南京市某景觀湖區(qū)防洪規(guī)劃方案研究

楊 勇，邢少佳，尹桂平，李結(jié)華

（1.南京市水利規(guī)劃設(shè)計院股份有限公司，江蘇南京210022；2.南京市水務(wù)局，江蘇南京210036）

0 引 言

為了美化和改善生態(tài)環(huán)境，目前很多商業(yè)區(qū)、居民區(qū)都設(shè)有景觀水體。這些水體多數(shù)是由原有水系、塘壩改造而來，往往與周邊水系存在水力聯(lián)系，部分還承擔(dān)著行洪的任務(wù)。從防洪角度對該類水體進(jìn)行分析研究，確保防洪安全，有利于所在片區(qū)的穩(wěn)定發(fā)展。

1 現(xiàn)狀水系概況

研究對象位于江蘇南京，屬綜合商業(yè)區(qū)中的規(guī)劃景觀水體，規(guī)劃位置處現(xiàn)狀為一塘壩，呈西北—東南走向，面積約3.6 萬m2。攔水壩位于水面東南側(cè)，溢洪道位于壩身東端，矩形斷面，口寬約5 m，設(shè)有消力池。塘壩原功能主要為農(nóng)田灌溉，隨著地區(qū)的開發(fā)建設(shè)，周邊已沒有農(nóng)田。根據(jù)片區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃，該區(qū)域規(guī)劃為商業(yè)用地，現(xiàn)狀塘壩規(guī)劃為景觀水體。

2 景觀湖規(guī)劃情況

根據(jù)方案，規(guī)劃景觀湖位于商業(yè)區(qū)南部，湖面面積約 2.1 萬 m2，東西長約 160 m，南北寬約 110 m。規(guī)劃景觀湖與現(xiàn)狀塘壩的相對位置見圖1。規(guī)劃上游進(jìn)水通道位于景觀湖西南方向，下游承泄河道位于景觀湖東南方向，水流方向基本與地勢走向一致。湖面將搭配景觀、休閑平臺等，創(chuàng)造空間的趣味性和整體商業(yè)的娛樂性。

圖1 規(guī)劃景觀湖與現(xiàn)狀塘壩相對位置

3 景觀湖防洪方案

3.1 外部條件

根據(jù)現(xiàn)狀地形并結(jié)合規(guī)劃，景觀湖匯水區(qū)域整體呈西北高、東南低走向，匯水區(qū)域面積約1.22 km2，分為自然山丘區(qū)和城市建成區(qū)兩部分，兩者均屬于自排區(qū)。自然山丘區(qū)為直接匯流區(qū)；建成區(qū)的水面部分為直接匯流區(qū)，其他部分為管網(wǎng)匯流區(qū)。經(jīng)統(tǒng)計，規(guī)劃景觀湖的直接匯流區(qū)面積約0.51 km2，管道匯流區(qū)面積約 0.71 km2，見圖2。

商業(yè)區(qū)地塊規(guī)劃呈西高東低趨勢，西南側(cè)最高，標(biāo)高44.80 m；西北側(cè)其次，標(biāo)高43.00；東南側(cè)標(biāo)高43.20 m；東北側(cè)最低，標(biāo)高38.40 m。沿湖規(guī)劃環(huán)湖道路，路面高程為40.50 m。根據(jù)景觀湖規(guī)劃，其水位-庫容曲線見圖3。

3.2 設(shè)計洪水計算

根據(jù)片區(qū)規(guī)劃和規(guī)范要求，景觀湖設(shè)計高水位標(biāo)準(zhǔn)50 a 一遇，校核高水位標(biāo)準(zhǔn)200 a 一遇。景觀湖匯水范圍內(nèi)既有直接匯流區(qū)，也有管道匯流區(qū)，需分別計算兩個匯流區(qū)的設(shè)計洪水過程。

圖2 景觀湖匯流區(qū)域示意圖

圖3 景觀湖水位- 庫容曲線

3.2.1 直接匯流區(qū)

直接匯流區(qū)域由設(shè)計降雨推求設(shè)計洪水，降雨資料采用項目區(qū)周邊滿足要求的雨量站數(shù)據(jù)，采用典型年雨型分配過程作為暴雨過程，用同頻率方法進(jìn)行縮放，得出設(shè)計暴雨過程。設(shè)計凈雨過程按每個時段（Δt=1 h）減 1 mm 計。

3.2.2 管網(wǎng)匯流區(qū)

管網(wǎng)匯流區(qū)的雨水入河流量過程受到管道排水能力的限制。根據(jù)片區(qū)管道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，重現(xiàn)期取1a，設(shè)計暴雨歷時取60 min。采用南京市暴雨強(qiáng)度公式進(jìn)行計算，得出管道排水能力。受管道外排能力限制，管網(wǎng)匯流區(qū)的河道入流過程將變得坦化。

采用瞬時單位線法計算設(shè)計洪水，根據(jù)項目區(qū)地形特點(diǎn)，選取蘇南山丘區(qū)P≤5%時的計算公式：m1=3.2（F/J）0.28，分別計算 50 a 一遇、200 a 一遇的直接匯流、管網(wǎng)匯流形成的設(shè)計洪水過程，將兩者疊加，作為景觀湖相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計洪水入流過程，見表1。

表1 景觀湖設(shè)計洪水入流過程

3.3 泄水建筑物比選

泄水建筑物常用的型式主要有溢流堰、水閘等，優(yōu)缺點(diǎn)比較見表2。

表2 泄水建筑物比選表

本次推薦溢流堰作為景觀湖泄水建筑物。

3.4 特征水位確定

景觀湖特征水位通過試算確定。首先估算景觀湖正常蓄水位，湖體以環(huán)湖路作為擋水屏障（高程40.50 m），超高包括三個部分：最大波浪爬高、最大風(fēng)壅水面高度和安全超高。根據(jù)計算，設(shè)計工況超高取0.77 m，校核工況超高取0.57 m。結(jié)合景觀湖上下游河道規(guī)劃，推求景觀湖正常蓄水位在35.50~39.73 m之間。其次進(jìn)行試算，在正常蓄水位范圍內(nèi)假定某一值為常水位，堰頂高程與假定水位齊平。選取不同堰寬進(jìn)行過流計算，得到相應(yīng)的調(diào)洪演算工作曲線表和水位泄量關(guān)系曲線，然后進(jìn)行調(diào)洪演算，得到假定條件下的調(diào)洪演算結(jié)果。將結(jié)果與超高要求進(jìn)行比較，判斷假定是否合適。最后綜合其他因素，確定最為合理的景觀湖正常蓄水位和溢流堰堰頂寬度，相應(yīng)的設(shè)計水位、校核水位也隨之確定。

3.5 防洪規(guī)劃方案

通過計算分析結(jié)合其他要求，確定景觀湖防洪規(guī)劃方案：正常蓄水位39.00 m，50 a 一遇設(shè)計水位39.70 m，200 a 一遇校核水位 39.76 m。湖底高程36.00 m，環(huán)湖道路兼具擋洪屏障作用。駁岸型式為鋼筋混凝土擋墻。泄水建筑物采用折線實(shí)用堰，堰頂高程39.00 m，堰寬12 m，上游坡1∶0.5，下游坡1∶2.0。堰下設(shè)消能設(shè)施。景觀湖駁岸、泄水設(shè)施斷面示意圖，見圖4。

圖4 景觀湖駁岸、泄水設(shè)施斷面示意圖（單位：m）

4 水量平衡分析

水量平衡分析是在滿足景觀湖正常運(yùn)行的條件下，計算一定時間內(nèi)水體的輸入水量、輸出水量及其差值。根據(jù)差值可確定水體的水量盈虧狀況，是否滿足景觀需要，是否需要外排水或補(bǔ)水和補(bǔ)水成本等。本次景觀湖損耗水量主要包括湖面蒸發(fā)量、湖底滲漏量、湖面飄失量、綠化澆灌用水量、硬地澆灑用水量等[1]。

經(jīng)過分析，多年平均情況下，3—9 月匯流雨水量大于總損耗量，景觀湖水量富余；其他月份匯流雨水量小于總損耗量，需進(jìn)行人工補(bǔ)水，年補(bǔ)水量約2.8 萬m3。下游干流河道也可作為補(bǔ)水水源。

5 水質(zhì)控制措施

水質(zhì)情況直接影響景觀效果，目前很多景觀水體在水質(zhì)控制方面存在問題，有些不但沒有起到美化效果，反而產(chǎn)生了一些負(fù)面影響。為保證景觀湖水質(zhì)，建議采用如下措施[2]：

（1）上游進(jìn)水口處設(shè)置攔污柵等過濾設(shè)施。

（2）做好商業(yè)區(qū)雨污分流，沿湖設(shè)置截、排水溝，防止初期雨水直接流入湖中。

（3）增加水生動植物群落多樣性，提高生態(tài)系統(tǒng)自凈能力。

（4）建議在湖底設(shè)置若干曝氣裝置，強(qiáng)化水體復(fù)氧過程。

（5）建議在溢流堰端部設(shè)置閘閥，當(dāng)湖水嚴(yán)重污染時，可徹底更換水體。

6 結(jié) 語

本景觀湖工程已建成，為人們提供了舒適的購物休閑環(huán)境，目前運(yùn)行情況良好。在景觀湖的建設(shè)過程中，首先要充分重視防洪規(guī)劃工作，確保所在片區(qū)的防洪除澇安全。其次應(yīng)結(jié)合海綿城市的建設(shè)要求，加強(qiáng)對景觀水體的科學(xué)規(guī)劃與建設(shè)，切實(shí)發(fā)揮其生態(tài)環(huán)境功能。