上海市徐涇東圩水系調整方案研究

高 肖

(淮河水利委員會綜合事業發展中心，安徽 蚌埠 233000)

上海樂高樂園度假區總投資約35億元，將成為全球最大的樂高樂園度假區之一，初步計劃2023年建成開園。樂高樂園的建設，不僅有利于滬浙經濟對接，更好地促進長三角地區高質量一體化發展，也是增強區域發展動力、提升城市吸引力和競爭力的重大契機，有利于加快地區轉型升級步伐、推進先進制造業與現代服務業“兩業并舉”、打造國際化大都市的高品質生活，進而推動金山成為宜居、宜業、宜游的長三角節點性區域[1]。

樂高樂園選址位于金山區楓涇鎮徐涇東圩東北角，涉及大樹頭河道和毛塘涇2條現狀河道，區域現狀河網水面率為2.0%，大樹頭河道出口設有排澇泵站。在現狀條件下，樂高樂園除澇能力與徐涇東圩圩區相同，基本達到5年一遇除澇標準。根據楓涇鎮總體規劃、控制性詳細規劃要求，考慮樂高樂園工程建設標準，需要將樂高樂園核心區范圍內河道布局進行相應調整，使得樂高樂園核心區防洪除澇標準不低于20年一遇。

1 河道水系現狀分析

1.1 河網水系現狀

樂高樂園核心區位于上海市金山區楓涇鎮內，西至興豪路，東靠面杖港，北鄰秀州塘，涉及大樹頭河和毛塘涇2條現狀河道。大樹頭河道為村級河道，位于浦南西片水利片區、徐涇東圩圩區，西接毛塘涇，東至面杖港。根據楓涇最新地形圖，大樹頭現狀水面積約為11707m2，河長約1.518km，平均寬度不到8m。毛塘涇為鎮級河道，是徐涇東圩的主要排水河道，西端連接規劃河道四，東部穿越興豪路后向南折彎與面杖港連接。河道總長2.846km，其中興豪路—面杖港范圍長約410m，平均寬度約9m。

1.2 水閘控制工程現狀

樂高樂園全部位于上海市金山區楓涇鎮徐涇東圩內，圩區總面積約10.23km2，現狀河網水面率為2.98%，圩內共設泵閘10座、水閘4座。圩內現狀泵站總裝機流量為16.4m3/s，水閘均為節制閘。在現狀條件下，圩區基本滿足5年一遇除澇標準。規劃水面率8.71%，規劃泵站總規模為14.4m3/s，規劃除澇標準為20年一遇。大樹頭河、毛塘涇近面杖港處均建有1座泵閘，裝機流量分別為1.2、2.4m3/s，現狀主要滿足興豪路-面杖港-秀州塘合圍區域的除澇需求。

1.3 水系調整的必要性

為了配合樂高樂園建設，楓涇鎮總體規劃、控制性詳細規劃均對徐涇東圩區域內興豪路以東的地塊進行了重新規劃，但是重新調整后的地塊與規劃大樹頭河道藍線出現沖突。同時，樂高樂園核心區實施時間先于圩區規劃河道實施時間，即先行達到20年一遇除澇標準。因此，需對徐涇東圩范圍內河道布局進行相應調整。

2 水系調整方案

根據樂高樂園控規等上位規劃的建設要求，需要將樂高樂園核心區范圍內河道布局進行相應調整，調整內容主要是填埋大樹頭河道、拆除婁上村泵站，大樹頭河道藍線的調整將直接影響樂高樂園核心區的防洪除澇。

2.1 區域獨立排水的必要性及可行性說明

《金山區水利規劃(2019—2035年)》中規劃目標提出：“至2025年，圩區除澇基本達到15～20年一遇除澇標準；至2035年圩區及控制片除澇能力達到20年一遇標準”。徐涇東圩圩區除澇能力建設為長期工作計劃，而樂高樂園計劃于2023年實現開園，樂高樂園核心區除澇能力需先于整個圩區達到規劃20年一遇標準。因此，需將樂高樂園核心區作為獨立排水區，先行實現區域除澇能力達到規劃要求。樂高樂園核心區域西側邊緣的興豪路地勢較高，隔斷區域東西兩側陸域雨水徑流路徑，東西兩側水力聯系僅通過毛塘涇連通。故而，僅須在毛塘涇(興豪路西側處)新建1座水閘，即可實現樂高樂園核心區所處的興豪路-面杖港-秀州塘合圍區域獨立排水。

2.2 新建水閘說明

考慮樂高樂園核心區域獨立排水需求，需在毛塘涇(興豪路西側處)新建一座水閘。該水閘在興豪路西側區域除澇能力未達到20年一遇標準之前處于常閉狀態，達到阻斷水體交換的作用；在興豪路西側除澇能力達到20年一遇標準后保持常開狀態，使整個徐涇東圩重新形成一個整體。

毛塘涇規劃河口較寬，與圩區內其他河道溝通，河道的蓄水量較大，口門控制工程流量也較大，為使過閘水流不受阻，應采用開敞式式水閘。此外，閘址附近為樂高樂園核心區，有景觀需求，不宜采用排架較高的閘門型式，可采用中鉸上翻門。

2.3 區域除澇方案比選

樂高樂園核心區作為獨立排水區，通常采用區域內水體調蓄與泵站強排相結合的除澇方式[2]。在填埋大樹頭河道、拆除婁上村鞥站、新建水閘的前提下，區域內水體調蓄通常有2種形式，分別是新挖湖泊和開挖環園區水系。

2.3.1水系調整方案一

方案一采用“新挖湖泊調蓄、現有毛塘涇泵站強排”的方式進行除澇，如圖1所示。現狀毛塘涇泵站裝機流量為2.40m3/s，興豪路-秀州塘-面杖港合圍面積約1.12km2，區域內排澇模數達到2.14m3/s/km2，需要開挖湖泊面積至少不低于大樹頭河道規劃藍線面積36394m2。

圖1 水系調整方案一

2.3.2水系調整方案二

方案二通過建立環區域水系解決區域排水問題，如圖2所示。此方案仍利用流量為2.40m3/s的毛塘涇泵站進行區域強排，環區域水系水面積為36394m2。

圖2 水系調整方案二

2.3.3比選結果

方案一不占用樂高樂園核心區的建設用地，新開湖泊水面集中，建設工程量較小。方案二設計的環園水系會占用樂高樂園核心區建設用地，且新開河線路較長，會增加橋梁等配套工程，實施投資成本增加。因此，綜合考慮可實施性、工程造價等因素，推薦樂高樂園區域水系調整方案采用方案一，即采取“新挖湖泊調蓄與現有毛塘涇泵站強排”相結合的除澇方式。

3 排澇分析

根據《金山區水利規劃》確定的河道水系框架，結合徐涇東圩水系新調整布局情況，對圩內的除澇進行計算分析，充分發揮河、湖水系、泵站水閘的蓄排水功能，做到能控、能蓄、能排、能引。

3.1 河網水動力模型構建

3.1.1模型原理

圣維南方程是河網水動力模型的核心原理，是反映有關物理定律的微分方程[3]，包括連續方程(質量守衡定律)和動量方程(牛頓第二定律)：

(1)

式中，Q—流量，m3/s；q—側向入流，m3/s；A—過水面積，m2；h—水位，m；R—水力半徑，m；C—謝才系數；α—動量修正系數。

3.1.2河網概化

按照概化后的河網與實際河網水利特性等效的原則進行河網概化。本文基于Mike11一維河網水動力模型，根據2018年金山藍線入庫文件要求的河網水系規模創建概化河網[4]。模擬計算范圍為徐涇東圩，計算面積約10.23km2。規劃河網概化結果如圖3所示。

圖3 規劃河網概化結果(單位：m)

3.1.3河網泵閘系統控制模塊

泵閘控制方式的模擬是水動力模型的重要組成部分。根據上海的水網特征、水資源合理調度客觀要求以及水利工程運行管理的實踐經驗，遵循防汛時按照防汛安全要求調度、平時按照改善水質和用水需要的原則調度，對閘的運行方式按照上下游的水位、閘關聯水系的區域水位以及時間等多重控制要求進行詳細的調度模擬。徐涇東圩除澇計算考慮最不利狀況，區域排澇僅靠河道調蓄水體和排水泵站抽排。調度規則為：暴雨來臨前預降內河水位至2.0m，當水位高于預降水位時，泵站開始抽排，直至內河水位降至正常高水位泵站停機。

3.1.4除澇標準與計算條件

除澇計算標準與《金山區水利規劃》保持一致，即區域除澇標準為“63.9”雨型及相應潮型，規劃河網最大24h面暴雨量取20年一遇，24h累積降雨深為190.5mm。根據徐涇東圩的實際地形及《金山北站大型居住社區水系專業規劃》，確定徐涇東圩除澇最高水位為3.5m，在暴雨來臨之前預降內河水位至2.0m，以此水位作為規劃河網排澇計算的起調水位。

3.2 計算工況

按已確定的初始條件和除澇標準，根據水系調整方案，設計2種計算工況。徐涇東圩現狀泵站總裝機流量為16.4m3/s，大于徐涇東圩規劃泵站總裝機流量14.4m3/s，且待徐涇東圩河網規模達到規劃標準后沒有拆除已建泵閘的計劃安排，故本次模擬計算采用現狀泵閘規模。具體方案內容如下：

(1)工況1(本底)：采用規劃河道調蓄水體與現狀泵閘抽排相結合的除澇方式。

(2)工況2(水面補償方案)：在工況1的基礎上，實施水系調整方案。

水系調整方案具體內容包括：①填埋規劃河道面積為36394m2的大樹頭河道；②在核心區內新開面積為36394m2的湖泊，平衡大樹頭河道水面損失；③拆除裝機流量為1.2m3/s的婁上村泵站；④在毛塘涇與核心區交界處新建水閘，阻斷核心區與外界的水體交換，使得核心區及核心區以外區域形成獨立排水區。

3.3 計算結果

上述2種工況下，內河除澇高水位分布圖及內河水位過程線(內河點位選核心區內毛塘涇河段)如圖4—6所示。由圖4可知，在“63.9”雨型20年一遇除澇標準下，河道規模按照藍線規劃實施后，核心區內河道最高水位約為2.975～2.985m，低于內河除澇最高控制水位3.5m。因此，核心區規劃河網除澇能力滿足20年一遇。

由圖5可知，在“63.9”雨型20年一遇除澇標準下，水系調整方案實施后，核心區域內水面率為4.51%，相較徐涇東圩規劃水面率8.71%有大幅降低，因此工況2核心區除澇高水為有所上升。工況2核心區內河道最高水位約為3.420～3.430m，低于內河除澇最高控制水位3.5m。雖然毛塘涇典型點位內河高水位由工況1的2.979m上升至3.422m，水位抬升0.443m，但仍低于內河除澇最高控制水位3.5m的要求，如圖6所示。因此，核心區實施水系調整方案后除澇能力依然滿足20年一遇。

圖5 工況2除澇高水位分布圖

圖6 不同工況下毛塘涇水位變化過程線

綜上所述，工況1河道規模按照藍線規劃實施后，核心區內河道最高水位約為2.975～2.985m，核心區內滿足20年一遇除澇。工況2水系調整方案實施后，核心區內河道最高水位約為3.420～3.430m，核心區內除澇能力仍可滿足20年一遇。因此，本次水系調整方案對核心區除澇能力影響不大。

4 結語

樂高樂園項目的建設會對徐涇東圩區域內河道布局產生一定的影響，進而影響區域防洪除澇安全。綜合考慮各方因素，比選確定了合理的水系調整方案。利用一維河網水動力模型進行除澇分析，確保項目順利實施的同時保障了區域排水安全。在人水矛盾日益突出的現實背景下，有效減小了城市開發利用過程中生態與發展的矛盾，實現了人與自然的和諧共處，可為今后城市發展建設過程中處理好人水矛盾提供經驗參考[5]。影響水系調整的因素有很多，本文著重從占補平衡及除澇安全等方面進行分析論證，有關水生態及水文化的建設將在方案實施過程中補充完善。