合肥某小區(qū)內(nèi)澇治理工程實(shí)踐

趙飛立 （安徽北控水務(wù)環(huán)境產(chǎn)業(yè)有限公司，安徽 合肥 230001）

2020年洪澇災(zāi)害殃及28個(gè)省，七千余萬人受災(zāi)，嚴(yán)重制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展[1]。2021年4月25日，《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加強(qiáng)城市內(nèi)澇治理的實(shí)施意見》（國(guó)辦發(fā)〔2021〕11號(hào)）指出，到2025年內(nèi)澇治理系列目標(biāo)——讓城市告別“看海”現(xiàn)象。城市內(nèi)澇治理問題已經(jīng)迫在眉睫。

趙豐昌等[1]探討以“徑流峰值管控”為抓手、用海綿城市理念構(gòu)建城市內(nèi)澇防治體系的方法,并給出如何解決好體系內(nèi)銜接問題。裴斅思[2]采用文獻(xiàn)研究、案例分析等方式，分析并研究了豐臺(tái)區(qū)內(nèi)澇的原因，提出在城市開展綠色基礎(chǔ)設(shè)施和多功能雨洪設(shè)施建設(shè)的必要性，同時(shí)也提出了改變灰色下墊面等措施。翁毅[3]以廣州中心城區(qū)為例,分析了快速城市化過程中濱江城市演進(jìn)與城區(qū)內(nèi)澇的關(guān)系和形成機(jī)理。黃明光等[4]、劉興坡等[5]分別從英國(guó)、法國(guó)、日本及新加坡等國(guó)家經(jīng)驗(yàn)分析我國(guó)內(nèi)澇治理的問題，并提出建議。文章以合肥某具體小區(qū)內(nèi)澇治理為研究對(duì)象，通過對(duì)現(xiàn)狀地形、雨水系統(tǒng)、污水系統(tǒng)等三個(gè)方面介紹小區(qū)現(xiàn)狀，分析內(nèi)澇形成的主要原因，從雨水管和污水管道兩個(gè)方面考慮提出小區(qū)內(nèi)澇解決設(shè)計(jì)方案，為城市內(nèi)澇治理工作提供參考。

1 項(xiàng)目概況

合肥位于華東地區(qū)、長(zhǎng)江三角洲西端，江淮之間，安徽省中部。合肥地處中緯度地帶，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，季風(fēng)明顯，四季分明，氣候溫和，雨量適中。年均氣溫15.7℃，年均降水量約1000mm。

L公寓位于二十埠河與合寧鐵路交口西北側(cè)，東側(cè)毗鄰二十埠河，南側(cè)毗鄰合寧鐵路。

根據(jù)調(diào)查顯示，L公寓基本是每逢強(qiáng)降雨小區(qū)就會(huì)發(fā)生內(nèi)澇。小區(qū)內(nèi)部道路雨水、污水井晴天情況下均為滿水情況，且水位標(biāo)高基本一致；現(xiàn)狀沿河污水主干管水位距離現(xiàn)狀地面較近，大約1.5m～2m左右。

圖1 L公寓區(qū)域位置圖

2 項(xiàng)目分析

2.1 地形分析

根據(jù)L公寓地形圖顯示，小區(qū)整體地面標(biāo)高在19.7m～21.5m，整體低于周邊現(xiàn)狀地面高程，最低點(diǎn)位于小區(qū)東側(cè)出入口附近，僅有19.7m，高于百年一遇防洪水位18.19m，屬于高排區(qū)。

圖2 L公寓地形分析圖

2.2 雨水系統(tǒng)現(xiàn)狀

經(jīng)現(xiàn)狀調(diào)查L(zhǎng)公寓南側(cè)鐵路下有一道過鐵路明渠，明渠與下游已被人為封堵，該明渠與下游管徑為1500mm的雨水排口不連通，汛期時(shí)渠道內(nèi)水位上漲，易翻越南側(cè)圍墻進(jìn)入L公寓，造成內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)物探成果顯示，L公寓小區(qū)內(nèi)部排水形式為雨污分流，小區(qū)內(nèi)部雨水管管徑300mm～400mm,在小區(qū)出口處有一道現(xiàn)狀管徑為600mm雨水管接入現(xiàn)狀管徑為1200mm雨水排口，最終排入二十埠河。該現(xiàn)狀d600雨水管與現(xiàn)狀截流井已不連接。

根據(jù)核算，小區(qū)出口處現(xiàn)狀管徑為600mm雨水管僅能滿足P=1.5年重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)。

小區(qū)東側(cè)現(xiàn)狀管徑為1200mm雨水排口，主要收集鐵路邊溝雨水及小區(qū)雨水，總匯水范圍3.3ha（其中L公寓匯水范圍2.9ha，鐵路邊溝匯水范圍0.4ha），經(jīng)核算該排口滿足P=3年重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 現(xiàn)狀雨水走向圖

2.3 污水系統(tǒng)現(xiàn)狀

根據(jù)物探成果顯示，小區(qū)內(nèi)部排水形式為雨污分流，小區(qū)內(nèi)部污水管管徑為300mm,在小區(qū)出口處通過現(xiàn)狀管徑為300mm污水管接入現(xiàn)狀截流井中,進(jìn)而與現(xiàn)狀管徑為1400mm污水主干管連接，根據(jù)調(diào)查該現(xiàn)狀截流井已不具備截流工程。

圖4 現(xiàn)狀污水走向圖

根據(jù)現(xiàn)狀沿河截污干管實(shí)測(cè)水位顯示，管道水位保持在17m～19.45m，水位高時(shí)小區(qū)污水已不具備自流排除條件，管道內(nèi)目前積水嚴(yán)重?，F(xiàn)狀沿河污水主干管水位距離現(xiàn)狀地面較近，大約1.5m～2m左右，與水位實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相吻合。

3 內(nèi)澇成因分析

造成市區(qū)內(nèi)澇的主要成因是反常的梅雨天氣，有記錄以來數(shù)次的特大洪澇都是因?yàn)槊酚昶谔貏e長(zhǎng)，雨量特別多，降雨集中，暴雨頻繁且范圍廣、強(qiáng)度大而造成的。

造成市區(qū)內(nèi)澇的另一個(gè)原因是在特殊情況下，臺(tái)風(fēng)低壓深入不能順利地移出，合肥日降雨量大于等于400mm的特大暴雨，多是因?yàn)榕_(tái)風(fēng)低壓所形成的局部嚴(yán)重水澇。

針對(duì)城市排水、排澇設(shè)施在應(yīng)對(duì)強(qiáng)降雨天氣中存在的問題，可歸納分析為四方面的的主要影響因素。

①河道水位頂托

近年來受氣候因素影響，極端天氣導(dǎo)致暴雨、特大暴雨頻發(fā)。主汛期時(shí)，受上游水庫(kù)洪水下泄、下游巢湖及河道高水位運(yùn)行、短期超標(biāo)強(qiáng)降雨等情況多重疊加影響，河道高水位頂托是合肥市城區(qū)積澇的直接和主要原因。2020年，巢湖流域連續(xù)遭遇9輪降雨，7月22日，巢湖水位高達(dá)13.43m，突破歷史極值，造成河道上游水位抬高，降低了城區(qū)排水系統(tǒng)末端的主排排水能力，形成短時(shí)間內(nèi)積澇現(xiàn)象。

②雨水排水系統(tǒng)不合格，已建城區(qū)改造困難

由于歷史原因，排水管網(wǎng)不同時(shí)期施工標(biāo)準(zhǔn)不一致，導(dǎo)致管網(wǎng)系統(tǒng)水力學(xué)流態(tài)不合理，存在互相頂托、坡度不順、主管道與支管銜接不合理、干管服務(wù)范圍不均衡、支管亂接等問題。排水系統(tǒng)不完善，造成管道瓶頸，短時(shí)間積水內(nèi)澇[6]。排水設(shè)施改造面臨道路開挖影響交通、管線管位置限制、泵站征地限制、巨額的動(dòng)拆遷費(fèi)用等許多困難，改造難度很大。上一輪規(guī)劃中，具備實(shí)施條件的地區(qū)基本已完成提標(biāo)改造，遺留下來的均是“老大難”問題，需要通過創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，探索新的系統(tǒng)方法。

③排水系統(tǒng)建設(shè)與市政建設(shè)銜接不暢[7]

排水管網(wǎng)主要隨道路建設(shè)開展，各層級(jí)部門建設(shè)缺乏系統(tǒng)性，沒有統(tǒng)一的規(guī)劃，造成各自新建管道無法有效銜接、主排排水能力與服務(wù)范圍不能很好的匹配。

④日常管養(yǎng)不足

道路上的樹葉和垃圾未及時(shí)清理，堵塞雨水箅，使得地面雨水不能及時(shí)排除；管道養(yǎng)護(hù)不到位，導(dǎo)致淤塞、損壞等，降低管網(wǎng)雨污水通過能力[8]。

⑤應(yīng)急管理水平較低及專業(yè)隊(duì)伍建設(shè)不足

水情的信息化處理、傳遞溝通能力不足，現(xiàn)有管理組織不健全、管理方法落后，缺少管理人員及設(shè)施，不能適應(yīng)現(xiàn)代化管理的需求，更不能適應(yīng)未來城市發(fā)展和城市防汛排澇的需要。

4 內(nèi)澇解決設(shè)計(jì)方案

4.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

4.1.1 雨水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

暴雨強(qiáng)度公式

采用新編合肥市暴雨強(qiáng)度公式：

①雨水設(shè)計(jì)流量按公式：

Q=qψF

Q—雨水設(shè)計(jì)流量（L/s）

q—設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度（L/s·ha）

ψ—徑流系數(shù)

F—匯水面積（ha）

②徑流系數(shù)

徑流系數(shù)應(yīng)根據(jù)地面狀況與重現(xiàn)期水平綜合考慮。雨水管渠規(guī)劃計(jì)算時(shí)，匯水面積的綜合徑流系數(shù)按《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014-2021）規(guī)定，按地面種類加權(quán)平均計(jì)算。

③設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期

根據(jù)《合肥市城市排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃(2013年～2020年)》本次雨水重現(xiàn)期取值如下：

采用P=3年

雨水渠的降雨歷時(shí)根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50014-2021）規(guī)定，雨水管渠的降雨歷時(shí)，取消折減系數(shù)m，按下式計(jì)算：

t=t1+t2

t—降雨歷時(shí)（min）；

t1—地面集水時(shí)間（min），應(yīng)根據(jù)匯水距離、地形坡度和地面種類通過計(jì)算確定，一般采用5min～15min；

t2—管渠內(nèi)雨水流行時(shí)間（min）。

④管道粗糙系數(shù)

塑料管，n＝0.010；鋼筋混凝土管（滿流）n=0.013。

⑤管道設(shè)計(jì)流速

最大設(shè)計(jì)流速：金屬管道為10m/s，非金屬管道為5m/s；最小設(shè)計(jì)流速為0.75m/s。

4.1.2 污水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

污水量公式：Q=KzFA(l/s)

其中，Kz—污水總變化系數(shù)

F—服務(wù)面積（ha）

A—城市污水量指標(biāo)（L/s·ha）

①污水總變化系數(shù)

本工程兩側(cè)均無工業(yè)用地，故本次設(shè)計(jì)不考慮工業(yè)污水總變化系數(shù)。

綜合生活污水總變化系數(shù)：由于沒有生活污水總變化系數(shù)的實(shí)測(cè)資料，按照《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50014-2021）取值。

②城市污水量指標(biāo)

根據(jù)合肥市污水規(guī)劃中確定的污水量指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，綜合生活用地的污水量指標(biāo)為0.5萬 m3/km2.d～0.85萬m3/km2.d。

③管道設(shè)計(jì)流速

最大設(shè)計(jì)流速：非金屬管道為5m/s。最小設(shè)計(jì)流速為0.6m/s。

④管道粗糙系數(shù)

塑料管，n＝0.010。

⑤管道設(shè)計(jì)充滿度

污水管道應(yīng)按非滿流計(jì)算，其最大設(shè)計(jì)充滿度，按下表取值。

管徑（mm）200～300 350～450 500～900≥1000最大設(shè)計(jì)充滿度0.55 0.65 0.70 0.75

4.2 雨水管道設(shè)計(jì)

將鐵路明渠上游雨水接入現(xiàn)狀管徑為1500mm雨水排口，減少外水翻入L公寓；為與擬建合安鐵路進(jìn)行銜接，本段擬采用明渠與上游明溝、下游現(xiàn)狀管徑為1500mm排口進(jìn)行銜接。鐵路明渠匯水范圍 8.4ha，設(shè)計(jì)流量1.44m3/s，設(shè)計(jì)明渠 B×H=1.5×1.0。同時(shí)對(duì)合寧鐵路（東二環(huán)-二十埠河）兩側(cè)鐵路邊溝進(jìn)行修整，保持兩側(cè)排水暢通性。

本次設(shè)計(jì)在L公寓小區(qū)出口處廢除現(xiàn)狀管徑為600mm雨水管道，新建管徑為1000mm雨水管道與現(xiàn)狀管徑為1200mm排口銜接，同時(shí)對(duì)鐵路邊溝進(jìn)行邊坡整治保證排水暢通，其中L公寓匯水面積2.7ha，合寧鐵路匯水范圍0.4ha，小區(qū)范圍外匯水面積0.2ha，匯水總面積3.3ha，設(shè)計(jì)流量0.8m3/s，設(shè)計(jì)管徑為1000mm。

圖5 L公寓設(shè)計(jì)雨水走向圖

4.3 污水管道設(shè)計(jì)

受沿河截受沿河截污干管頂托，L公寓污水管道持續(xù)高水位運(yùn)行，地塊內(nèi)污水無法重力自流及時(shí)排出，擬采用壓力流排除污水；結(jié)合出口處存在的現(xiàn)狀污水井，本次新建一體化提升泵站，泵站規(guī)模200m3/d，采用壓力流至現(xiàn)狀沿河管徑為1400mm的污水井內(nèi)。

考慮到現(xiàn)狀截流井距離現(xiàn)狀合寧鐵路較近，現(xiàn)狀為滿水狀態(tài)，已不具備使用功能，本次對(duì)其廢除。

受雨水管道擴(kuò)大管徑影響及保證泵站進(jìn)水的條件，同步對(duì)小區(qū)出口污水管道進(jìn)行翻新，新建管徑為400mm污水管道接入提升泵站內(nèi)。

圖6 L公寓設(shè)計(jì)污水走向圖

5 結(jié)語

小區(qū)內(nèi)澇治理主要原因包括合肥市暴雨強(qiáng)度大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；河道水位過高，形成河道水位頂托現(xiàn)象；雨水排水系統(tǒng)達(dá)標(biāo)率低，已建城區(qū)提標(biāo)改造困難；排水系統(tǒng)建設(shè)與市政建設(shè)銜接不暢；日常維護(hù)不足；應(yīng)急管理水平需較低及專業(yè)隊(duì)伍建設(shè)不足等問題。

小區(qū)內(nèi)澇治理的主要措施有通過新建明渠，打通雨水排水通道；改造污水管網(wǎng)，使污水管與雨水管不連通，保證雨水排水通暢。經(jīng)過改造后，運(yùn)營(yíng)已兩年，尚未出現(xiàn)積澇現(xiàn)象。