闵行区浦江中心镇圩区蓄排水能力研究

肖咸忠 丁国川 徐贵泉

(上海市水务规划设计研究院 上海 200232)

1 引言

闵行区浦江镇位于黄浦江东岸,与浦东新区、奉贤区接壤,是上海市 “一城九镇”试点城镇规划中的一镇,也是上海全市 “1966”城乡规划体系中的一个新市镇。到2020年基本建成具有独特城市风貌的新市镇,成为具有示范作用的科技城镇、创新城镇和特色风貌城镇。规划功能为航天科技产业基地、国家级高科技生产研发基地、现代特色风貌居住区。

浦江镇中心镇区是整个浦江镇发展的重点区域,是现代特色风貌展示区,中心镇区对原有的河网布局有较大的调整,对水质、水位控制及景观等要求较高,为此,浦江镇水务专业规划根据总体规划要求,提出中心镇建立相对独立的圩区,以确保中心镇的水质、景观、安全可以达到与小区功能相适应的环境要求。

随着浦江镇开发建设的深入,居民、企业大量入驻,对提高防汛能力的要求十分迫切,中心镇圩区建设需要尽快上马。为了使圩区排涝工程更加经济合理,有必要对规划方案深入研究,分析河面率、泵站、水闸等配置对圩区蓄排水和最高水位的影响,为工程建设提供科学依据。

2 研究思路及方法

以浦江镇总体规划为指导,以保障浦江镇防洪除涝安全为目标,按照浦江镇规划达到20年一遇的排涝标准要求,与区域控制性详细规划、城镇雨水排水系统、绿化环保等规划相协调,坚持人水和谐、蓄排兼顾、兴利除害、综合治理,应用经过持续率定验证的浦东大片河网一维水文水动力模型,科学计算、系统分析、优化比选,深入研究影响浦江镇中心镇圩区蓄排水能力的主要影响因素即及其程度,选择经济合理的排涝配置方案。

3 浦江中心镇水系现状与规划分析

3.1 水系现状

在浦江镇开发之前,现状大多为尚未开发的农村地区,主要由农田、村庄、乡间道路及河网水系组成,基本没有雨水管网排水系统,雨水排水以地面漫流形式入河。河网水系除少量骨干河道外,大量是规模小、密度高的村前宅河,经统计,规划镇区现状河面率约6%左右。沿黄浦江除大治河西枢纽外,还建有周浦塘、友谊河、黎明河、中心河等多座套闸,这些套闸大多建于上世纪60、70年代,于上世纪90年代末、本世纪初进行除险加固。根据计算,现状的排涝能力大约10年一遇。

3.2 规划分析

3.2.1 圩区规划成果

为满足中心镇区水质、水位控制及景观要求,浦江镇水务专业规划依据总体规划,结合水系条件,将中心镇区建成相对独立的城市圩区。中心镇圩区范围为:西至黄浦江,北至老中心河,东至三鲁河,南至沈庄塘,涵盖浦江中心镇区、发展备用地和漕河泾开发区浦江高科技园区部分区域,圩区汇水面积约为20.9km2,圩区内河面率4.92%,规划建设老周浦塘泵站、黎明河泵闸、友谊河泵闸,泵站总流量为48m3/s,详见图1。为了实现圩区与周边水系的可分可合,在与圩外连通河道上布置若干座节制闸或涵闸。圩内的规划水位控制为:常水位2.5m～2.7m(上海吴淞高程,下同),除涝预降最低水位2.0m,圩内最高水位3.2m。

图1 中心镇圩区水利规划示意图

3.2.2 水利工程建设情况

中心镇圩区内规划工程中,已实施的河道长度约14km,河面积33万m2,部分内河节制工程也部分实施。镇区内已开发地块、已建设道路相应的雨水排水系统均按照规划方案同步实施。

3.2.3 需求分析

(1)排涝能力有待进一步提高,以保障区域防汛安全。随着区域开发建设的加快,对防汛排涝安全的要求不断提高,但水利工程投资力度跟不上城市建设步伐,区域排涝不达标。其次是建设打乱了原有水系,建设又不同步,导致排水不畅,内河水位抬升,降低雨水系统排水效率,影响防汛安全。2005年 “麦莎”台风期间,内河水位达到4.0m,近100家企业、约1000户居民家进水。

(2)排涝泵站需要加快建设,以发挥水利综合效益。镇内虽治理了部分水系,但与之配套的控制工程仍然是上世纪建造的老套闸,规模偏小,排涝能力受到抑制,无法充分发挥河、闸、泵的综合效益。

(3)水资源调控能力有待增强,以改善河道水质。现有老套闸规模较小,引排水能力有限,调引黄浦江水量相对较慢,影响调水效率,有待进一步提高引排能力。

4 蓄排水能力研究

4.1 方案拟定

根据上海多年的治水经验,影响圩区蓄排水能力的主要因素有河面率、水闸及泵站规模配置等。结合浦江镇的规划成果和设计水文边界条件,拟定如下方案来分析研究中心镇圩区的蓄排水能力。

方案一:规划方案,圩内河面率4.98%,周浦塘设14m节制闸一座及泵站18m3/s(泵站选址老周浦塘),友谊河与黎明河各设一座8m节制闸、泵站15m3/s。

方案二:河面率提高到现状的6%,其它控制同方案一。

方案三:纯水闸方案,河面率按照规划的4.98%控制,周浦塘设14m节制闸一座,黎明河及友谊河各设一座8m的节制闸。

方案四:纯泵站方案,排涝过程中,节制闸关闭,只开启3座泵站48m3/s。

为了减少排涝泵站数量,提出如下两个合并泵站方案。

案五:周浦塘、友谊河两泵站合并方案,该方案老周浦塘泵站装机33m3/s,友谊河保留规划一座8m节制闸 (根据建设计划,圩区拟先建设友谊河泵闸和老周浦塘泵站)。

方案六:合并为单一泵站,将圩区规划的48m3/s泵站全部安排在老周浦塘上,周浦塘、友谊河和黎明河为节制闸。

表1 方案组合明晰表

4.2 计算结果及分析

计算结果统计见表2,圩区代表节点水位过程线见图2。

从表2中的除涝演算结果可知,方案一(即规划方案)的面平均水位及节点水位均达到规划目标,能够保证圩区排涝安全。

图2 各方案节点水位过程图

表2 除涝演算结果汇总表

方案二提高圩区内河面率1个百分点,圩内面平均最高水位约降低14.6cm,外排水量与方案一大致相当。从计算可以分析得出,提高地区的河面率,可降低除涝最高水位,减少外排水量,除涝效果较好。

但是若增加1%的的河面率,将减少浦江中心镇区约0.21km2土地的开发建设面积,与已有的镇区总体规划和控详规划不协调,可操作性不强。

方案三的计算结果反映,只考虑规划水闸参与排涝,受规划工况黄浦江高潮位顶托,水闸排水能力受限,导致涝水不能及时排除,外排水量较规划减少11.0%,圩内最高水位达4.0m以上,超过规划最高水位的时长达6.5h,无法满足圩区内市政雨水系统按照最高水位3.2m设计的要求,由于该方案高水位较高,持续时间较长,退水缓慢,防汛压力巨大。

方案四只依靠排涝泵站,若按规划规模布置,基本上可以将圩区内最高水位控制在规划的3.2m附近,超过规划最高水位的时长约1.5h,至高水位时外排水量较规划略有增加,约2.0%。但是该方案未利用浦江镇滨临黄浦江潮汐动力优势,实行水闸趁落潮自流排水,不符合节能要求。

方案五、方案六为泵站合并方案,从计算结果可以看出,泵站合并后,如果按照原来规划的总规模配置,圩内最高水位均不能控制到规划的3.2m,最高水位分别上升12.4cm和34.4cm,超过规划最高水位时长为4.25h和5h,至最高水位时外排水量也减少了4.0%和9.6%,而且合并程度越高,最高水位抬升越严重,也就是说,泵站集中后,泵站的效率降低了,为了满足最高水位控制到规划水平,方案五、方案六需要分别增加泵站装机10m3/s和18m3/s,建设投资及运行成本都大大增加。

泵站所在河段由于泵站规模增大,河道最大流速也急剧增加,泵站所在河段最大流速达到1.97m/s和2.63m/s,远远超过了上海地区一般土质河床的允许最大不冲流速,需要扩大河道断面或者通过增加护岸护坡护底等措施增强河道的防冲能力。

5 结语

(1)圩区的蓄排水能力受河面率、水闸规模、排涝泵站共同影响,分散、多头、多向排水效率最高、效果最好,而且所需水利工程规模最小、投资最省。圩区增加河面率,可扩大调蓄能力,从而降低圩内最高水位;水闸乘落潮排涝效果好,排涝成本较低,但是会受到外围高潮顶托制约,高潮期只能蓄以待排;排涝泵站亦可增加外排水量,减轻内部防汛压力,分散布置的泵站排水效果比集中布置好,对河道的冲刷影响程度和防冲防护工程量也较小。

(2)圩区排涝方案的制定应在规划等前期阶段深入研究,充分发挥自然区位优势、潮汐动力优势和水资源优势,优化工程布局和规模,优化配置河面率、水闸和排涝泵站组成,优化最大蓄排水能力比例,以发挥水利工程的综合效益。

(3)通过研究分析,浦江镇水务专业规划推荐的中心镇圩区方案排涝效果最好,工程规模比较合理,可操作性较强,建议按照规划加快推进实施,以确保区域防汛排涝安全。

1 上海市水务规划设计研究院.《闵行区水务规划水利篇(修编)》.2005年.

2 闵行区人民政府.《闵行区浦江镇总体规划(2007-2020)》.2007年.

3 上海市水务规划设计研究院.《＜浦江镇水务专业规划＞修编(水利篇)》.2007年.

4 上海市水务规划设计研究院、上海市水利工程设计研究院.《周浦塘泵站、友谊河泵闸工程项建书》.2008.