麻磡河流域調(diào)蓄方案及規(guī)模論證分析

宮 劍

（廣東省水利水電建設(shè)有限公司,廣東 廣州 510635）

1 引言

流域綜合治理工程有助于提升改造片區(qū)防洪功能,恢復(fù)片區(qū)水質(zhì),具有十分顯著的效益[1-3]。麻磡河流域綜合治理工程旨在改善水質(zhì)較差、排澇不暢的現(xiàn)狀,治理范圍較大,區(qū)域內(nèi)存在多個工程建設(shè)。為了提高工程綜合效益,保證工程建設(shè)的有效性,需要對工程的建設(shè)方案及規(guī)模進行論證分析,選取經(jīng)濟合理的方案。

2 建成區(qū)雨水調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸系統(tǒng)方案

2.1 徑流轉(zhuǎn)輸出路分析

根據(jù)西麗水庫流域水系情況,現(xiàn)狀下游河道僅有大沙河,由于西麗水庫東、西片區(qū)水質(zhì)保障工程新開河道麗水河和燕清溪接入大沙河,因此現(xiàn)狀能承接麻磡河流域建成區(qū)雨洪轉(zhuǎn)輸?shù)南掠魏拥烙宣愃印⒀嗲逑约按笊澈印８鶕?jù)現(xiàn)狀條件及相關(guān)工程情況,由于新開路徑至大沙河,用地協(xié)調(diào)難度極大,而且距離遠,不經(jīng)濟,故不再考慮新開轉(zhuǎn)輸通道至大沙河。工程從下游河道接納能力（過流富余量）、轉(zhuǎn)輸距離等擬定合理可行的徑流轉(zhuǎn)輸出路。

①轉(zhuǎn)輸距離對比

麻磡建成區(qū)雨水轉(zhuǎn)輸至麗水河約2.9 km,穿過白芒建成區(qū),對建成區(qū)有一定影響；麻磡建成區(qū)雨水轉(zhuǎn)輸至燕清溪約2.98 km,穿過王京坑建成區(qū)和大磡建成區(qū),對建成區(qū)影響較大,距離較前者遠。

②下游河道接納能力分析

a.麗水河過流能力復(fù)核

麗水河全長5.6 km,其中明渠段長為2.2 km,隧洞段長3.4 km。麗水河明渠段安全超高富余多。底流速的無壓隧洞,當(dāng)通氣條件良好時,洞內(nèi)水面線以上空間不宜小于隧洞斷面面積的15%,凈空不應(yīng)小于0.4 m。經(jīng)復(fù)核,麗水河隧洞段富余過流量9.4 m3/s,計算結(jié)果見表1。

表1 麗水河隧洞過流能力復(fù)核表

綜上,麗水河洪峰過流能力控制斷面位于隧洞段,富余洪峰流量為9.4 m3/s。

b.燕清溪過流能力復(fù)核

燕清溪全長3.62 km,其中明渠段長為1.73 km,DN3000 隧洞段長0.89 km,DN3000 頂管段長0.29 km,4 m×2 m 箱涵段長0.71 km。燕清溪上游明渠段斷面為梯形斷面,底寬為0.5 m,頂寬1.69 m,高1.7 m,安全超高基本無富余。河道防洪標準50 年一遇,洪峰9.26 m3/s,洪峰流量小,設(shè)計渠道過流斷面小,對外來轉(zhuǎn)輸流量較敏感。

底流速的無壓隧洞,當(dāng)通氣條件良好時,洞內(nèi)水面線以上空間不宜小于隧洞斷面面積的15%,凈空不應(yīng)小于0.4 m。經(jīng)復(fù)核,燕清溪隧洞段富余過流量2.04 m3/s,計算過程見表2。

表2 燕清溪隧洞過流能力復(fù)核表

綜上,燕清溪洪峰過流能力控制斷面位于上游明渠段,安全超高無富余,即無富余洪峰過流流量,對外來轉(zhuǎn)輸流量很敏感。

通過上述分析,麗水河有富余洪峰流量9.4 m3/s,而燕清溪過流斷面小,無富余洪峰流量,結(jié)合轉(zhuǎn)輸距離,本工程初擬麗水河作為徑流轉(zhuǎn)輸出路。

2.2 徑流調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸路線的用地核查情況

基于上述初擬轉(zhuǎn)輸出路,通過現(xiàn)場踏勘,初步判斷在麻磡片區(qū)內(nèi)可利用位于武警七支隊二十中隊對面的現(xiàn)狀魚塘改造為麻磡調(diào)蓄湖,占地面積約2.6 萬m2；由現(xiàn)狀魚塘起,沿麗康路埋設(shè)轉(zhuǎn)輸管至麗水河可實現(xiàn)末端轉(zhuǎn)輸。2019 年8 月2 日,就以上用地范圍赴市規(guī)土委南山管理局進行核查,具體情況如下：現(xiàn)狀魚塘所在地塊屬于園林用地,可利用；轉(zhuǎn)輸路徑所在地塊屬于道路用地,可利用。因此,初擬徑流調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸線路總體可行。

2.3 同期建設(shè)工程對設(shè)計邊界的影響

西麗水庫流域同期開展的徑流調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸工程有以下三個：白芒河流域水環(huán)境綜合治理工程（徑流調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸工程）、大磡河流域水環(huán)境綜合治理工程（徑流調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸工程）、麻磡河流域綜合治理工程（徑流調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸工程）。

根據(jù)白芒河流域水環(huán)境綜合治理工程（徑流調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸工程）可研報告所述,該工程建成區(qū)雨水調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸方式采用錯峰外排,方案為利用新建調(diào)蓄池及改造前置庫為生態(tài)庫將白芒建成區(qū)（面積0.40 km2）50 年一遇標準雨水完全存蓄,待洪峰過后,轉(zhuǎn)輸至麗水河,轉(zhuǎn)輸規(guī)模為0.95 m3/s,對麗水河防洪無影響。

根據(jù)大磡河流域水環(huán)境綜合治理工程（徑流調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸工程）可研報告所述,該工程包含大磡河流域徑流調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸工程和王京坑河流域徑流調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸工程兩個子項。大磡河流域徑流調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸工程建成區(qū)雨水調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸方式采用錯峰外排,方案為將大磡建成區(qū)（面積1.08 km2）50 年一遇標準雨水通過新建調(diào)蓄池及改造前置庫為生態(tài)庫完全存蓄,待洪峰過后,轉(zhuǎn)輸至燕清溪,轉(zhuǎn)輸規(guī)模為1.74 m3/s,對燕清溪防洪無影響；由于王京坑片區(qū)無可利用地塊新建調(diào)蓄池（湖）,王京坑河流域徑流調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸工程建成區(qū)雨水調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸方式采用不蓄直排,將王京坑建成區(qū)（面積0.27 km2）50 年一遇標準雨水通過新建3 m×2 m 轉(zhuǎn)輸箱涵直接轉(zhuǎn)輸至麻磡新建調(diào)蓄湖（即本工程新建調(diào)蓄湖）,轉(zhuǎn)輸規(guī)模為6.26 m3/s。

綜上,由于白芒河流域水環(huán)境綜合治理工程（徑流調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸工程）中白芒建成區(qū)雨水調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸采用錯峰外排至麗水河方案,而大磡河流域水環(huán)境綜合治理工程（徑流調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸工程）中大磡建成區(qū)雨水調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸采用錯峰外排至燕清溪方案,因此以上兩個建成區(qū)雨水轉(zhuǎn)輸對本工程——麻磡河流域綜合治理工程（徑流調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸工程）轉(zhuǎn)輸方案不產(chǎn)生影響,而王京坑建成區(qū)雨水直接轉(zhuǎn)輸至本工程新建調(diào)蓄湖內(nèi)進行調(diào)蓄。

3 調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸規(guī)模論證

考慮在對下游麗水河不產(chǎn)生防洪壓力的前提下調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸麻磡建成區(qū)（面積0.44 km2）和王京坑建成區(qū)（面積0.27 km2）50 年一遇標準雨水至麗水河。根據(jù)調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸方式的不同,可分為以下三種方案進行比選：不蓄直排、錯峰外排及邊蓄邊排。

（1）不蓄直排方案

不蓄直排方案為不考慮新建調(diào)蓄湖,直接將建成區(qū)雨洪轉(zhuǎn)輸?shù)禁愃印８鶕?jù)水文章節(jié)論述,流域面積小于10 km2的坡面匯水工程,麻磡和王京坑建成區(qū)面積共為0.71 km2,經(jīng)計算,轉(zhuǎn)輸至麗水河的50 年一遇洪峰流量為14.1 m3/s,由于超過麗水河富余洪峰流量9.4 m3/s,對麗水河造成極大的防洪壓力,因此該方案不合理,本工程不采用。

（2）錯峰外排方案

錯峰外排方案為考慮通過新建調(diào)蓄湖將建成區(qū)雨洪完全存蓄,待洪峰過后,再轉(zhuǎn)輸至麗水河。經(jīng)計算,調(diào)蓄規(guī)模為20.5 萬m3,按兩天排干,轉(zhuǎn)輸規(guī)模為1.19 m3/s。

（3）邊蓄邊排方案

邊蓄邊排方案為不錯峰外排方式,考慮新建調(diào)蓄池在收集建成區(qū)洪水的同時利用泵站抽排固定流量轉(zhuǎn)輸至麗水河。相對于不蓄直排能降低對下游防洪的影響,相對于錯峰外排能減小調(diào)蓄湖的規(guī)模。方案結(jié)合需常用泵型及轉(zhuǎn)輸管徑,假設(shè)不同轉(zhuǎn)輸規(guī)模,通過調(diào)洪驗算推求各轉(zhuǎn)輸規(guī)模下的調(diào)蓄規(guī)模。以假設(shè)轉(zhuǎn)輸規(guī)模3.5 m3/s 計算調(diào)蓄規(guī)模為例：

①入庫洪量：麻磡建成區(qū)50 年一遇的洪水過程線。

②出庫洪量：由于本工況采用泵站抽排轉(zhuǎn)輸固定流量,轉(zhuǎn)輸規(guī)模取3.5 m3/s,即泄量固定為3.5 m3/s。

③水量平衡計算：入庫洪量-出庫洪量=調(diào)蓄湖規(guī)模。

④成果：當(dāng)轉(zhuǎn)輸規(guī)模為3.5 m3/s,相應(yīng)的調(diào)蓄池規(guī)模為9 萬m3。

根據(jù)以上計算方法,本次計算得出各轉(zhuǎn)輸規(guī)模下,調(diào)蓄湖的規(guī)模,以供比選論證,具體計算成果見表3。

表3 各邊蓄邊排方案工程規(guī)模計算成果表

繪制的調(diào)蓄規(guī)模—投資曲線圖見圖1。

圖1 邊蓄邊排方案調(diào)蓄規(guī)模—投資曲線圖

由上圖所示,邊蓄邊排方案調(diào)蓄規(guī)模-投資曲線以方案2 為最優(yōu)的經(jīng)濟拐點,因此邊蓄邊排方案2 為最優(yōu)方案。

（4）確定調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸規(guī)模

綜上,不蓄直排方案不合理,本工程不考慮。錯峰外排和邊蓄邊排方案2 在技術(shù)上是可行的,但在投資估算上邊蓄邊排方案2 更經(jīng)濟,因此本工程可研階段推薦方案為邊蓄邊排方案,調(diào)蓄規(guī)模為9 萬m3,轉(zhuǎn)輸規(guī)模為3.5 m3/s。

4 結(jié)論

麻磡河流域綜合治理工程具有多種實施方案,從經(jīng)濟、技術(shù)等方面綜合考慮選擇經(jīng)濟-效益最優(yōu)的方案。通過對比分析,邊蓄邊排方案2 具有最優(yōu)的經(jīng)濟效益,且在技術(shù)上具有可行性,可作為工程的推薦方案。