大灣區(qū)城市易澇點(diǎn)成因分析及工程整治研究

陳楚喬

(東莞市水務(wù)局，廣東 東莞 523000)

1 工程概況

東莞市位于廣東省中南部、珠江入?？跂|側(cè)，東江下游的珠江三角洲，東與惠州市惠陽區(qū)接壤，北與廣州市黃埔區(qū)和增城區(qū)、惠州市博羅縣隔江為鄰，西臨珠江出口獅子洋，南與深圳市寶安區(qū)相連。黃江鎮(zhèn)位于東莞市東南部，地處東經(jīng)113°82′，北緯23°02′，東鄰樟木頭鎮(zhèn)，南與塘廈鎮(zhèn)接壤，西與大朗鎮(zhèn)隔岸相望，北與常平鎮(zhèn)相接。黃江鎮(zhèn)板湖河防洪標(biāo)準(zhǔn)為20～50年一遇，聚富路易澇點(diǎn)匯水面積為12.19 km2，防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。工程主要建設(shè)內(nèi)容為建設(shè)箱涵2515 m，以聚富路與板湖路交叉口處作為起點(diǎn)，沿板湖路向南方向新建一條箱涵(1號箱涵4.0 m×3.0 m，長925 m)，終點(diǎn)至板湖大道與東進(jìn)路(莞樟路)交叉口處；以1號箱涵終點(diǎn)作為起點(diǎn)，沿東進(jìn)路(莞樟路)向西方向新建一條箱涵(2號箱涵7.0 m×4.0 m，長1110 m)，終點(diǎn)至東進(jìn)路(莞樟路)與公常路交叉口處；以2號箱涵終點(diǎn)作為起點(diǎn)，沿公常路向南方向新建一條主箱涵(3號箱涵5.0 m×4.0 m×2孔，長295 m)，和河涌交匯口處設(shè)置兩處三通；現(xiàn)狀河道改造為箱涵(185 m)。項(xiàng)目建設(shè)總投資22 792.26萬元。項(xiàng)目實(shí)施后，解決黃江鎮(zhèn)聚富路易澇點(diǎn)現(xiàn)狀問題，具有良好的社會效益[1]。

2 易澇點(diǎn)成因分析

2.1 排水現(xiàn)狀

黃江鎮(zhèn)排水體制是雨污合流制，鎮(zhèn)中心區(qū)排水系統(tǒng)較完善，共建成排水管渠道及邊溝總長度226.64 km，管徑Φ300～1500 mm，較寬路段為雙側(cè)敷設(shè)，基本為混凝土管，鎮(zhèn)區(qū)排水管網(wǎng)絕大部分為雨污合流，同一片區(qū)內(nèi)，市政管道部分采用合流，部分采用分流。黃江鎮(zhèn)原雨水污水排放主要通過合流管渠就近排入河流涌溝，在各大小河涌上分布有眾多排污口，截污即將排污口處的合流污水通過管道系統(tǒng)收集(部分經(jīng)污水提升泵站)送至污水處理廠，截污主干管網(wǎng)已基本建成并部分投入使用。截污主干管總長度約29.1 km，管徑在DN300～1500 mm之間，管道埋深在1.5～10.9 m 之間。項(xiàng)目包括污水提升泵站1座，截流井25座，過河倒虹吸管7處。

2.2 易澇點(diǎn)排水量計(jì)算

根據(jù)黃江鎮(zhèn)聚富路易澇點(diǎn)現(xiàn)狀分析，易澇點(diǎn)匯水區(qū)域較小時(shí)，雨水通道均為管渠，管渠城市排水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)采用暴雨強(qiáng)度公式法[1]。

城市排水標(biāo)準(zhǔn)常用流量根據(jù)廣東省東莞市暴雨強(qiáng)度公式查算表計(jì)算，其中，東莞市的暴雨強(qiáng)度見式(1)：

(1)

式中：q為設(shè)計(jì)流量，l/(s·hm2)；P為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，取3～5 a；t為降雨歷時(shí)，t=t1+t2；t1為地面集水時(shí)間，取10～15 min；t2為管內(nèi)流行時(shí)間，min。

(2)徑流系數(shù)。徑流量與降雨量的比值稱為徑流系數(shù)ψ[2]，其值小于1。本工程易澇點(diǎn)所屬片區(qū)為城市中心城區(qū)，一般區(qū)域綜合徑流系數(shù)0.6，見式(2)。

ψav=∑Fi·ψi/F

(2)

式中：Fi為匯水面積上各類地面的面積，m2；ψi為相應(yīng)于各類地面的徑流系數(shù)；F為全部匯水面積，m2。

(3)防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)常用流量計(jì)算。防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)常用流量根據(jù)廣東省洪峰流量經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，如式(3)[3]：

QP=C×H24p×F0.84

(3)

式中:Qp為設(shè)計(jì)洪峰流量，m3/s；C為系數(shù)，取值見表1；H24p為24 h設(shè)計(jì)面暴雨；F為集雨面積，km2。

表1 廣東省洪峰流量經(jīng)驗(yàn)公式C值系數(shù)取值

黃江鎮(zhèn)聚富路易澇點(diǎn)整治主要整治對象為板湖河。由于黃江鎮(zhèn)沒有實(shí)測洪水資料，設(shè)計(jì)洪水主要依據(jù)設(shè)計(jì)暴雨來推求。各斷面設(shè)計(jì)洪水根據(jù)集雨面積、下墊面情況和計(jì)算方法的適用性合理選用，計(jì)算采用《水文水利分析計(jì)算繪圖軟件系統(tǒng)》軟件進(jìn)行。根據(jù)板湖河20年一遇入流過程、河道水位蓄量關(guān)系及泵站的特征水位，采用蓄排澇法計(jì)算20年一遇板湖河排站抽排流量，表明板湖河整個(gè)片區(qū)總排澇量為108 m3/s，排站設(shè)計(jì)排澇量為108 m3/s。水閘底高程取2.45 m，排站起排水位為6.5 m，最高控制水位7.0 m，最低控制水位5.6 m。

2.3 易澇點(diǎn)成因分析

(1)系統(tǒng)排水能力不足。排水干管、渠及現(xiàn)狀河道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，斷面偏小，水力條件差，而且有部分建筑工地泥沙、垃圾直接排入，致使渠道堵塞，積水現(xiàn)象較嚴(yán)重。同時(shí)板湖路地勢較低，雨水匯集迅速，板湖河部分?jǐn)嗝孢^流能力不足。

(2)城市開發(fā)建設(shè)侵占河道行洪區(qū)域嚴(yán)重。黃江鎮(zhèn)原水利工程大多圍繞著農(nóng)業(yè)灌溉需要建設(shè)，灌溉渠道轉(zhuǎn)變?yōu)榕藕榍篮?，受渠寬、渠深和原線路限制，排水困難。河道經(jīng)棕櫚泉小區(qū)段被私改為4個(gè)直角轉(zhuǎn)彎處，行洪斷面縮小近一半；沿江路商業(yè)街暗涵下有4排支撐樁，對行洪有較大的阻水影響。

(3)受下游梅塘水頂托的影響。板湖河的排泄出口是梅塘河，梅塘水20年一遇的設(shè)計(jì)水位是8.67 m，板湖河上游聚富路段地面高程10.50 m，渠底高程只有7.00 m，僅靠河道自由出流泄洪易受梅塘水頂托的影響，導(dǎo)致泄洪不暢。

3 工程整治方案

3.1 排水體制

目前，城市排水采用的排水體制主要有截流合流制、完全分流制以及混流制三種類型。根據(jù)黃江鎮(zhèn)實(shí)際情況，規(guī)劃排水體制原則上采用分流制，新建污水收集系統(tǒng)。結(jié)合現(xiàn)狀情況及改造難度，現(xiàn)狀合流制管渠設(shè)計(jì)為雨水管渠保留和改造，恢復(fù)河溝原來的防洪排澇功能；新建、擴(kuò)建地區(qū)和舊城改造地區(qū)和工業(yè)區(qū)采用分流制；舊城區(qū)、舊農(nóng)村居民點(diǎn)規(guī)劃期仍為合流制，隨舊城區(qū)改建，逐步改造為分流制，2020年采用30%合流制和70%分流制的混流系統(tǒng)；遠(yuǎn)期2025年實(shí)現(xiàn)分流制比例90%，遠(yuǎn)景進(jìn)一步提高分流制比例[4]。

3.2 工程方案設(shè)計(jì)

城市化設(shè)施建設(shè)導(dǎo)致植被破壞、水土流失、不透水面增加等嚴(yán)重問題，因此，回歸水生態(tài)系統(tǒng)的“海綿城市”才是解決城市內(nèi)澇的最終出路。我國“海綿城市”建設(shè)技術(shù)路線為“滲、滯、蓄、凈、用、排”。黃江鎮(zhèn)聚福路易澇點(diǎn)位于板湖河區(qū)域，板湖河周邊經(jīng)過不斷的開發(fā)后，地面下滲、周邊調(diào)蓄及河道的排洪功能全部減弱或消失，工程整治加大海綿城市“排”功能，改善易澇點(diǎn)排澇能力。根據(jù)聚富路易澇點(diǎn)現(xiàn)狀，內(nèi)澇整治設(shè)計(jì)考慮充分利用原板湖河的過流能力，對環(huán)城路三岔口以東、聚富路以南方向的現(xiàn)狀河道阻水口進(jìn)行改造，使其與兩側(cè)現(xiàn)狀河道平滑順接，以聚富路與板湖路交叉口處為起點(diǎn)沿板湖路向南方向新建一條箱涵，在板湖河與梅塘水交叉處新建排站等措施進(jìn)行分流，利用現(xiàn)狀的條件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量減少拆遷量，降低工程投資。通過三種工程整治方案比較(見表2)可知，方案一雖然對公路有一定影響，但投資小，綜合影響最小。因此，選擇工程方案一作為整治方案[5]。

表2 聚富路易澇點(diǎn)工程方案整治對比情況

3.3 實(shí)施后水面線復(fù)核

根據(jù)計(jì)算成果，板湖河整個(gè)片區(qū)總排澇量為108m3/s，排站設(shè)計(jì)排澇量為108m3/s。工程建成后新建箱涵與現(xiàn)有河道共同承擔(dān)區(qū)域的排澇任務(wù)。根據(jù)建閘后水面線的計(jì)算成果顯示，見圖1，板湖河20年一遇的設(shè)計(jì)水位均不超過渠頂高程，降低了梅塘水對板湖河的頂托影響。整治后，板湖河設(shè)計(jì)水位最高水位9.44 m，易澇點(diǎn)處地面最低高程10.50 m，水面線位于實(shí)際地面高程下1.06～4.71 m，滿足排澇需要。

圖1 整治后板湖河(建閘后)水力坡降線

4 結(jié) 語

黃江鎮(zhèn)聚富路易澇點(diǎn)成因主要為系統(tǒng)排水能力不足，城市開發(fā)建設(shè)侵占河道行洪區(qū)域嚴(yán)重，受下游梅塘水頂托的影響，排澇能力降低，導(dǎo)致形成內(nèi)澇；整治后，板湖河設(shè)計(jì)水位最高水位9.44 m，易澇點(diǎn)處地面最低高程10.50 m，水面線位于實(shí)際地面高程下1.06～4.71 m，滿足排澇需要。