廣州市內(nèi)澇點排水改造工程設(shè)計及技術(shù)審查要點分析

吉 娜

（廣州市水務(wù)工程技術(shù)中心，廣東 廣州 510640）

1 廣州市“水浸街”現(xiàn)象原因分析

“水浸街”是指城市的某些區(qū)域在降雨時，由于排泄不暢，雨水積留在城市地面，達(dá)到一定深度和時間，對民眾生活產(chǎn)生一定影響的現(xiàn)象。

1.1 城市下墊面硬底化、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低

許多城市區(qū)域的建筑密度、路面面積隨著城市的發(fā)展而大大增加，使得城市下墊面由原來的樹林、草地、灘池變成了沒有吸納、滲透、儲蓄雨水能力的水泥、瀝青屋面或地面等；導(dǎo)致了降雨時雨水被大地吸納的水量變小，徑流系數(shù)變大，在路面上形成的地面徑流量變大。廣州市道路雨水系統(tǒng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)計重現(xiàn)期大多小于2年，排水系統(tǒng)的規(guī)模較有限，加之城市下墊面的不斷硬化，增加了城市排水系統(tǒng)給的排水負(fù)荷，使得積水區(qū)域的積水嚴(yán)重程度加大，影響居民的正常生活，甚至對居民的人身財產(chǎn)安全產(chǎn)生威脅[1]。

1.2 排水設(shè)施存在結(jié)構(gòu)性或功能性缺陷

由于施工、管理不到位等原因，管道系統(tǒng)出現(xiàn)了堵塞、斷裂等病害時，管道輸水能力降低，進(jìn)而導(dǎo)致“水浸街”現(xiàn)象發(fā)生，此類問題在現(xiàn)實中非常常見。在排水改造工程中，不應(yīng)盲目進(jìn)行升級改造，應(yīng)摸清排水管道健康情況，對于存在結(jié)構(gòu)性缺陷的設(shè)施，應(yīng)予以局部修復(fù)或重建；對于存在功能性缺陷的設(shè)施，應(yīng)盡量采用清淤等維護(hù)管養(yǎng)措施恢復(fù)管道過流能力。

1.3 污水量的快速增長

由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量人口涌入城市，而廣州市部分區(qū)域承擔(dān)了大量人口的居住功能，如城中村，廣州市部分城中村區(qū)域的流動人口數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常住人口數(shù)。白云區(qū)大源村戶籍人口約1萬人，實際居住人口經(jīng)統(tǒng)計約為25萬人，現(xiàn)狀污水管僅為d400～d600（i=2‰），原合流制排水管無法滿足旱季污水的轉(zhuǎn)輸需求，更無空間轉(zhuǎn)輸雨水徑流。

1.4 下游水位頂托，重力排放不暢

由于成本原因，城市排水系統(tǒng)基本上都是利用水的重力自流作用進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，最終排入江河湖庫等水體中，這就要求受納的水位低于上游地面一定程度，否則，將產(chǎn)生“頂托”效應(yīng)，上游地面的雨水無法順利排入水體中，從而產(chǎn)生積水現(xiàn)象。在城市排水系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)核算水面差是否滿足排水需求，在此基礎(chǔ)上核實是否需要設(shè)置排水泵站的強(qiáng)排措施。

1.5 城市發(fā)展對河道斷面的改變、擠占

廣州市河道眾多，由于城中村房屋建設(shè)無序或地下設(shè)施建設(shè)，侵占或改變了河道斷面，河涌寬度變小的情況非常多見，而且難以管理；大量垃圾被倒入河道，導(dǎo)致了行洪斷面的不足，雨季雨水漫堤或?qū)ε潘到y(tǒng)造成頂托，導(dǎo)致內(nèi)澇發(fā)生。

1.6 城市排水系統(tǒng)設(shè)計不合理

排水系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)分析區(qū)域地勢高程特點及排放路線，并控制好匯水面積。雨水應(yīng)就近排放，避免“長途輾轉(zhuǎn)”排放不暢。立交橋或其他存在明顯地勢低洼的地點，應(yīng)采取措施控制不屬于設(shè)計匯水面積的徑流排入；低洼地有自流條件的，可使高處雨水與地處雨水各成系統(tǒng)，互不連通，單獨排放；低洼地?zé)o自流條件的，則需要在低洼處或下游出口處水位設(shè)置強(qiáng)排泵站輔助排水。如果工程設(shè)計中沒有考慮按照該設(shè)計原則進(jìn)行設(shè)計，則可能出現(xiàn)積水問題。

2 “水浸街”排水改造工程設(shè)計要點

2.1 對現(xiàn)狀排水系統(tǒng)進(jìn)行評價，找到水浸原因

（1）分析水浸區(qū)域排水管道現(xiàn)狀排水能力。應(yīng)分析匯水范圍，根據(jù)下墊面情況選擇徑流系數(shù)，核算現(xiàn)狀管道過流能力能夠滿足多大暴雨重現(xiàn)期的水量需求。

（2）分析上下游區(qū)域的地勢、水文情況，結(jié)合下游的泵站運行工況，計算出水面線，與路面高程進(jìn)行對比，判斷是否存在頂托問題。

（3）分析片區(qū)排水設(shè)施健康情況，應(yīng)明確是否存在功能性缺陷、結(jié)構(gòu)性缺陷。如存在，應(yīng)明確其位置、程度。

2.2 設(shè)計解決方案

為控制和減少雨水徑流量，提高城市雨水系統(tǒng)排放標(biāo)準(zhǔn)，減少城市遭受內(nèi)澇災(zāi)害的頻率，可以采取排水管渠改造、控制地表徑流、增加強(qiáng)排設(shè)施、設(shè)置調(diào)蓄設(shè)施等措施。由于下游頂托引起排水不暢的，應(yīng)分析排入其他水體的可能性，并考慮設(shè)置強(qiáng)排措施，應(yīng)近水近排。因管道缺陷引起的，應(yīng)結(jié)合道路交通情況、地下管網(wǎng)分布情況、排水管道排水標(biāo)準(zhǔn)情況等進(jìn)行局部修復(fù)與全段整體重建的方案對比及施工工法的對比。排水改造方案應(yīng)進(jìn)行多方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比選。

3 內(nèi)澇點排水改造設(shè)計實例演示

3.1 項目概況

項目水浸范圍及地面高程圖如圖1所示，區(qū)域現(xiàn)狀排水系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

圖1 水浸范圍及地面高程

圖2 區(qū)域現(xiàn)狀排水系統(tǒng)示意圖

由圖1、圖2可以看出，水浸區(qū)域南側(cè)及北側(cè)地勢均較高、水浸區(qū)域地勢低洼，下雨時無法自流排入南側(cè)的A涌中，只能通過現(xiàn)有排水管道排入西側(cè)的主干路3.4m×2.0m的雨水渠箱中，渠箱水力坡度為0.00035，在下游由B村B泵站排入外涌，管渠全長1400m。B村渠箱與外涌連接處存在排澇泵站B泵站，經(jīng)水面線推算，A村工業(yè)區(qū)道路起點管道水面線約為7.65m，高于地面約60cm。A村工業(yè)區(qū)域地勢低洼，該區(qū)域的雨水既無法通過該渠箱順利排放進(jìn)入外涌，又無法通過自排就近流入A涌，因此下雨時會出現(xiàn)“水浸街”現(xiàn)象。

3.2 項目排水改造標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《廣州市排水管理辦法實施細(xì)則》等規(guī)定，一般區(qū)域重新期選用3年，確有困難的區(qū)域經(jīng)論證后選用2年；根據(jù)《廣州市流域綜合規(guī)劃（2010—2030）》，已建成區(qū)排澇標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇24h暴雨不成災(zāi)。

3.3 改造方案及設(shè)計步驟

改造方案考慮將A村工業(yè)區(qū)以南區(qū)域雨水就近排入A涌。這就需要核實A涌雨季水位是否會對新建雨水管“頂托”而導(dǎo)致方案不可行，且需要復(fù)核該片區(qū)雨水排入A涌后A涌防洪排澇能力是否滿足控制標(biāo)準(zhǔn)。A涌水力坡度0.0005、新建管道坡度為0.001，以下游排澇泵站為起點往上游排水管道進(jìn)行水面線推算，水面線高程由6.20m（啟泵水位）推算至上游工業(yè)區(qū)道路新建管道的水面線水位變?yōu)?.62m，低于現(xiàn)狀地面標(biāo)高6.65m，A涌水力坡度為0.00035；根據(jù)下游啟泵水位6.20m的進(jìn)行水面線推算，至上游地勢最低點處管道水面線水位為6.62m，低于現(xiàn)狀地面，說明該方案能夠滿足項目區(qū)域雨水重力自排要求。再根據(jù)20年一遇設(shè)計流量按河道縱橫斷面推求河道水面線，復(fù)核出現(xiàn)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)的設(shè)計流量是否會出現(xiàn)漫堤風(fēng)險。具體步驟如下：

（1）根據(jù)道路地下管位及交通情況等因素，確定雨水管渠設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并通過水力計算確定管渠尺寸、坡度等設(shè)計參數(shù)。

（2）計算河涌設(shè)計水面線，復(fù)核排澇泵站能力。具體方法為分析水位-容積關(guān)系、計算設(shè)計洪峰流量、進(jìn)行洪水遭遇分析，并進(jìn)行河涌水面線推算。

如經(jīng)水面線推算，對原有河涌的匯水面積進(jìn)行劃分、整合后，水面線復(fù)核仍能夠滿足要求，則方案設(shè)計合理可行。如不能夠滿足要求，則需要研究考慮增加泵站排澇能力等措施。事實上，市政排水工程與水利工程存在不同標(biāo)準(zhǔn)銜接的問題，該因素應(yīng)予以研究考慮，更為合理地確定排澇設(shè)施的規(guī)模。

4 排水改造工程設(shè)計、技術(shù)審查工作要點

（1）設(shè)計報告中應(yīng)論證工程建設(shè)的必要性及迫切程度，應(yīng)有內(nèi)澇水浸次數(shù)、持續(xù)時間、影響范圍、水浸深度等圖文資料加以說明。存在病害的，應(yīng)有明確管道檢測圖文資料。對于存在嚴(yán)重的功能性缺陷的，應(yīng)以清淤為解決措施，不應(yīng)輕易廢棄原有管道。

（2）在設(shè)計報告的內(nèi)澇點水浸原因分析論證中，應(yīng)有現(xiàn)狀排水系統(tǒng)過流能力核算分析。

（3）下游水體水位通過泵閘控制的，應(yīng)進(jìn)行水面線推算校核，可利用水力模型對區(qū)域雨季排澇能力進(jìn)行校核。此部分涉及水文水利專業(yè)的計算，應(yīng)由具備專業(yè)知識的人員進(jìn)行設(shè)計和審查。

（4）管道系統(tǒng)出現(xiàn)上游大管接下游小管的情況時，應(yīng)做好溢流或調(diào)蓄設(shè)計，保證雨季順利排水，避免內(nèi)澇現(xiàn)象產(chǎn)生。

（5）在方案可實施性論證中，應(yīng)結(jié)合道路寬度、地下管線分布、周邊建構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)情況等，核實是否有管道敷設(shè)條件，并做好交通疏解設(shè)計。

（6）改造方案應(yīng)解決制約瓶頸，否則應(yīng)明確說明需要配套實施的工程，以供業(yè)主、職能部門審批決策及制定進(jìn)一步的措施。

5 結(jié)束語

內(nèi)澇點整治往往既涉及給排水工程相關(guān)知識，又涉及水利工程知識，設(shè)計、審查時應(yīng)注意學(xué)科的交叉綜合。這就要求市政工程設(shè)計、審查人員在設(shè)計工作中不斷提高認(rèn)知水平，為廣州市排水系統(tǒng)的科學(xué)建設(shè)貢獻(xiàn)應(yīng)有力量。