新基河系統(tǒng)內(nèi)澇整治方案探究

陳鎮(zhèn)杰

(東莞市水務(wù)局(東莞市運河治理中心)，廣東 東莞 523000)

1 問題的提出

近年來，隨著東莞市經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，新基河排水防澇短板問題日益突出。新基河位于廣東省東莞市，屬于東引運河左岸一級支流，其發(fā)源于東城牛山，經(jīng)南城西平，橫穿東莞大道、宏圖路、莞太路，于南城步行街西末端匯入東引運河。新基河河道總長10.03 km，流域面積18.70 km2，上游建有西平水庫，水庫集雨面積6.84 km2，水庫以下河道加權(quán)比降為2.8‰。

流域范圍內(nèi)現(xiàn)狀有三處易澇點，分別位于環(huán)城路雅園橋底、綠色路世紀(jì)城路段、城市風(fēng)景街，其中，城市風(fēng)景街內(nèi)澇情況尤為嚴(yán)重，最嚴(yán)重時積水深度可達(dá)1.2 m，積水范圍達(dá)0.15 hm2，給周邊居民的生命及財產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅[1]。經(jīng)分析內(nèi)澇成因主要為：(1)新基河流域未進(jìn)行整體系統(tǒng)性排水防澇規(guī)劃建設(shè)，導(dǎo)致新基河流域內(nèi)排水防澇設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)參差不齊，尤其是末端加蓋的暗涵斷面尺寸不一，局部形成過洪瓶頸，嚴(yán)重影響系統(tǒng)排水。(2)新基河雨水分區(qū)為西平水庫溢洪道至運河區(qū)間匯水范圍，區(qū)內(nèi)道路雖已基本覆蓋雨水管網(wǎng)，但雨水管網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，局部低洼區(qū)域自排能力不足，極易引起內(nèi)澇。

為提高新基河系統(tǒng)防洪排澇能力，保障人民生命財產(chǎn)安全，亟須開展新基河流域系統(tǒng)性內(nèi)澇整治。本文基于分流理念重新劃定流域內(nèi)匯水分區(qū)，通過新建分流管涵來有效削減洪峰流量，解決內(nèi)澇問題，從而滿足區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展需求。該項目的實施，可為我國城市內(nèi)澇整治提供一定的借鑒經(jīng)驗。

2 內(nèi)澇整治方案論證

2.1 系統(tǒng)排洪流量確定和解決思路

按市政暴雨重現(xiàn)期5 a標(biāo)準(zhǔn)疊加西平水庫100 a一遇泄洪流量52.2 m3/s后，新基河總的泄洪負(fù)荷為243.11 m3/s。采用水力模型法模擬在100年一遇下游水位(CBD中心公園段)、上游西平水庫設(shè)計最大泄洪以及同頻率降雨的情況下，新基河河口洪峰流量約為204.8 m3/s。經(jīng)水力計算，目前新基河排澇系統(tǒng)最明顯的瓶頸是末端宏圖路～運河段，該河段為加蓋暗涵，排水能力較弱(過流能力為129.8 m3/s)，仍有75.0 m3/s的流量缺口。為徹底解決內(nèi)澇問題，結(jié)合新基河流域已高度城鎮(zhèn)化的現(xiàn)狀，本研究提出分流整治方案，即通過新建分流排水通道解決排水流量缺口問題，以改善流域現(xiàn)狀排水狀況。

2.2 整治方案對比分析

整治方案以新建泄洪量75 m3/s的分流通道為主要內(nèi)容，并綜合考慮項目可實施性、工程造價、對周邊居民影響等因素，提出以下3個方案進(jìn)行對比分析：(1)方案一(擴(kuò)寬現(xiàn)狀暗渠)：保持現(xiàn)有渠道的走向，將瓶頸暗涵段擴(kuò)寬8～10 m。(2)方案二(沿宏圖路、廣彩路、莞太路、環(huán)城路走向新建分流箱涵)：考慮拓寬現(xiàn)狀暗渠施工難度較大，在暗渠上游的石竹新花園處開始分流，此處的河道斷面為2孔7.0 m×3.5 m箱涵，新建分流箱涵后將澇水沿著宏圖路、廣彩路、莞太路、環(huán)城路，最終引入周溪水陂涌。(3)方案三(沿東莞大道、廣彩路、莞太路、環(huán)城路走向新建分流箱涵)：在東莞大道北側(cè)中心湖公園內(nèi)的新基河明渠處進(jìn)行分流，然后，沿著東莞大道、廣彩路、莞太路、環(huán)城路新建分流管涵，最終澇水進(jìn)入周溪水陂涌。不同方案優(yōu)缺點對比如表1。通過綜合比選后，確定方案三為推薦方案。

表1 內(nèi)澇整治方案對比

2.3 分流規(guī)模論證

新建分流管涵后，新基河流域雨水分區(qū)基本維持不變，流域內(nèi)現(xiàn)狀排水管渠仍排入新基河。分流點上游的排水系統(tǒng)收集流域雨水后，于分流點分為兩個支流：支流一為新建的分流管涵，分流通道設(shè)計泄洪能力為75.0 m3/s(箱涵匯水進(jìn)入周溪水陂涌，該河涌出口處運河P=1%洪水位為3.44 m(85高程)；支流二(即原新基河)為原有的泄洪主通道，當(dāng)雨量較大時，河道泄洪量會超出分流通道泄洪能力，超出的雨水量將通過支流二排入運河，其設(shè)計泄洪能力約為129.8 m3/s，該通道出口處運河P=1%洪水位為3.52 m(85高程)。分流口下游排水系統(tǒng)維持不變，現(xiàn)狀排水管渠接入新基河主通道，最終匯入運河。

3 工程方案設(shè)計

3.1 工程建設(shè)內(nèi)容

新建分流管涵規(guī)模為2根D4000鋼筋混凝土管,2孔B×H5.0m×3.5 m箱涵，分流能力為75.0 m3/s。具體內(nèi)容為：(1)新建分流管涵與新基河的接水口。(2)沿東莞大道敷設(shè)2根D4000鋼筋混凝土管，單根管長274 m；沿廣彩路敷設(shè)2根D4000鋼筋混凝土管，單根管長1529 m；敷設(shè)B×H=5.0 m×3.5 m箱涵，箱涵長141 m；沿莞太路敷設(shè)2孔B×H=5.0 m×3.5 m箱涵，箱涵總長555 m；沿環(huán)城路輔道敷設(shè)2孔B×H=5.0 m×3.5 m箱涵，箱涵接入位于南城中學(xué)內(nèi)預(yù)留的接口，箱涵長324 m。(3)改建環(huán)城西路接入周溪水陂涌的現(xiàn)狀5.0 m×3.5 m箱涵(南城中學(xué)校內(nèi)段)，直接沿著環(huán)城西路接入水陂涌明渠，改建箱涵長180 m。(4)沿莞太路敷設(shè)D1650鋼筋混凝土管，管長190 m，引環(huán)城西路-莞太路橋底澇水排入新建分流管涵。

3.2 工藝設(shè)計

3.2.1 分流管涵接水口設(shè)計

分流口擬建在位于新基河?xùn)|莞大道過路箱涵段北側(cè)自然明渠處，分流口部分位于CBD中心公園內(nèi)，部分位于東莞大道北側(cè)綠化帶。分流口設(shè)置可調(diào)鋼壩，其位于中心公園景觀臺下方，用于調(diào)節(jié)主通道與分流通道的過流量。旱季時,可根據(jù)中心公園景觀水體對水量、水質(zhì)的要求,靈活調(diào)節(jié)鋼壩高度，合理分配新基河上游來水在主通道與分流通道的流量比例；雨季時,則完全打開鋼壩，確保雙通道暢通，通過自然水頭差完成流量分配，從而滿足系統(tǒng)防洪排澇要求。

3.2.2 分流管涵設(shè)計

擬在東莞大道北側(cè)中心公園內(nèi)敷設(shè)2根D4000分流管道，管道埋深8.34～11.56 m，采用頂管施工方式。中心公園以外管段位于商務(wù)區(qū)地塊規(guī)劃綠化帶下，現(xiàn)狀為空地。由于東莞大道車行道和輔道下為地鐵R2一級控制區(qū)，為避免對地鐵正常運行造成影響，分流口處頂管接收井設(shè)置在新基河?xùn)|莞大道過路箱涵西側(cè)出口最南線南側(cè)。

擬在廣彩路南段(東莞大道至南城社區(qū)衛(wèi)生站)采用2根D4000鋼筋混凝土管道，由于新建分流管埋深約12.75～16.65 m，覆土深8.45～12.35 m，因此，采用頂管施工。廣彩路北段(南城社區(qū)衛(wèi)生站至莞太路)地勢較低，設(shè)計分流通道覆土相對南段較淺，擬采用開挖方式建設(shè)兩孔箱涵，并以灌注樁進(jìn)行臨時支護(hù)。

分流管涵出廣彩路進(jìn)入莞太路后，由于莞太路兩側(cè)非機(jī)動車道下現(xiàn)狀管線繁多，新建分流箱涵設(shè)置在機(jī)動車道下。此段分流箱涵與莞惠地鐵在平面上存在交疊，交疊的長度約555 m。莞惠城際在此段埋深為28.0～36.0 m，箱涵底部與莞惠城際頂部的凈距為14.44～26.08 m。通過進(jìn)行抗浮、抗?jié)B設(shè)計，可最大程度減小對地鐵運行的影響。

莞太路段分流箱涵沿環(huán)城路的輔道轉(zhuǎn)彎，通過輔道進(jìn)入南城中學(xué)，與校內(nèi)周溪水陂涌預(yù)留的接口相接。環(huán)城路段分流箱涵埋深4.00～6.98 m。環(huán)城路西側(cè)的袁屋邊片區(qū)有雨水通過環(huán)城路箱涵進(jìn)入周溪水陂涌，環(huán)城路現(xiàn)狀排水箱涵線路與新基河設(shè)計分流箱涵線路重合，需將此現(xiàn)狀箱涵改線，從而保證新基河分流箱涵的順利實施?，F(xiàn)狀箱涵尺寸可滿足匯水分區(qū)5年一遇降雨量要求，改建箱涵尺寸按現(xiàn)狀B×H=5.0 m×3.5 m實施，沿環(huán)城路輔路敷設(shè)，斜穿育才橫路后接入周溪水陂涌，改建箱涵長約180 m。

3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.3.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

工程結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年，建(構(gòu))筑物結(jié)構(gòu)安全等級為二級。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011—2010)[2]劃分，擬建場地抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度為0.05 g，場地設(shè)計特征周期值為0.35 s。場地類別為Ⅱ類，場地土類型為中軟土～中硬土。

3.3.2 頂管結(jié)構(gòu)設(shè)計

目前，頂管法施工技術(shù)已比較成熟，不僅對現(xiàn)有道路、毗鄰建筑物及管線等影響較小，同時，土方開挖、回填量亦較少[3]。東莞大道及廣彩路2根D4000鋼筋混凝土管道埋深較大，故采用頂管施工方案。沿線頂管所處土層為砂質(zhì)黏性土，該土層工程性質(zhì)較好，中繼間考慮約100 m間距設(shè)置一個。

為滿足雙排平行頂管施工的工作面，經(jīng)過核算，考慮設(shè)置D20m圓形頂管工作井1個(壁厚1.4 m，井筒深度12.0 m，井高17 m)，10 m×14 m(長×寬)矩形頂管工作井2個，8 m×14 m(長×寬)矩形頂管接收井3個。由于市區(qū)內(nèi)道路狹窄且交通繁忙，應(yīng)盡量減少施工占道，選擇較空曠且交通量小的地方布置頂管井，以減小對道路交通的影響和路面恢復(fù)工程量。

3.3.3 箱涵基坑支護(hù)設(shè)計

為了保證箱涵安全施工，必須采取科學(xué)合理的基坑支護(hù)措施[4]。新建分流箱涵修建在已建道路下，施工時，必須考慮盡可能減少對現(xiàn)有道路的破壞，并避免損壞現(xiàn)有道路下已埋設(shè)的各種管線設(shè)施(必要時應(yīng)采取有效的保護(hù)措施)；同時，須考慮臨街房屋的安全和盡可能減少對周圍環(huán)境、居民生活、道路交通的影響。城市區(qū)基坑支護(hù)常見措施有3種方案[5]，對比如表2。

表2 箱涵基坑支護(hù)對比情況

續(xù)表2

圖1 新基河洪峰分流后水面線

圖2 分流箱涵水面線

4 內(nèi)澇整治效果分析

新基河在上游實施分流工程后，百年一遇水面線如圖1。工程實施后，與現(xiàn)狀情況相比，新基河分流斷面以下水面線大幅下降，尤其是國際商務(wù)區(qū)上游最高水位約6.85 m，低于規(guī)劃控制水位(7.20 m)。分流箱涵水面線，如圖2，始終低于涵內(nèi)頂線，說明箱涵的過流能力充足，其最大水位為起點水位(約6.85 m)。在圓管與矩形箱涵連接處，因過流能力增加，水面線與上游相比有所下降。工程實踐表明，實施分流工程后，能分擔(dān)新基河上游洪峰流量約75 m3/s，有效地保障了流域內(nèi)水安全。

5 結(jié) 論

(1)按市政暴雨重現(xiàn)期5年標(biāo)準(zhǔn)疊加100年一遇下游水位(CBD中心公園段)、上游西平水庫設(shè)計最大泄洪后，經(jīng)水力計算，新建設(shè)計規(guī)模為75 m3/s 的分流通道可有效改善新基河流域排水狀況。

(2)分流工程僅解決了市政暴雨重現(xiàn)期5 a標(biāo)準(zhǔn)下該流域的內(nèi)澇積水問題，若要達(dá)到內(nèi)澇防治50年一遇標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)仍需通過海綿城市、調(diào)蓄工程、河道揭蓋復(fù)明、堤防提升、強(qiáng)排設(shè)施建設(shè)等綜合措施予以解決。

(3)內(nèi)澇問題整治需監(jiān)管并行，除了新建排水設(shè)施之外，建議權(quán)屬部門應(yīng)加強(qiáng)設(shè)施管理維護(hù)，并對現(xiàn)有河道進(jìn)行保護(hù)，避免人為因素減小河道斷面，造成新的行洪瓶頸。