深圳市南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)內(nèi)澇整治工程研究

王登敏，王若飛

(1.廣東省建科建筑設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 510006；2.深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計院股份有限公司，廣東 深圳 518000；)

近年來，隨著深圳城市化快速發(fā)展及自然氣候變化，城市內(nèi)澇現(xiàn)象越發(fā)突出[1]。部分內(nèi)澇積水區(qū)域受制于地勢低洼、排水管徑過小、河道水位上漲形成頂托等因素影響，雨季時常發(fā)生積水內(nèi)澇現(xiàn)象，影響正常交通秩序的同時也造成了相應(yīng)的經(jīng)濟損失。

1 南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)內(nèi)澇點基本情況

南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)澇點位于寶南路穿惠鹽高速橋洞處，下游承泄河道為南約河與龍崗河。入河排口匯水面積約172hm2，主要范圍為南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)、方興科技園、銀珠嶺村等，北至龍崗大道，南至寶南路，西至龍城大道，東至上龍?zhí)谅?，整體地勢呈東高西低，北高南低。

最近數(shù)次降雨，南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)積水面積達到500m2以上，平均水深0.5m，最深處約0.7m，積水長達1.5h，嚴重影響片區(qū)居民安全，急需進行工程整治，緩解內(nèi)澇現(xiàn)象。

2 南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)內(nèi)澇積水現(xiàn)狀分析

2.1 內(nèi)澇成因分析

工業(yè)區(qū)內(nèi)澇積水原因主要是地勢低洼、雨水收集能力不足以及現(xiàn)狀雨水管渠過流能力不滿足設(shè)計要求等綜合影響所致。

(1)上游山洪沖擊。工業(yè)區(qū)北部山體匯水面積大，地勢坡度陡，造成山洪水沖擊建成區(qū)，且工業(yè)區(qū)內(nèi)下墊面均為硬質(zhì)鋪裝，雨水下滲能力極低，現(xiàn)狀雨水篦子數(shù)量少且堵塞嚴重，雨水收集能力差，廠區(qū)雨水沿路面漫流至橋洞。

(2)下游管網(wǎng)轉(zhuǎn)輸能力不足。由于下游向銀路1.7m×1.5m涵過流能力不足，且存在倒坡情況；加上片區(qū)地塊內(nèi)，正本清源工程整治不徹底，現(xiàn)狀箱涵錯混接嚴重，進一步壓縮管道過流能力。

(3)地勢低洼。工業(yè)區(qū)內(nèi)澇區(qū)域地面最低標高為36.0m，較橋洞兩側(cè)路面低1.0m，為周邊地勢最低點，橋洞內(nèi)現(xiàn)狀僅依靠DN500雨水管排除雨水，無法滿足行泄要求。

(4)河水頂托影響。經(jīng)模型模擬計算，50年一遇降雨工況下，南約河防洪水位37.78m，片區(qū)入河排口高程33.41m，降雨期間淹沒出流，下游管段均為滿管運行，上游受河水頂托影響，退水緩慢，導(dǎo)致上游長時間積水。

2.2 現(xiàn)狀排水系統(tǒng)分析

現(xiàn)狀主要排水管網(wǎng)有寶南路西側(cè)DN800～1000雨水管，收集A1片區(qū)雨水，通過2×DN800雨水管橫穿惠鹽高速接駁至下游接圳埔路DN1000市政雨水管，最終排入龍崗河；寶南路東側(cè)DN600～1000雨水管，收集A2、A3片區(qū)雨水，通過惠鹽高速1.4m×1.40m雨水箱涵匯入向銀路雨水箱涵；超管渠標準雨水通過寶南路橋洞匯入下游愛南路DN800～1500雨水管。愛南路南側(cè)DN1500雨水管收集A4片區(qū)雨水，最終匯入南約河；向銀路1.4m×1.1m～2.0m×2.0m雨水箱涵上游接1.4m×1.4m跨高速箱涵，收集A5片區(qū)雨水，匯入下游龍崗大道南側(cè)2.0m×2.5m雨水箱涵，最終入龍崗河。具體管網(wǎng)水系如圖1所示。

圖1 南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)內(nèi)澇點現(xiàn)狀管網(wǎng)圖

2.3 現(xiàn)狀管渠過流能力分析

經(jīng)計算分析，南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)匯水范圍總面積為172hm2，片區(qū)內(nèi)主要分3套系統(tǒng)排水，A1片區(qū)通過2×DN800雨水管橫穿惠鹽高速接駁至下游DN1000雨水管，最終排放至龍崗河，A2/A3片區(qū)上游雨水經(jīng)DN1000干管收集后，經(jīng)惠鹽高速1.4m×1.4m箱涵橋洞匯入向銀路箱涵，超管渠標準雨水通過寶南路橋洞匯入下游愛南路DN800～1500雨水管。

3 南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)內(nèi)澇積水整治措施

根據(jù)深圳本土情況，從積水深度、積水規(guī)模和積水歷時3個因素考慮，確定內(nèi)澇積水的范疇：常規(guī)區(qū)域積水歷時大于30min，淹沒水深大于0.15m，積水規(guī)模超過1000m2；下凹橋洞區(qū)域，積水歷時超過30min，淹沒水深超過0.27m[2- 3]。

3.1 內(nèi)澇治理原則

(1)源頭減排原則：針對地勢低洼積水點，在條件允許地區(qū)，可考慮結(jié)合城市更新、土地整備、棚改等調(diào)整城市豎向，從源頭解決內(nèi)澇風(fēng)險。

(2)適度提標原則：依據(jù)水力模型評估結(jié)果，針對分布較散、面積較小的內(nèi)澇風(fēng)險區(qū)，通過適度提高雨水管道標準，達到消除內(nèi)澇風(fēng)險的作用。

(3)立體行泄原則：充分結(jié)合地形地勢、道路豎向等，合理運用河道、明渠、道路、隧道、渠道、生態(tài)用地等的澇水輸送排放功能，構(gòu)建多層次的立體澇水行泄通道體系[4- 6]。

(4)多元調(diào)蓄原則：依據(jù)水力模型評估結(jié)果，針對部分點狀易澇點，充分利用綠地、水塘、廣場、運動場、調(diào)蓄池、隧道等調(diào)蓄功能，建立多元的澇水調(diào)蓄空間體系[7- 8]。

(5)洪澇共治原則：通過與全市防洪(潮)專項規(guī)劃協(xié)調(diào)銜接，校核內(nèi)澇排放工況，優(yōu)化完善內(nèi)澇方案，保障內(nèi)澇和防洪系統(tǒng)協(xié)調(diào)高效運行，充分發(fā)揮綜合效益。

3.2 模型運用

依據(jù)GB 50014—2021《室外排水設(shè)計標準》規(guī)定，當匯水面積超過2km2時，宜考慮區(qū)域降雨和地面滲透性能的時空分布不均勻性和管網(wǎng)匯流過程等因素，采用數(shù)學(xué)模型法計算雨水設(shè)計流量[9- 10]。本次案例采用SWMM模型對積水內(nèi)澇點匯水范圍內(nèi)的雨水管網(wǎng)系統(tǒng)進行評估、分析(已購買鴻業(yè)軟件相關(guān)集團授權(quán)，操作軟件為鴻業(yè)暴雨排水及低影響開發(fā)模擬系統(tǒng)V5.0)。

根據(jù)深圳市城市雨水區(qū)域匯流的特點及河流流域匯流的特點，3h以內(nèi)的雨量分配，采用芝加哥雨型，峰型系數(shù)采用0.35。3～24h之間的雨量分配，采用廣東省暴雨查算手冊的中的雨型進行分配。

3.3 工程整治方案

本工程方案根據(jù)水力計算結(jié)果及模型模擬分析，并結(jié)合片區(qū)內(nèi)澇治理規(guī)劃要求，以“南北分區(qū)治理”為原則，從源頭減排、山水分洪滯蓄、管道擴建等方面進行方案設(shè)計，提出綜合內(nèi)澇治理方案。

3.3.1北區(qū)方案：上游分洪+下游箱涵重建雨水收集系統(tǒng)完善

(1)上游分洪。將寶南路雨水管接至愛南路在建雨水管，向銀路箱涵匯水面積可縮減至50hm2。

(2)現(xiàn)狀箱涵擴建。①根據(jù)《深圳市排水雨水防澇綜合規(guī)劃》(2014—2030)，現(xiàn)狀向銀路規(guī)劃尺寸為2.0m×1.9m～2.0m×2.2m，根據(jù)規(guī)劃新建2.0m×2.2m箱涵1.0km。②打通穿高速雨水通道，結(jié)合高速擴建，抬高高背路橋洞路面高程，并同步建設(shè)穿高速雨水通道。

3.3.2南區(qū)方案：源頭減排+雨水收集系統(tǒng)完善+山水分洪+管渠擴建+高水高排+統(tǒng)籌建設(shè)

(1)源頭減排。充分利用寶南路兩側(cè)現(xiàn)狀綠化，改造為市政綠化帶排水模塊，最大程度進行滯蓄，減輕雨水干管過流負荷。

(2)完善雨水收集系統(tǒng)。改造不規(guī)范雨水篦子，沿寶南路布設(shè)10道橫向截水溝，提高雨水收集能力。

(3)山水分洪。根據(jù)現(xiàn)場踏勘情況分析，在東側(cè)山體坡腳新建山水分洪溝0.63km，分流山洪至高排通道。

(4)管渠擴建。將寶南路現(xiàn)狀DN600～1000雨水管按5年一遇設(shè)計標準擴建為DN1200～1600，長度965m。

(5)高水高排。根據(jù)片區(qū)內(nèi)地形及排水系統(tǒng)實際情況，高水高排，新建DN2200～2400雨水高排通道，長度785m，削減下游向銀路及龍崗大道雨水箱涵匯水面積，以應(yīng)對超標降雨。

(6)統(tǒng)籌建設(shè)。協(xié)調(diào)惠鹽速擴建工程，將橋洞路面抬高1m，消除地形洼地。

3.4 工程實施前后模型計算結(jié)果對比分析

通過模型分析，對比方案實施后在50年一遇降雨強度下，工程所在地現(xiàn)狀降水淹沒情況，以及治理后所能達到的治理效果。

3.4.1現(xiàn)狀淹沒模型分析

通過模型分析，對南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)現(xiàn)狀管網(wǎng)進行50年一遇內(nèi)澇分析時，工程所在地匯水范圍內(nèi)出現(xiàn)積水點多達36個，淹沒區(qū)域面積占比達到6.85%，南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)惠鹽高速橋洞處積水深度為1.15m，積水時間長約2.1h，總積水量630.8m3，已形成城市內(nèi)澇風(fēng)險。模型成果如圖2所示，淹沒深度統(tǒng)計見表1。

圖2 治理前模型分析(P=2%)

表1 治理前淹沒深度統(tǒng)計表(P=2%)

3.4.2工程整治后淹沒模型分析

工程整治后，管網(wǎng)按照5年一遇重現(xiàn)期建設(shè)，對南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)進行50年一遇內(nèi)澇模擬分析，根據(jù)模型模擬結(jié)果，在寶南路橋涵抬高1.0m邊界條件下，橋涵范圍內(nèi)未出現(xiàn)積水時間超過30min，積水深度超過0.27m的情況，按5年一遇標準實施雨水管后，根據(jù)內(nèi)澇災(zāi)害標準，該點為積水點。模型成果如圖3所示，淹沒深度統(tǒng)計見表2。

圖3 治理后模型分析(P=2%)

表2 治理后淹沒深度統(tǒng)計表(P=2%)

3.4.3內(nèi)澇點積水曲線分析

如圖4—5所示，通過對比分析內(nèi)澇點處積水過程線，按照整治方案實施后，南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)惠鹽高速橋洞內(nèi)澇點區(qū)域降雨期間積水情況得到顯著改善，有效縮短暴雨積澇造成的地面積水時間以及減少地面積水深度。地面積水起始時間也較治理前有所延后，能有限緩解交通及出行狀況。

圖4 治理前模型積水曲線

圖5 治理后模型積水曲線

3.4.4內(nèi)澇點積水管網(wǎng)水位模擬

由圖6可知，南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)南北分治，改擴建雨水管渠后，可增加內(nèi)澇區(qū)域雨水收集轉(zhuǎn)輸能力，按50年一遇內(nèi)澇校核管渠時，未出現(xiàn)管道頂托及路面溢流現(xiàn)象。

圖6 積水點檢查井內(nèi)水位運行情況模擬

4 結(jié)論

基于對南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)內(nèi)澇積水原因進行理論分析和運用SWMM模型對片區(qū)管網(wǎng)及內(nèi)澇情況進行模擬計算，可知在50年一遇的重現(xiàn)期下，當南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)惠鹽高速橋洞地面標高豎向抬高1.0m邊界條件下，按照提供的方案實施后，橋涵范圍內(nèi)未出現(xiàn)積水時間超過30min，積水深度超過0.27m的情況，工程措施能有效消除內(nèi)澇風(fēng)險，減輕內(nèi)澇帶來的損失。

本文通過對南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)內(nèi)澇點形成原因、治理措施、模型模擬等要素進行了相關(guān)解讀，并提出了相應(yīng)的解決對策和分析手段，為后續(xù)城市內(nèi)澇整治工作者提供了一個指導(dǎo)思路及整治手段，同時理論模擬分析后續(xù)仍需要通過工程實踐加以驗證，并進行相應(yīng)完善。