大灣區城市易澇點成因分析及工程整治研究

陳楚喬

(東莞市水務局，廣東 東莞 523000)

1 工程概況

東莞市位于廣東省中南部、珠江入海口東側，東江下游的珠江三角洲，東與惠州市惠陽區接壤，北與廣州市黃埔區和增城區、惠州市博羅縣隔江為鄰，西臨珠江出口獅子洋，南與深圳市寶安區相連。黃江鎮位于東莞市東南部，地處東經113°82′，北緯23°02′，東鄰樟木頭鎮，南與塘廈鎮接壤，西與大朗鎮隔岸相望，北與常平鎮相接。黃江鎮板湖河防洪標準為20～50年一遇，聚富路易澇點匯水面積為12.19 km2，防洪排澇標準為20年一遇。工程主要建設內容為建設箱涵2515 m，以聚富路與板湖路交叉口處作為起點，沿板湖路向南方向新建一條箱涵(1號箱涵4.0 m×3.0 m，長925 m)，終點至板湖大道與東進路(莞樟路)交叉口處；以1號箱涵終點作為起點，沿東進路(莞樟路)向西方向新建一條箱涵(2號箱涵7.0 m×4.0 m，長1110 m)，終點至東進路(莞樟路)與公常路交叉口處；以2號箱涵終點作為起點，沿公常路向南方向新建一條主箱涵(3號箱涵5.0 m×4.0 m×2孔，長295 m)，和河涌交匯口處設置兩處三通；現狀河道改造為箱涵(185 m)。項目建設總投資22 792.26萬元。項目實施后，解決黃江鎮聚富路易澇點現狀問題，具有良好的社會效益[1]。

2 易澇點成因分析

2.1 排水現狀

黃江鎮排水體制是雨污合流制，鎮中心區排水系統較完善，共建成排水管渠道及邊溝總長度226.64 km，管徑Φ300～1500 mm，較寬路段為雙側敷設，基本為混凝土管，鎮區排水管網絕大部分為雨污合流，同一片區內，市政管道部分采用合流，部分采用分流。黃江鎮原雨水污水排放主要通過合流管渠就近排入河流涌溝，在各大小河涌上分布有眾多排污口，截污即將排污口處的合流污水通過管道系統收集(部分經污水提升泵站)送至污水處理廠，截污主干管網已基本建成并部分投入使用。截污主干管總長度約29.1 km，管徑在DN300～1500 mm之間，管道埋深在1.5～10.9 m 之間。項目包括污水提升泵站1座，截流井25座，過河倒虹吸管7處。

2.2 易澇點排水量計算

根據黃江鎮聚富路易澇點現狀分析，易澇點匯水區域較小時，雨水通道均為管渠，管渠城市排水標準設計時采用暴雨強度公式法[1]。

城市排水標準常用流量根據廣東省東莞市暴雨強度公式查算表計算，其中，東莞市的暴雨強度見式(1)：

(1)

式中：q為設計流量，l/(s·hm2)；P為設計重現期，取3～5 a；t為降雨歷時，t=t1+t2；t1為地面集水時間，取10～15 min；t2為管內流行時間，min。

(2)徑流系數。徑流量與降雨量的比值稱為徑流系數ψ[2]，其值小于1。本工程易澇點所屬片區為城市中心城區，一般區域綜合徑流系數0.6，見式(2)。

ψav=∑Fi·ψi/F

(2)

式中：Fi為匯水面積上各類地面的面積，m2；ψi為相應于各類地面的徑流系數；F為全部匯水面積，m2。

(3)防洪排澇標準常用流量計算。防洪排澇標準常用流量根據廣東省洪峰流量經驗公式計算，如式(3)[3]：

QP=C×H24p×F0.84

(3)

式中:Qp為設計洪峰流量，m3/s；C為系數，取值見表1；H24p為24 h設計面暴雨；F為集雨面積，km2。

表1 廣東省洪峰流量經驗公式C值系數取值

黃江鎮聚富路易澇點整治主要整治對象為板湖河。由于黃江鎮沒有實測洪水資料，設計洪水主要依據設計暴雨來推求。各斷面設計洪水根據集雨面積、下墊面情況和計算方法的適用性合理選用，計算采用《水文水利分析計算繪圖軟件系統》軟件進行。根據板湖河20年一遇入流過程、河道水位蓄量關系及泵站的特征水位，采用蓄排澇法計算20年一遇板湖河排站抽排流量，表明板湖河整個片區總排澇量為108 m3/s，排站設計排澇量為108 m3/s。水閘底高程取2.45 m，排站起排水位為6.5 m，最高控制水位7.0 m，最低控制水位5.6 m。

2.3 易澇點成因分析

(1)系統排水能力不足。排水干管、渠及現狀河道設計標準偏低，斷面偏小，水力條件差，而且有部分建筑工地泥沙、垃圾直接排入，致使渠道堵塞，積水現象較嚴重。同時板湖路地勢較低，雨水匯集迅速，板湖河部分斷面過流能力不足。

(2)城市開發建設侵占河道行洪區域嚴重。黃江鎮原水利工程大多圍繞著農業灌溉需要建設，灌溉渠道轉變為排洪渠道后，受渠寬、渠深和原線路限制，排水困難。河道經棕櫚泉小區段被私改為4個直角轉彎處，行洪斷面縮小近一半；沿江路商業街暗涵下有4排支撐樁，對行洪有較大的阻水影響。

(3)受下游梅塘水頂托的影響。板湖河的排泄出口是梅塘河，梅塘水20年一遇的設計水位是8.67 m，板湖河上游聚富路段地面高程10.50 m，渠底高程只有7.00 m，僅靠河道自由出流泄洪易受梅塘水頂托的影響，導致泄洪不暢。

3 工程整治方案

3.1 排水體制

目前，城市排水采用的排水體制主要有截流合流制、完全分流制以及混流制三種類型。根據黃江鎮實際情況，規劃排水體制原則上采用分流制，新建污水收集系統。結合現狀情況及改造難度，現狀合流制管渠設計為雨水管渠保留和改造，恢復河溝原來的防洪排澇功能；新建、擴建地區和舊城改造地區和工業區采用分流制；舊城區、舊農村居民點規劃期仍為合流制，隨舊城區改建，逐步改造為分流制，2020年采用30%合流制和70%分流制的混流系統；遠期2025年實現分流制比例90%，遠景進一步提高分流制比例[4]。

3.2 工程方案設計

城市化設施建設導致植被破壞、水土流失、不透水面增加等嚴重問題，因此，回歸水生態系統的“海綿城市”才是解決城市內澇的最終出路。我國“海綿城市”建設技術路線為“滲、滯、蓄、凈、用、排”。黃江鎮聚福路易澇點位于板湖河區域，板湖河周邊經過不斷的開發后，地面下滲、周邊調蓄及河道的排洪功能全部減弱或消失，工程整治加大海綿城市“排”功能，改善易澇點排澇能力。根據聚富路易澇點現狀，內澇整治設計考慮充分利用原板湖河的過流能力，對環城路三岔口以東、聚富路以南方向的現狀河道阻水口進行改造，使其與兩側現狀河道平滑順接，以聚富路與板湖路交叉口處為起點沿板湖路向南方向新建一條箱涵，在板湖河與梅塘水交叉處新建排站等措施進行分流，利用現狀的條件進行優化設計，盡量減少拆遷量，降低工程投資。通過三種工程整治方案比較(見表2)可知，方案一雖然對公路有一定影響，但投資小，綜合影響最小。因此，選擇工程方案一作為整治方案[5]。

表2 聚富路易澇點工程方案整治對比情況

3.3 實施后水面線復核

根據計算成果，板湖河整個片區總排澇量為108m3/s，排站設計排澇量為108m3/s。工程建成后新建箱涵與現有河道共同承擔區域的排澇任務。根據建閘后水面線的計算成果顯示，見圖1，板湖河20年一遇的設計水位均不超過渠頂高程，降低了梅塘水對板湖河的頂托影響。整治后，板湖河設計水位最高水位9.44 m，易澇點處地面最低高程10.50 m，水面線位于實際地面高程下1.06～4.71 m，滿足排澇需要。

圖1 整治后板湖河(建閘后)水力坡降線

4 結 語

黃江鎮聚富路易澇點成因主要為系統排水能力不足，城市開發建設侵占河道行洪區域嚴重，受下游梅塘水頂托的影響，排澇能力降低，導致形成內澇；整治后，板湖河設計水位最高水位9.44 m，易澇點處地面最低高程10.50 m，水面線位于實際地面高程下1.06～4.71 m，滿足排澇需要。