11.2 m3/s。開發(fā)建成文旅城后，用地性質(zhì)變?yōu)槌鞘薪ㄔO(shè)用地，內(nèi)澇防治標準提高為50年一遇，本次規(guī)劃研究采用Infoworks ICM城市綜合流域排水模型軟件模擬現(xiàn)狀泵站抽排能力下的水位情況，根據(jù)模型模擬結(jié)果得知，在現(xiàn)狀泵站規(guī)模(11.2 m3/s)下，50年一遇長歷時降雨時，澇水位達25.7 m,水深4.7 m,淹沒時間長達36 h,遠不能滿足文旅城開發(fā)建設(shè)的排澇要求。

5 基于排水(雨水)系統(tǒng)規(guī)劃的設(shè)計方法

5.1 規(guī)劃匯水分區(qū)劃分

本次規(guī)劃匯水分區(qū)劃分的研究思路:以規(guī)劃道路為邊界，結(jié)合地面高程，按照雨水就近排入規(guī)劃管網(wǎng)或渠道的原則進行匯水分區(qū)的劃分。將項目建設(shè)區(qū)內(nèi)劃分為8個匯水分區(qū)，非項目建設(shè)區(qū)根據(jù)其地勢特點劃分為2個匯水分區(qū)，共10個匯水分區(qū)，各分區(qū)編號見圖3。

5.2 建設(shè)區(qū)水系平面布局及出路

考慮水動力學(xué)，景觀學(xué)等因素，經(jīng)綜合分析本次規(guī)劃水系渠道由“兩縱四橫”主渠、部分支渠及10處景觀節(jié)點水體組成。其中“兩縱”平行于灄水河、垂直318國道方向，即東側(cè)主渠、西側(cè)主渠；“四橫”垂直于灄水河、平行于318國道方向，由北向南分別為東西向渠1、東西向渠2、東西向渠3、東西向渠4，景觀節(jié)點水體自南向北分別由節(jié)點水體1-10組成。規(guī)劃水系整體布局見圖4。

圖3 匯水分區(qū)示意

圖4 規(guī)劃水系平面布局

5.3 非建設(shè)區(qū)與雨水排放出路

以水量平衡為原則，對于非建設(shè)區(qū)的雨水排放，特別是匯水分區(qū)九，屬于甘露山來水，承雨面積大，雨峰期匯流量也相對較大，如果處理不當，會對文旅城帶來安全隱患。本次規(guī)劃研究采用沿現(xiàn)狀主排水通道排放，在甘露山一側(cè)沿文旅城用地范圍線，設(shè)置截洪溝，在排入文旅城水系入口前設(shè)置雨水調(diào)蓄池，將雨水收集并經(jīng)過調(diào)蓄后進入文旅城規(guī)劃水系，最終排水口為青鳳泵站和青鳳閘，并在調(diào)蓄池與文旅城排水渠之前設(shè)置節(jié)制閘控制排水流量。

圖5 規(guī)劃調(diào)蓄池及截洪溝平面示意

6 結(jié)論

本次研究擬在建設(shè)區(qū)東側(cè)規(guī)劃4道截洪溝，規(guī)劃截洪溝與現(xiàn)狀截洪溝相連；紅線外設(shè)有雨水調(diào)蓄，調(diào)蓄容積為9萬m3，泵站規(guī)模為65 m3/s(圖5)。將建設(shè)區(qū)外雨水排至規(guī)劃調(diào)蓄池，進行調(diào)蓄錯峰排水。由Infoworks ICM模型模擬得知(圖6～9)：20年一遇一日降雨249 mm時，渠道末端水深為3.96 m,對應(yīng)水位為24.14 m，不高于防洪控制水位24.2 m,可以保證遭遇該強度降雨時，村莊不受澇災(zāi)。50年一遇一日降雨303 mm時，渠道末端水深為4.73 m，對應(yīng)水位為24.91 m，不高于最低建設(shè)地面高程25.20 m，滿足重現(xiàn)期50年的排澇標準。

圖6 20年一遇降雨主渠道縱斷面

圖7 50年一遇降雨主渠道縱斷面

圖8 20年一遇降雨主渠道水深變化曲線

圖9 50年一遇降雨主渠道水深變化曲線