廣州市白云區(qū)新市涌流域治澇對策研究

吳鵬飛，陳國軒

(廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院，廣東 廣州 510635)

1 概述

近年來，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的加快，地面硬化率高，雨水下滲、截流、滯蓄少，產(chǎn)流時間短、匯流速度快，暴雨期間往往容易產(chǎn)生內(nèi)澇。內(nèi)澇災害不僅給城市居民的生活帶來不便，還造成一定程度的生命財產(chǎn)損失[1-2]。新市涌流域位于廣州市區(qū)西北部，東依白云山，西鄰石井河，流域面積為28.7 km2，干流河長為7.8 km。流域西部為城市建成區(qū)，地面標高一般為1.0～3.8 m，東部為山丘區(qū)，主要是白云山風景區(qū)，地面標高一般為10～325 m。流域部分區(qū)域地勢較低，暴雨期間，河涌水位較高，雨水無法自流排出，常發(fā)生內(nèi)澇，嚴重影響了市民的正常生產(chǎn)和生活。其中，2014年6月3日、2017年5月7日、2018年6月8日、2019年5月28日的5次較為嚴重，2018年6月8日。新市涌流域內(nèi)澇共76片，內(nèi)澇面積為5.5 km2，平均積水深為0.48 m。本文基于國內(nèi)學者對內(nèi)澇成因分析的基礎(chǔ)上[3-8]，以新市涌流域為例，提出“上蓄、中通、下排”的全流域治理對策，以期為城市內(nèi)澇治理提供參考。

2 內(nèi)澇成因分析

1) 流域調(diào)蓄能力不足，加劇下游排澇壓力

新市涌流域上游現(xiàn)有小(2)型水庫3座，由于歷史原因，無法按防洪排澇需求統(tǒng)一調(diào)度，且3宗水庫庫區(qū)及溢洪道存在不同程度的被侵占現(xiàn)象，影響其調(diào)蓄功能的正常發(fā)揮。新市涌涌口未設(shè)攔河建筑物進行控制，暴雨期無法實現(xiàn)提前預泄，不能發(fā)揮河道涌容調(diào)蓄作用。

2) 河涌水系部分排澇斷面縮窄嚴重，過流能力不足

部分河涌位于主城區(qū)及城中村內(nèi)，城區(qū)和城中村建筑、過河橋梁，對河道侵占嚴重(部分斷面縮窄50%以上)，成為阻水瓶頸，嚴重影響水系過流能力。同時，河道缺乏維護管理，淤積嚴重，過流能力降低。圖1為新市涌流域河道淤積、縮窄的現(xiàn)狀。

圖1 新市涌河道淤積、縮窄現(xiàn)狀示意

3) 部分地區(qū)地勢低洼，受外江河道洪水頂托影響嚴重

部分區(qū)域地勢較低，汛期若突降暴雨，地勢低洼地區(qū)地面徑流集中，區(qū)外來水量大，排水出口處外江水位高，導致現(xiàn)狀地面排水不暢；由于城市化進程的加快，導致地面徑流系數(shù)增大，雨水地面徑流量增加，暴雨徑流向下游匯集，淹沒深度大，自流可能性減小，再遇洪水位的頂托，易造成“水浸街”。

3 治理對策分析

根據(jù)廣州市總體規(guī)劃要求，為適應白云區(qū)社會經(jīng)濟的發(fā)展需求，進行系統(tǒng)整治，解決新市涌流域內(nèi)澇存在問題，相應提高新市涌流域的排澇標準。在現(xiàn)有排澇工程和相關(guān)前期研究的基礎(chǔ)上，分別提出“上蓄、中通、易澇點局部強排”和“上蓄、中通、下排”的內(nèi)澇治理對策，進行對比分析。

上蓄是指上游山區(qū)以調(diào)蓄為主，充分利用現(xiàn)有的3宗小型水庫和新建的3座地下調(diào)蓄設(shè)施，對上游白云山山洪進行調(diào)蓄，削減下泄洪峰流量，降低中下游排水壓力；中通是指一方面拓寬河道縮窄處的行洪斷面，增大行洪能力，另一方面連通水系，干、支流連通連排，增加排水出口；易澇點局部強排是指在流域地勢低洼受澇嚴重地區(qū)，通過建設(shè)排澇泵站，增加局部排澇防災能力；下排是指在下游新市涌河口新建水閘及排澇泵站，可解決新市涌下游洪水頂托問題，并合理利用涌容調(diào)蓄澇水，以增加新市涌流域防洪排澇能力。

新市涌流域規(guī)劃工程總體布置如圖2所示。

圖2 新市涌流域規(guī)劃工程總體布置示意

4 治理措施

4.1 上蓄

4.1.1上游水庫系統(tǒng)調(diào)度

新市涌流域內(nèi)現(xiàn)有小(2)型水庫3座，大金鐘水庫、上坑水庫、下坑水庫，均具有防洪功能。集雨面積分別為1.44 km2、1.21 km2、1.01 km2，20年一遇設(shè)計洪水洪峰流量分別為27.8 m3/s、22.6 m3/s、26.8 m3/s。為緩解新市涌下游排洪壓力，3宗水庫應最大限度的發(fā)揮調(diào)蓄功能，對20年一遇設(shè)計洪水進行調(diào)蓄，以削減洪峰流量，降低下游河道水位，提高流域排水能力。

4.1.2新建地下調(diào)蓄池

1) 兒童公園調(diào)蓄池

結(jié)合初雨截流，在廣州市兒童公園地下新建調(diào)蓄池[9]，可以有效攔截容納大金鐘水庫、上坑水庫、下坑水庫以下，整個機場周邊涌北段流域，以及機場周邊涌南段云城南四路以北區(qū)域共3.51 km2的20年一遇設(shè)計洪水，一定程度上降低新市涌蕭崗段、機場周邊涌南段及沙涌行洪排澇壓力。

2) 景泰涌上游調(diào)蓄池

針對景泰涌上游大金鐘路至白云大道段受澇嚴重，在金澤大廈上游和軍事管理區(qū)分別建設(shè)小金鐘調(diào)蓄池和景泰坑調(diào)蓄池，調(diào)蓄容積分別為3.46萬m3、2.24萬m3，以對上游設(shè)計洪水進行調(diào)蓄，削減洪峰流量。

4.2 中通

4.2.1水系連通

1) 新市涌與石井河連通段

新市涌上游為山區(qū)，中下游為平原區(qū)，上游山洪形成快，而中下游河道平緩，排洪通道單一，且受城市開發(fā)建設(shè)，下游斷面遭到不同程度的侵占，嚴重影響行洪排澇。為降低下游排水壓力，若在新市涌中游增設(shè)排洪通道，將可有效減緩下游的排水壓力。通過對新市涌與石井河平面上、洪水水面線的研究，在棠潭路附近新市涌距石井河距離較近，周邊尚有未建設(shè)的用地，可作為新市涌-石井河連通通道。

新市涌-石井河連通渠涵總長為1.02 km，通過新市涌與石井河連通段將新市涌堂潭路上游洪水就近部分排入石井河，可以有效緩解新市涌下游段行洪排澇壓力，隨著河道水面線的降低，兩岸排水能力將得到極大提高。同時，考慮在連通渠涵出口新建潭村水閘，抵御石井河洪潮高水位，防止洪水倒灌新市涌。

2) 云城南二路連通段

結(jié)合目前和規(guī)劃土地開發(fā)利用狀況，在云城南二路處連通機場周邊涌南段和沙涌上游，長度為0.77 km，將機場周邊涌南段洪水直接就近排入沙涌，降低機場周邊涌南段及連接沙涌暗涵段排水壓力，同時可以收集周邊雨水，有效降低兩岸受澇風險。

4.2.2拓卡口

1) 清淤

新市涌普遍存在淤積現(xiàn)象，河底高程普遍較高，尤其是蕭崗段，由于該段河底埋設(shè)截污設(shè)施被人為抬高，河底高程明顯過高，導致河涌行洪能力下降，暴雨期間容易造成河涌水位過高。對新市涌全線共7.8 km進行清疏，增大河道過流斷面，增加行洪排水能力。

2) 蕭崗段拓寬

受兩岸建筑影響，新市涌蕭崗段河道縮窄嚴重，僅4.5～10 m，但蕭崗段以下的機場路下游段河道寬約12 m，蕭崗段以上的舊機場周邊涌河道寬約14 m，此段河道明顯過窄。近期對相對容易實施的機場路至連元橋段進行拓寬，拓寬至10.0 m；遠期繼續(xù)拓寬蕭崗段剩余600 m段。

3) 環(huán)城高速上游段拓寬

受同德圍高架橋影響，新市涌中下游河段有不同程度的縮窄，其中環(huán)城高速上下游至上游大拐彎段600 m進行拓寬，增大河段行洪斷面，改善水流狀態(tài)。

4) 橋涵拓卡口

新市涌及支流受市政道路建設(shè)影響，現(xiàn)存在多處橋涵嚴重縮窄河道行洪排澇斷面，嚴重影響河道正常排水。對5處橋涵進行拓卡口建設(shè)，5處卡口分別位于：景泰涌機場路段、景泰涌三元里大道段、沙涌心誼路段、新市涌德康路段、新市涌環(huán)城高速段。

4.3 易澇點局部強排

局部低洼地塊增設(shè)強排設(shè)施，使低洼地的雨水就近先匯入管網(wǎng)，再進入河涌，避免低洼地積澇。新建蕭崗泵站、棠涌泵站、水邊街泵站、遠景路泵站和環(huán)城高速泵站，分別位于蕭崗村機場路、棠涌、三元里大道與遠景路交叉口、三元里大道與河邊街交叉口和環(huán)城高速，排澇流量分別為1.9 m3/s、1.9 m3/s、3.5 m3/s、1.1 m3/s和0.7 m3/s。

4.4 下排

在新市涌河口配套新建水閘、泵站，增加新市涌流域排澇能力。其中，水閘凈寬為30 m，設(shè)計流量為169 m3/s；泵站設(shè)計排澇流量為80 m3/s。

5 效果分析

由于提出治理措施尚處于方案階段，未具體實施，本文通過計算對不同治理工程措施的效果進行分析。

5.1 上蓄效果分析

1) 上游水庫系統(tǒng)調(diào)度效果分析

經(jīng)上游3宗水庫調(diào)蓄后，將有效緩解新市涌下游排洪壓力，新市涌干流設(shè)計洪水從下游到上游消減率為13.8%～56.9%。

2) 地下調(diào)蓄池效果分析

經(jīng)過兒童公園調(diào)蓄池、景泰涌上游、小金鐘調(diào)蓄池和景泰坑調(diào)蓄池調(diào)蓄，新市涌從下游到上游20年一遇設(shè)計洪水消減率為11.2%～24.3%，從而降低河道水位，有效減輕兩岸排澇壓力。

5.2 中通效果分析

1) 水系連通效果分析

通過新市涌與石井河連通段，最大可將新市涌上游20年一遇設(shè)計洪水62.4 m3/s就近部分排入石井河，有效緩解新市涌下游段行洪排澇壓力。通過云城南二路連通管，可將機場周邊涌南段15.2 m3/s(20年一遇設(shè)計洪水24.6 m3/s)的洪水直接就近排入沙涌，降低機場周邊涌南段及連接沙涌暗涵段排水壓力，有效降低兩岸受澇風險。

2) 拓卡口效果分析

經(jīng)過新市涌全線共7.8 km進行清疏、蕭崗段和環(huán)城高速上游段拓寬，隨著河道行洪斷面增加，新市涌干流水面線平均下降0.26 m，最大下降0.64 m。

5.3 易澇點局部強排分析

通過在蕭崗村機場路、棠涌、三元里大道與遠景路交叉口、三元里大道與河邊街交叉口和環(huán)城高速增加5座強排設(shè)施，使流域低洼地的雨水就近先匯入管網(wǎng)入河涌，避免低洼地積澇成災。

5.4 下排效果分析

新建涌口水閘及泵站，并進行科學調(diào)度：在暴雨洪水來臨前，控制內(nèi)涌水位保持在-1.0 m；當內(nèi)涌水位高于外江水位時，關(guān)泵開閘排水，增加新市涌流域防洪排澇能力。在新市涌整治和清淤的基礎(chǔ)上，結(jié)合涌口擋潮閘，水面線下降明顯，新市涌干流水面線平均下降0.51 m，最大下降0.8 m。

5.5 對比分析

經(jīng)過“上蓄、中通”的治理措施，河涌水位出現(xiàn)下降，部分區(qū)域由于地勢較低雨水仍然無法自排，存在內(nèi)澇。“易澇點局部強排”措施可以使地勢較低區(qū)域雨水排入河涌，在一定程度上消除局部內(nèi)澇點，卻無法從根本上解決流域內(nèi)澇問題。隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展加快，徑流系數(shù)加大，受外江洪潮水頂托后，其他區(qū)域又會出現(xiàn)新的內(nèi)澇點。“下排”措施可以在暴雨來臨前騰空涌容，控制內(nèi)涌水位，并結(jié)合擋潮閘從根本上解決新市涌流域洪潮水頂托的問題，極大地提升新市涌排澇能力。因此，“上蓄、中通、下排”的治理對策，有利于在一定程度上緩解新市涌流域的內(nèi)澇。

6 結(jié)語

本文基于白云區(qū)新市涌流域的內(nèi)澇成因研究，提出了“上蓄、中通、下排”的治理對策。研究結(jié)果表明：上蓄通過加強水庫系統(tǒng)調(diào)度、新建調(diào)蓄池等，減小設(shè)計洪峰流量，提升調(diào)蓄能力；中通通過水系連通、清淤疏浚、拓卡口等，提高河道過流能力，水面線下降；下排通過新建泵站、水閘等，及時排除澇水，顯著提升排澇能力。“上蓄、中通、下排”的內(nèi)澇治理對策，可以從全流域的角度去治理內(nèi)澇，有效緩解了新市涌流域內(nèi)澇問題。