中山市二環(huán)快速路東段排水方案分析

陳志鋒

（中山火炬高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)水利所,廣東 中山 528400）

近年來,中山市面臨產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型,道路建設(shè)滯后是造成經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度緩慢的重要原因之一。為適應(yīng)中山市城市發(fā)展,完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu),滿足城市快速交通需求的追切需要,促進(jìn)中山市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,中山市二環(huán)快速路東段工程作為市重點(diǎn)項(xiàng)目迅速推進(jìn)開來,并將于今年完工通車。

江尾頭村排澇區(qū)范圍內(nèi)人口密集、民房等建筑物眾多,每逢暴雨極易造成澇災(zāi),且澇災(zāi)損失逐年加劇,已嚴(yán)重影響了圍內(nèi)居民的生產(chǎn)生活。為提升區(qū)域排澇能力,火炬開發(fā)區(qū)在江尾頭涌與小隱涌交匯處建設(shè)江尾頭泵站。

根據(jù)《中山火炬高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)水利規(guī)劃》（2016～2020）（以下稱水利規(guī)劃）,江尾頭涌行洪能力不足,江尾頭東部規(guī)劃新開一條500 m長的河涌。原東二環(huán)設(shè)計(jì)方案中,考慮結(jié)合新開河涌排水,見圖1。然而,新開河涌推進(jìn)時(shí),涉及土地權(quán)屬人不同意征收其土地,導(dǎo)致規(guī)劃河涌無法實(shí)施,因此,二環(huán)快速路東段沿線雨水管道出口需另尋方案。

圖 1 區(qū)域位置示意圖

介于上述現(xiàn)狀,距離道路最近的江尾頭涌在位置上成為最適合接納二環(huán)快速路東段雨水的流道。但該方案可能增大原江尾頭涌集雨面積,排水方案需進(jìn)一步探討。

1 江尾頭涌概況

江尾頭涌屬小隱涌一級(jí)支流,地處小隱涌上游左岸,其干流河長約3.2 km,流向自西向東,下游于江尾頭村附近匯入小隱涌。小隱涌流域洪水均由暴雨產(chǎn)生,火炬開發(fā)區(qū)位于中心城區(qū)的東部,面臨珠江口,受熱帶季風(fēng)氣候影響,其降雨量多,強(qiáng)度大。

根據(jù)水利規(guī)劃,江尾頭涌圍內(nèi)河道設(shè)計(jì)洪水位為2.16 m。然而江尾頭村土地權(quán)屬情況復(fù)雜,居民臨河而居,江尾頭涌暫無條件按規(guī)劃實(shí)施建設(shè),現(xiàn)狀江尾頭地面高程多在1.2 m～1.8 m之間,平均河寬約10 m。為緩解區(qū)域內(nèi)澇,當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)部門在江尾頭涌出口建有江尾頭泵站。泵站工程規(guī)模為?。?）型,工程等別為Ⅳ,泵站設(shè)計(jì)排澇流量為2.4 m3/s,同時(shí)包含排澇流量為20.06 m3/s的水閘。江尾頭涌匯水范圍示意圖見圖2。

圖2 江尾頭涌匯水范圍示意圖

2 二環(huán)快速路東段江尾頭段周邊管網(wǎng)規(guī)劃

《中山市城市排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃》（2015.12）確定中山市主城區(qū)的排澇標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)于中山市中心的石岐區(qū)、東區(qū)、南區(qū)、西區(qū)及火炬區(qū),采用30 年一遇24 小時(shí)設(shè)計(jì)暴雨不致災(zāi)的標(biāo)準(zhǔn)。

規(guī)劃針對(duì)雨水管渠、泵站及附屬設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：新建地區(qū)的雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期按3 年一遇。主城區(qū)的重要地區(qū)諸如重要干道（含交通樞紐）、重要地區(qū)（學(xué)校、醫(yī)院、行政中心和商業(yè)聚集區(qū)等）的雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期按5年一遇,立體交叉道路、地下通道和下沉式廣場的雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期按20 年一遇。江尾頭涌片區(qū)現(xiàn)狀及規(guī)劃管網(wǎng)見圖3。

圖3 江尾頭涌片區(qū)現(xiàn)狀及規(guī)劃管網(wǎng)圖

3 水文分析

本項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)無水文站點(diǎn),項(xiàng)目附近有大環(huán)泵站水位站,小隱涌出橫門水道處有橫門水文站。大環(huán)水位站為大環(huán)泵站專用水位遙測站,有2012 年至今的水位資料,該站位于江尾頭涌河口下游約70 m處。橫門水文站為國家級(jí)水文站,其成果可靠。

3.1 江尾頭涌洪水計(jì)算

根據(jù)依據(jù)上述站點(diǎn)資料,計(jì)算江尾頭設(shè)計(jì)洪水。為了能準(zhǔn)確地反映洪水的真實(shí)性,設(shè)計(jì)洪水采用“多種方法,綜合分析,合理取值”的原則,以2003 年版《廣東省暴雨徑流查算圖表》及《廣東省水文圖集》為基礎(chǔ),采用“綜合單位線法”“廣東省推理公式”“廣東省經(jīng)驗(yàn)公式”等三種方法計(jì)算[1-2]。計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 江尾頭涌設(shè)計(jì)洪水成果表

本次計(jì)算,單位線法計(jì)算成果偏大,偏安全考慮,采用單位線法計(jì)算成果。20%、10%、5%設(shè)計(jì)頻率下的洪峰模數(shù)分別為 8.3 m3/（s·km2）、11.0 m3/（s·km2）、13.6 m3/（s·km2）,符合當(dāng)?shù)匦×饔蚝榉迥?shù)5 m3/（s·km2）～20 m3/（s·km2）的范圍,計(jì)算成果較為合理。推算江尾頭涌出口各頻率設(shè)計(jì)流量過程線見圖4。

圖 4 江尾頭涌出口各頻率設(shè)計(jì)流量過程線

3.2 二環(huán)快速路東段工程新增雨水管設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

根據(jù)二環(huán)快速路東段工程雨水管布線設(shè)計(jì)圖,本次擬接入規(guī)劃江尾頭新開涌的雨水管主要負(fù)責(zé)明珠路-逸怡路到現(xiàn)狀江尾頭出口段周邊地塊的排水,雨水管網(wǎng)排水方向示意見圖5。

圖5 二環(huán)快速路東段工程主線局部雨水排水方向示意圖

根據(jù)二環(huán)快速路東段工程雨水管布線設(shè)計(jì)圖,并結(jié)合工程周邊地塊《中山市城市排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃（2020-2035）修編》中的排水管網(wǎng)圖,圈畫本次擬新增雨水管網(wǎng)的匯水范圍,本次新增雨水管網(wǎng)的匯水面積為0.47 km2,匯水范圍見圖6。

圖6 新增管道匯水范圍示意圖

新增管道洪水從水利及市政標(biāo)準(zhǔn)兩方面考慮,水利排澇設(shè)計(jì)流量計(jì)算方法采用廣東省經(jīng)驗(yàn)公式,城市市政排水流量采用中山市暴雨強(qiáng)度公式（五桂山以北）。

計(jì)算市政3年一遇排水標(biāo)準(zhǔn)（8.75 m3/s）計(jì)算成果比水利30 年一遇排澇標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算成果（8.12 m3/s）稍大,參考《市政短歷時(shí)暴雨與水利24 h暴雨重現(xiàn)期探討》《市政排水與水利排澇關(guān)系探索》等相關(guān)文獻(xiàn),水利排澇重現(xiàn)期與市政排水重現(xiàn)期存在著約5～10 倍的關(guān)系,本次計(jì)算成果也是合理的。根據(jù)《中山市城市排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃》,新建地區(qū)的雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期按p=3年考慮,綜合考慮,本次新增雨水管的設(shè)計(jì)洪水采用市政3 年一遇標(biāo)準(zhǔn)下的計(jì)算流量,為8.75 m3/s。

3.3 設(shè)計(jì)水位

由于江尾頭涌、小隱涌位于河網(wǎng)區(qū),其水位難以確定,為確切反映江尾頭涌、小隱涌水位情況,本次江尾頭涌、小隱涌現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)水位采用水利規(guī)劃河網(wǎng)模型計(jì)算成果。

在現(xiàn)狀工況下考慮兩種計(jì)算工況,分別為30 年一遇洪水遭遇外江多年平均高潮水位1.364 m（自排工況）、20 年一遇洪水遭遇外江相應(yīng)日5年一遇潮水位2.244 m（電排工況）,并分別進(jìn)行水利計(jì)算?，F(xiàn)狀河涌水面線成果見表2,河涌斷面示意圖見圖7。

表2 現(xiàn)狀河涌水面線成果表 單位：m

圖 7 河涌樁號(hào)位置示意圖

根據(jù)火炬區(qū)總體規(guī)劃,遠(yuǎn)期該片區(qū)開發(fā)建設(shè)地坪抬高,規(guī)劃區(qū)最低地面高程按 3.644 m 計(jì)?？紤]到老城區(qū)人口相對(duì)密集,近期地面抬高可能性不大所以本次規(guī)劃考慮兩種組合。

組合一：現(xiàn)狀地面高程+規(guī)劃水利設(shè)施。本組合主要考慮火炬區(qū)近期地面抬高難度較大,部分低洼地受澇,洪水計(jì)算時(shí)洪水不能全部歸槽；本組合可分析,水利設(shè)施規(guī)劃建設(shè)后,近期地面不抬高的情況下河涌水位及城區(qū)受澇情況,可為近期工程實(shí)施提供參考依據(jù)。設(shè)計(jì)工況分別為 30 年一遇洪水遭遇外江多年平均高潮水位 1.364 m（自排工況）、20 年一遇洪水遭遇外江相應(yīng)日 5 年一遇潮水位 2.244 m（電排工況）,并分別進(jìn)行水利計(jì)算。規(guī)劃河涌水面線見表3。

表3 規(guī)劃河涌水面線成果表 單位：m

4 方案提出及規(guī)模分析論證

由于二環(huán)快速路東段工程的逸仙路段施工在即,急需其配套的雨水管排水出路問題,本次方案提出考慮在滿足江尾頭涌及小隱涌防洪排澇的基本功能外,結(jié)合現(xiàn)狀管網(wǎng)情況、實(shí)施可操作性以及河道周邊土地利用情況,提出中山市二環(huán)快速路東段配套雨水管排水出路方案。雨水管接入方案共三條走線,其中方案一接入到江尾頭涌,方案二、三線位接入到小隱涌。方案示意圖見圖8。

圖8 方案示意圖

江尾頭涌出口新建了規(guī)模為2.4 m3/s的排澇泵站,經(jīng)調(diào)查了解,在雨季時(shí),江尾頭涌經(jīng)常受小隱涌頂托影響難以實(shí)現(xiàn)自排,為防止外江河水倒灌,江尾頭涌以關(guān)閘泵排方式實(shí)現(xiàn)排澇。由于水利規(guī)劃編制時(shí),將小隱片區(qū)的河道按河網(wǎng)考慮,并不考慮小隱涌對(duì)江尾頭涌的頂托作用,且未考慮江尾頭涌泵站的排澇作用,本次需重新復(fù)核江尾頭涌在受外江高水位頂托時(shí)的排澇能力,并以此評(píng)估雨水排水出路接入到江尾頭涌帶來的影響。

4.1 方案一分析

江尾頭涌出口新建了規(guī)模為2.4 m3/s 的排澇泵站,經(jīng)調(diào)查了解,在雨季時(shí),江尾頭涌經(jīng)常受小隱涌頂托影響難以實(shí)現(xiàn)自排,為防止外江河水倒灌,江尾頭涌以關(guān)閘泵排方式實(shí)現(xiàn)排澇。因水利規(guī)劃按小隱涌流域河網(wǎng)統(tǒng)籌計(jì)算,為單獨(dú)考慮小隱涌對(duì)江尾頭涌的頂托及江尾頭泵站作用,因此本次需重新復(fù)核江尾頭涌在受外江高水位頂托時(shí)的排澇能力,并以此評(píng)估雨水排水出路接入到江尾頭涌帶來的影響。本次需判斷江尾頭涌匯水范圍內(nèi)遭遇等級(jí)不高的洪水,同時(shí)受外江小隱涌頂托影響只考慮泵排的工況下的江尾頭涌整體防洪能力。

經(jīng)調(diào)洪演算受外江頂托只考慮泵排情況,在遭遇 5 年一遇洪水時(shí),經(jīng)調(diào)蓄計(jì)算,江尾頭涌最高水位2.54 m,現(xiàn)狀江尾頭涌堤頂高程多在2.0 m～2.6 m范圍,泵站調(diào)蓄后的河道水位比兩岸大部分堤頂高程稍高,可判斷現(xiàn)狀江尾頭泵站的排澇標(biāo)準(zhǔn)不到5 年一遇,同時(shí)可初步判斷江尾頭圍內(nèi)遭遇5 年一遇以上標(biāo)準(zhǔn)的洪水,同時(shí)河道出口受外江頂托,只依靠江尾頭涌泵站排澇,江尾頭涌整體的防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到10 年一遇,河道上游低洼處有受淹的風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)現(xiàn)狀二環(huán)快速路東段工程雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)圖紙,若將雨水排水出路接入到江尾頭涌,逸怡路到江陵東路周邊地塊的匯水將通過二環(huán)快速路東段工程雨水管網(wǎng)匯入到江尾頭涌,這勢必增加江尾頭涌的匯水范圍,并增加片區(qū)的防洪壓力,此外,江尾頭涌可調(diào)蓄的涌容不大,現(xiàn)狀江尾頭涌泵站的排澇能力不高,綜合看,為保障片區(qū)的防洪排澇安全,不推薦方案一。

4.2 方案二分析

環(huán)茂一路北側(cè)現(xiàn)存一根DN800 雨水管,雨水管出口接入小隱涌,方案二為將環(huán)茂一路現(xiàn)狀雨水管管徑擴(kuò)大,或原址將雨水管改造成暗涵,雨水出口接入到小隱涌。根據(jù)《中山市城市排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃》,新建地區(qū)的雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期按3 年一遇考慮。設(shè)計(jì)洪水采用市政3 年一遇標(biāo)準(zhǔn)下的計(jì)算流量,為8.75 m3/s。采用明渠均勻流公式初步擬定管道或排水渠的規(guī)模[3]。

經(jīng)計(jì)算,在滿足排水要求的前提下,應(yīng)充分考慮工程的可實(shí)施性和經(jīng)濟(jì)性。若采取單根水管排水,不論是否拆除現(xiàn)有DN600 雨水管,所需最小管徑為2 m,采取雙管排水,單根雨水管所需的管徑近1.6 m。從用地、運(yùn)行維護(hù)看,采用箱涵排水的方案更優(yōu)。排除8.75 m3/s流量所需箱涵最小尺寸為2.0 m×2.1 m（寬×高）,參考常用的鋼筋混凝土箱涵孔徑類型表,同時(shí)可排澇流量考慮適當(dāng)盈余,推薦箱涵尺寸為2.0 m×2.5 m（寬×高）[4-5]。

4.3 方案三分析

方案三擬在泮溪花園后方空地鋪設(shè)雨水管或者暗涵,雨水出口接入到小隱涌,所需管道或者暗涵的尺寸與規(guī)模與方案二基本一致,僅在管道或暗涵布線與方案二有所區(qū)別。方案三所需管道或暗涵排洪規(guī)模見表4。

表4 方案三各措施所需管道或箱涵規(guī)模計(jì)算成果表

4.4 方案選取

方案一將雨水排水出路接入到江尾頭涌,逸怡路到江陵東路周邊地塊的匯水將通過二環(huán)快速路東段工程雨水管網(wǎng)匯入到江尾頭涌,由于江尾頭涌可調(diào)蓄的涌容不大,現(xiàn)狀江尾頭涌泵站的排澇能力不高,兩岸堤防整體未完全達(dá)到20 年一遇標(biāo)準(zhǔn),且兩岸民宅遍布,采用方案一會(huì)增加片區(qū)的防洪壓力,對(duì)片區(qū)的防洪排澇安全是不利的,不推薦方案一。

方案二推薦在環(huán)茂一路北側(cè)布置尺寸2.0 m×2.5 m（寬×高）的暗涵接通到小隱涌,該方案可利用現(xiàn)狀雨水管線位進(jìn)行拓寬建設(shè),工程量減少,節(jié)約了資源成本,且環(huán)茂一路周邊人行道范圍內(nèi)已征地,暗涵有實(shí)施空間。

方案三擬在泮溪花園后方空地鋪設(shè)雨水管或者暗涵,雨水出口接入到小隱涌,所需管道或者暗涵的尺寸與規(guī)模與方案二基本一致,但由于選線位置現(xiàn)狀為空地,無建設(shè)道路,若實(shí)施該方案可能需要征地,相對(duì)方案二,在投資成本上有所增加。綜上所述,選用方案二作為本次推薦方案。

方案二將雨水排水出路接入到小隱涌,可避免增加江尾頭村片區(qū)的防洪壓力,對(duì)保障片區(qū)的防洪排澇安全是有利的,由于排入小隱涌的流量不大,對(duì)小隱涌的防洪排澇影響不大。

方案二可利用現(xiàn)狀管道線位或者人行道進(jìn)行改建,在征地上的難度不大,可與二環(huán)快速路東段工程逸怡路到江陵東路段同步實(shí)施,由于基本不涉及新征地問題,對(duì)二環(huán)快速路東段工程施工進(jìn)度影響較小。

方案二的實(shí)施能夠解決周邊地塊的排水,及時(shí)將雨水排至小隱涌,對(duì)預(yù)防江尾頭村等區(qū)域內(nèi)澇的發(fā)生有積極作用,打通區(qū)域行洪通道,改善周邊地塊的水環(huán)境和周邊人居環(huán)境的同時(shí)極大提升周邊的用地價(jià)值。

方案二推薦在環(huán)茂一路北側(cè)布置尺寸 2.0 m×2.5 m（寬×高）的暗涵接通到小隱涌,該方案可利用現(xiàn)狀雨水管線位進(jìn)行拓寬建設(shè),工程占地不大,環(huán)茂一路周邊人行道范圍內(nèi)已征地,暗涵有實(shí)施空間,相較重新征地鋪設(shè)的方案,方案二工程量減少,節(jié)約了資源成本。

綜上所述,本次推薦方案可行。

5 結(jié)語

二環(huán)快速路東段經(jīng)過火炬區(qū)江尾頭村,道路建設(shè)需沿路鋪設(shè)配套雨水管,擬將雨水排水口接入到江尾頭涌。本次針對(duì)新增雨水排水口接入江尾頭涌進(jìn)行水文分析,提出推薦方案并進(jìn)行論證分析,論證結(jié)論主要有以下幾方面：

（1）將雨水排水出路接入到江尾頭涌,逸怡路到江陵東路周邊地塊的匯水將通過二環(huán)快速路東段工程雨水管網(wǎng)匯入到江尾頭涌,由于江尾頭涌可調(diào)蓄的涌容不大,現(xiàn)狀江尾頭涌泵站的排澇能力不高,兩岸堤防整體未完全達(dá)到 20 年一遇標(biāo)準(zhǔn),且兩岸民宅遍布,雨水排水出路接入到江尾頭涌會(huì)增加片區(qū)的防洪壓力,對(duì)片區(qū)的防洪排澇安全是不利的,不建議新增雨水排水出路接入到江尾頭涌。

（2）推薦方案利用環(huán)茂一路北側(cè)現(xiàn)狀雨水管管位改建成尺寸2.0 m×2.5 m（寬×高）的暗涵,并接通到小隱涌。工程占地不大,環(huán)茂一路周邊人行道范圍內(nèi)已征地,暗涵有實(shí)施空間,相較重新征地鋪設(shè)的方案,推薦方案工程量減少,節(jié)約了資源成本,具有較強(qiáng)的操作性。

（3）本次推薦方案箱涵的過流能力能夠滿足過流要求。經(jīng)過流能力分析計(jì)算,能滿足逸怡路到江陵東路新增雨水管匯水范圍內(nèi)水利30 年一遇及市政3 年一遇相應(yīng)洪峰流量過流要求,滿足規(guī)劃要求。