天津市中心城區(qū)外環(huán)河系統(tǒng)雨水排放出路安排分析

王 南

（天津市水利勘測設(shè)計院，天津 300204）

1 概述

1.1 外環(huán)河基本情況

天津市中心城區(qū)外環(huán)河于1987年開挖建成，位于外環(huán)線的外側(cè)，為修建外環(huán)線取土?xí)r形成的一條人工河道，河長為65.437 km。河道設(shè)計規(guī)模為5 m3/s，上口寬為30～35 m，河底寬為 8～12 m，邊坡坡度為1/2～1/3，設(shè)計水深為2.5 m。水源主要來自于降雨、城鎮(zhèn)污水、周邊地區(qū)瀝水、從一級河道取水及地下水補給等。經(jīng)過17年的運用，外環(huán)河已成為一條以排瀝（排瀝范圍為沿線部分城區(qū)、農(nóng)田及外環(huán)線道路瀝水）為主，兼顧灌溉、蓄水和景觀的二級河道，為天津市的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生活發(fā)揮了重要作用。

1.2 中心城區(qū)外環(huán)河雨水系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在問題

外環(huán)河系統(tǒng)陸地總面積為67.45 km2，沿岸市政排澇泵站及向外環(huán)河排澇的其他河道入外環(huán)河的雨水總流量按市政1年一遇標(biāo)準(zhǔn)為208.9 m3/s，按一日暴雨一日排除20年一遇設(shè)計流量為136.18 m3/s。由于受外環(huán)線各卡口涵洞等工程的限制，外環(huán)河設(shè)計過流能力僅為5 m3/s，出口泵站規(guī)模海河干流左岸為6 m3/s、海河干流右岸為14 m3/s、新開河左右岸各為5 m3/s、北運河左右岸各為2.5 m3/s、子牙河左右岸各為5 m3/s，以上合計為45 m3/s，遠不能滿足排澇需求。尤其是外環(huán)河南半環(huán)即海河-子牙河段，排入此段外環(huán)河的1年一遇雨水流量達116.69 m3/s、一日暴雨一日排除20年一遇雨水流量達76.84 m3/s，而兩側(cè)子牙河、海河干流泵站出口能力僅為19 m3/s，所以外環(huán)河排澇問題非常突出。

同時，目前排入外環(huán)河的雨水除通過新開河兩岸泵站可排入新開河10 m3/s外，其余雨水分別通過泵站進入北運河、子牙河、海河干流，最后都通過海河干流入海，這樣更加重了海河干流的排澇壓力。

2 排水標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計澇水

2.1 排水標(biāo)準(zhǔn)

建成區(qū)和規(guī)劃城區(qū)內(nèi)一般地區(qū)雨水重現(xiàn)期采用1年一遇，地道、重要干道或短期積水即能引起較嚴(yán)重后果的地區(qū)等重要地區(qū)采用3～5年一遇。

2.2 建成區(qū)和規(guī)劃城區(qū)雨水流量計算

建成區(qū)和規(guī)劃城區(qū)的雨水流量采用兩種計算方法，一是按照市政1年一遇標(biāo)準(zhǔn)，采用設(shè)計暴雨強度公式計算，用以確定城區(qū)的園區(qū)泵站及管網(wǎng)規(guī)模；二是按照一日暴雨一日排除20年一遇標(biāo)準(zhǔn)采用平均排除法計算，用以確定園區(qū)澇水對二級河道及其出口泵站規(guī)模的影響程度。

2.2.1 市政暴雨強度公式

依據(jù) 《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB503218—2000），城市雨水量計算應(yīng)與城市防洪排澇規(guī)劃相協(xié)調(diào)。雨水量應(yīng)按式（1）計算確定：

式中：Q為雨水設(shè)計流量 （L/s）；q為設(shè)計暴雨強度[L/（s·hm2）]；ψ 為徑流系數(shù)；F 為匯水面積（hm2）。

依據(jù)《給水排水設(shè)計手冊（第5冊）-城鎮(zhèn)排水》，天津市暴雨強度計算公式為：

式中：P為設(shè)計重現(xiàn)期；t為降雨歷時 （min）；t1為地面集雨時間（min）；t2為管渠內(nèi)雨水流行時間（min）；m為折減系數(shù)，暗管折減系數(shù)m＝2，明渠折減系數(shù)m＝1.2，在陡坡地區(qū)暗管折減系數(shù) m＝1.2～2。

2.2.2 平均排除法

其計算公式為：

式中：Q為設(shè)計排澇流量 （m3/s）；qd為設(shè)計排澇模數(shù)[m3/（s·km2）]；F 為排澇小區(qū)中城區(qū)及規(guī)劃城區(qū)面積（km2）；R為設(shè)計暴雨產(chǎn)生的徑流深（依據(jù)設(shè)計暴雨結(jié)果計算，mm）；T為排澇歷時（d），若采用一日暴雨一日排除則T=1 d。

2.3 外環(huán)河雨水系統(tǒng)設(shè)計澇水

由于外環(huán)河雨水系統(tǒng)陸地范圍內(nèi)全部為城區(qū)，沒有農(nóng)田，因此外環(huán)河雨水系統(tǒng)的排澇流量就等于建成區(qū)和規(guī)劃城區(qū)的排澇流量。依據(jù)前述計算方法，外環(huán)河雨水系統(tǒng)設(shè)計澇水計算成果見表1。

表1 外環(huán)河雨水系統(tǒng)澇水計算成果

3 外環(huán)河系統(tǒng)雨水出路安排

為徹底解決外環(huán)河排澇問題，同時又使部分外環(huán)河系統(tǒng)的雨水不再進入海河干流，需要采取相應(yīng)的工程措施改變市政排澇與外環(huán)河排澇規(guī)模不相適應(yīng)的矛盾，具體措施包括：①利用南豐產(chǎn)河、津港運河等與外環(huán)河連通的河道分泄部分澇水，同時擴大上述這些河道的排澇規(guī)模，使雨水能通過這些與外環(huán)河相交的河道排入獨流減河等其他河道，使雨水不再進入海河。②增加外環(huán)河排入新開河泵站的能力，新建外環(huán)河入新開河、南運河和北塘排水河的泵站，通過這些河道分泄一部分來自外環(huán)河的雨水。③經(jīng)過驗算，外環(huán)河現(xiàn)狀過水?dāng)嗝婊究梢詽M足過流要求，但由于沿線各類跨河路涵等工程規(guī)模不足，致使外環(huán)河的過流能力受到極大的限制，需擴建沿河倒虹、涵管和閘門等阻水建筑物至規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，使外環(huán)河的過流能力達到要求。

根據(jù)上述措施，對外環(huán)河系統(tǒng)雨水做如下安排：

外環(huán)河雨水系統(tǒng)位于市區(qū)周邊，可劃分為西南、東南、東部和北部四部分。

（1）西南部分：西部邊界為大沽排水河，南部邊界為外環(huán)線，東至衛(wèi)津河及解放南路，北部邊界依次為陳塘莊支線、紅旗南路、賓水西道、水上公園東路、霞光道、衛(wèi)津南路和紀(jì)莊子排水河，本部分陸地面積為28.39 km2，設(shè)計雨水流量為56.56 m3/s。

子牙河右岸現(xiàn)有外環(huán)河泵站1座，設(shè)計排澇流量為5 m3/s。規(guī)劃部分澇水5 m3/s由該泵站排入子牙河、10 m3/s由規(guī)劃的外環(huán)河入南運河泵站排入南運河；環(huán)內(nèi)四化河和紀(jì)莊子河匯集澇水10.38 m3/s仍由程村排水河排入獨流減河；南豐產(chǎn)河和津港運河匯集的澇水共計19.92 m3/s經(jīng)各自河道排入獨流減河；由于現(xiàn)狀外環(huán)河與南豐產(chǎn)河和津港運河均有連通閘相通，其余由外環(huán)河沿岸泵站匯集的澇水11.26 m3/s也由南豐產(chǎn)河排出。

（2）東南部分：外環(huán)線->洪澤路->三水道->先鋒排水河->外環(huán)線，本部分陸地面積為10.18 km2，設(shè)計雨水流量為20.28 m3/s。

外環(huán)河本部分澇水除14 m3/s由外環(huán)河海河干流右岸泵站排入海河干流外，其余澇水6.28 m3/s不再進入海河干流，與津南區(qū)澇水共同考慮，由先鋒排水河下泄。將外環(huán)河與先鋒河聯(lián)通，此部分澇水由外環(huán)河排入先鋒河，然后匯入大沽排水河入海。

（3）東部部分：外環(huán)線->京山鐵路、沙柳路東150 m、沙柳北路、衛(wèi)國道北50 m、外環(huán)線，本部分陸地面積為17.53 km2，設(shè)計雨水流量為34.93 m3/s。

外環(huán)河本部分澇水除6 m3/s經(jīng)現(xiàn)有海河干流左岸外環(huán)河泵站進入海河干流外，其余澇水由張貴莊排水河、小王莊排水河匯入北塘排水河，經(jīng)北塘排水河入永定新河后入海。

（4）北部部分：外環(huán)線->埠南道（鐵路）->均富路->普濟河道->京山鐵路->豐產(chǎn)河->鐵東路東300 m->丹河南道以南250 m->外環(huán)線，本部分陸地面積為12.25 km2，設(shè)計雨水流量為24.41 m3/s。

外環(huán)河本部分澇水可不再進入海河干流，部分澇水除經(jīng)新開河左岸泵站（5 m3/s）、規(guī)劃外環(huán)河入新開河泵站（13 m3/s）排入新開河外，其余澇水（6.41 m3/s）需經(jīng)豐產(chǎn)河、淀南引河排入新開河，經(jīng)新開河-金鐘河排入永定新河。

4 外環(huán)河雨水排放出路調(diào)整對海河干流排澇區(qū)的影響

通過以上幾方面具體的工程措施，外環(huán)河匯集的澇水大部分不再進入海河干流，這樣由外環(huán)河匯入海河干流的澇水流量僅為35 m3/s，比原來的208.9 m3/s減小了173.9 m3/s，可較大程度減輕海河干流的排澇壓力。

[1]GB50014－2006，室外排水設(shè)計規(guī)范[S].

[2]GB50288-1999，灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范[S].

[3]GB503218－2000，城市排水工程規(guī)劃規(guī)范[S].