湖北长阳经济开发区防洪排涝现状及规划方案探讨

王从锋 易仲强 纪道斌 杨正建

(三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌 443002)

随着社会经济的发展,生产力的提高,社会财富和人口不断向城市集中,一旦发生洪水,将淹没城市,中断交通,给人民生命财产带来巨大损失,远远超过非城市地区,所以城市排涝安全越显重要[1-2].城市防洪排涝安全是城市基础设施工程安全的重要组成部分,更是城市居民正常生产生活及社会可持续发展的保障.

1 概 况

湖北长阳土家族自治县长阳经济开发区位于长阳县城北部,距长阳县城中心区9km,距宜昌市中心区50km(图1).长阳经济开发区由湖北省人民政府于2006年4月以鄂政函〔2006〕54号文件批复设立, 2006年5月31日经国家发改委审核验收为省级开发区,规划总面积3.08km2,辖白氏坪、刘家冲两个行政村,17个村民小组,常住人口8178人.长阳经济开发区是全县最重要的经济区域,在全县的国民经济中占有特殊的地位.

长阳经济开发区处北半球亚热带暖湿季风气候区,其特点为冬夏季风更替明显,四季分明,光照充足,雨量充沛,具有山地气候特征.流域河谷交错,地势多样,地形复杂,河谷区域气候稳定.经统计,多年平均降雨量1347.2mm,多年平均气温16.4℃,月平均气温以7月最高,达27.6℃,以1月最低,为4.6℃,年均日照时数1553h,多年平均相对湿度80%,多年平均风速为1.5m/s,盛行风为偏东风.霜期一般出现在11月至次年3月间,年均无霜期282d.

图1 湖北长阳经济开发区地理位置示意图

长阳经济开发区位于白氏溪左岸,318国道从其集镇穿过,拟建沪蓉西高速公路连接线从白氏溪右岸穿过,因此长阳经济开发区形成“一条河两条路”的格局.随着318国道扩建、忠武天然气管道、川气出川天然气管道、沪蓉西高速公路等国家重点工程建设,长阳经济开发区的流动人口猛增,土地的商业价值也急剧增长,许多工企业纷纷落户于此.为保障长阳经济开发区内人民群众生命财产及国家重点项目安全,对开发区进行防洪排涝规划刻不容缓.

2 防洪排涝现状及主要问题

2.1 洪涝灾害特点与成因

开发区内共有5条河道穿过,其中白氏溪为流域干流,发源于园头观(高程682.6m),承雨面积37.95 km2,河道长度12.94 km,高差602.6 m,平均纵坡12.6‰.其主要支流有枇杷溪、太平溪、老湾沟和刘家冲,均位于长阳经济开发区(县城白氏坪组团),其洪涝灾害对社会经济影响显著.

自1963年以来,长阳经济开发区范围内共发生洪涝灾害76次,主要集中在7～8月,在灾害特点上,洪涝与干旱同时交替出现.其中,特别是最近几年以来,洪涝灾害的发生更为频繁.分析形成洪涝灾害成因主要基于以下几点:(1)高强度的集中降雨;(2)河床坡度陡、森林植被差等原因使山洪洪峰流量大、汇集时间短;(3)河道行洪障碍多造成山洪洪水位明显抬高;(4)防灾措施差造成受灾损失大.

2.2 防洪排涝现状

经济开发区流域内虽多次遭受洪涝灾害,改革开放以来,政府也多次对河堤进行小型的维护,但多次维护,多次冲毁,区域范围内基本上无防洪设施,流域内现有的完整河堤仅850m,其防洪能力达不到5年一遇标准.区域排涝主要由白氏溪干流及其支流承担.排涝以自排为主,涝水和污水通过已建成的地下排水管网雨污合流,均就近汇入白氏溪.由于存在河道淤积严重、管网排水能力不配套等问题,如刘家冲因排水口较小,导致白氏坪三岔路一带,只要遇暴雨即发生漫水,目前开发区综合排涝能力严重不足.

2.3 存在问题

开发区防洪治涝存在问题主要表现在:①河道淤积严重.规划区内部分河道由于资金、人力等原因,长时间未进行治理,目前淤积现象非常严重,杂草丛生,建筑、生活垃圾侵占河床,使得河道过水断面急剧减小,河道行洪能力远不能满足开发区内排涝要求.②河道、管网堵塞,水流不畅.由于开发区近几年大力建设,河道长期以来一直是建设、生活垃圾和污水的承泄区,从而形成了一些人为的堵塞,水流严重受阻.同时也造成河道水质较差.③开发区内排涝能力不足.开发区三岔路暗渠排水渠道断面面积本身较小,同时,暗渠内长时间没有进行过清理整治,垃圾等杂物淤积严重,暗渠过水断面面积骤减,导致白氏坪三岔路一带,只要遇暴雨即发生漫水.④开发区内河堤修建不完善,管网等基础设施标准不足.河堤护岸没有进行规划,小修小补导致其使用寿命短,而且维修等工作量大.同时开发区内管网均为雨污混流,管径小、排涝标准低,排水不畅.

3 防洪排涝规划方案

3.1 防洪排涝规划总原则及标准

与长阳县城市总体规划相衔接,与排水工程、给水工程、环境保护、道路交通以及其他专业规划相协调;指导思想为洪涝分治、自排为主、提排为辅,以“挡、控、分”为治理手段,建立“防洪治涝保护圈”,拒区域洪水于“保护圈”之外,完善以主城区为中心的防洪、排涝系统,同时兼顾周边乡镇的防洪、排涝和灌溉要求.

防洪标准与防护对象的重要性、洪水灾害的严重性密切相关,应与国民经济的发展水平相适应.根据现行的《防洪标准》(GB50201-94)和《堤防工程设计规范》(GB50286-98)的规定,长阳经济开发区属Ⅳ等一般城镇,工程等别为Ⅳ等,工程规模为小(1)型.防洪标准(重现期)为50～20年.除应考虑社会经济地位的重要性外,还应充分考虑洪量大小及淹没区的地形与地貌等因素,通过技术经济比较合理确定.考虑开发区目前的社会经济状况,参照类似工程,规划开发区采用20年一遇防洪标准.

3.2 防洪工程规划方案

按照以人为本、突出重点、统筹兼顾、注重实效、分级负责的原则,以防洪保安全为重点,统筹考虑水资源利用和水生态保护,工程措施和非工程措施相结合,治理与管理并重,提高白氏溪的防洪能力,提高集镇的防洪标准,使治理河段的水生态环境得到改善,保障区域防洪安全,促进区域经济社会可持续发展.本次防洪工程规划主要包括以下几个方面:

(1)疏浚河道.规划区内部分河道由于资金、人力等原因,长时间未进行治理,目前淤积现象非常严重,杂草丛生,建筑、生活垃圾侵占河床,使得河道过水断面急剧减小,河道行洪能力远不能满足开发区内排涝要求.因此,必须将河道的障碍物和杂物清理掉,保证水流畅通.疏浚过程中,河道宽度以行洪畅通为前提,确保设计洪水顺畅通过.

(2)两岸修建河堤,提高防洪标准.河堤护岸没有进行规划,小修小补导致其使用寿命短,而且维修等工作量大.白氏坪开发区设计洪水标准必须达到20年一遇,根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98),应取一定的安全超高,因白氏溪属山溪型河道,河道窄,其风壅及波浪爬高可忽略不计.河堤修建可采用浆砌石挡土墙护岸,占用河道或沿岸农田面积较小,维护管理工作量相对简单,工程使用寿命长.在局部宽畅河段,采用挡土墙加护坡的结构形式.

(3)绿化河堤两岸、营造堤顶休闲场所.种植规划是体现滨水绿地生态功能的最主要形式.植被作为景观设计的重要素材之一,尽量利用滩涂种草植树,兴建人行道,美化河道,亮化城市.根据开发区的实际情况,规划确定“城市河流+滨水公园”的滨水绿地发展模式.种植主要以适合本地生长的植物为主体,通过各种群落组合,形成丰富的植物景观,以体现优良生态环境中生物多样性的特征.同时可结合规划分区,将植物区分为花卉观赏区,滨水植物区,疏林及水生植物区等部分.在河道两侧巧妙合理地运用草坪、灌木等植被不仅可以成功营造出人们熟悉喜欢的各种空间,还可以改善区域的气候环境.

(4)打牢防洪基础,推进生态旅游城市建设.流域河道疏浚和整治过程中,开发区内有些民房搬迁后的土地用于开发区的生态景观建设,进一步完善城市防洪体系.探寻适合长阳地方特色的生态景观模式,简化绿地系统层次,重点建设小游园以及街头绿地,小游园建设以河流为依托,强调生态性;街头绿地以方便市民使用为原则,强化网络性.这种模式是一种生态优先、以人为本的模式.生态优先,即坚持与自然适宜原则,崇尚自然法则,因地制宜地进行城市园林绿化,打造现代生态旅游城市.以人为本,即一切以人的需求为出发点,倡导小游园建设为中心的园林生态模式,一切为了人的舒适、方便、安全和健康,满足城市生活中休闲、游憩、健身、赏景等多种需求.

3.3 排涝工程规划方案

治涝对策研究着重于排涝能力,特别是开发区三岔路排涝控制及行洪河道的配套.

3.3.1 开发区三岔路排涝控制

开发区内涝水原则上可通过自流的方式排入白氏溪,经济开发区城区地面最低高程为即刘家冲三岔路地段,刘家冲出口汇入白氏溪渠段为暗渠,其长约200m,暗渠排水渠道断面面积本身较小,暗渠的排涝能力为38.2m3/s,过水断面不能满足刘家冲出口处的20年一遇洪峰流量66.8 m3/s的防洪标准,同时,暗渠内长时间没有进行过清理整治,垃圾等杂物淤积严重,暗渠过水断面面积骤减,导致白氏坪三岔路一带,只要遇暴雨即发生漫水.考虑到暗渠清淤、清障工作及增加断面尺寸在工程方面带来的施工难度及大量的资金投入,同时,暗渠的布置并没有经过三岔路的最低高程地带,导致暴雨时仍然有相当一部分的涝水形成漫水,无法及时排入暗渠并汇入白氏溪,故拟规划在刘家冲出口处沿318国道北边再修建一条暗渠,并于三岔路地带高程最低处横穿318国道汇入白氏溪.已有一条暗渠的排涝能力为38.2m3/s,新建暗渠的设计渠宽4m,渠深2.3m,基础埋深0.4m,其排涝能力为33.7 m3/s,两条暗渠共同运行时的排涝能力为71.9m3/s,能够满足刘家冲出口处的20年一遇洪峰流量66.8m3/s的防洪标准.

3.3.2 行洪河道配套研究

规划区内部分河道由于资金、人力等原因,长时间未进行治理,目前淤积现象非常严重,杂草丛生,建筑、生活垃圾侵占河床,使得河道过水断面急剧减小,河道行洪能力远不能满足20年一遇排涝要求.规划对该部分河道进行疏浚整治,采用自排的方式即可满足20年一遇排涝要求.根据设计洪水和治涝水文计算成果及各行洪河道的排涝范围,推求其设计洪峰流量,并依据明渠恒定流公式对现状行洪河道的排涝能力进行复核,从而确定河道整治的标准.河道整治典型断面如图2所示,经过整治后可以满足行洪要求.

图2 河道整治典型断面图

3.4 进一步规划相关建议

随着经济开发区的进一步快速发展,必然对开发区的防洪排涝能力提出更大的要求和挑战.因此,从开发区长远发展来考虑,防洪排涝规划另提出以下两点建议.

(1)拦截山洪的排洪渠控制.开发区的主要设防对象即为山洪.高强度的集中降雨是引起山洪灾害最主要的原因.刘家冲位于长阳经济开发区中心地区,是防洪治理重点之一.暴雨致使刘家冲出口漫水而影响道路通行及正常生产生活的情况经常发生,为了阻止该片暴雨形成的山洪全部汇集到刘家冲出口,经过现场考察,可考虑在杨家湾一带沿山坡布置排洪渠,并且尽量利用原有的山沟和山溪,以减小工程量,从而使一部分洪水沿东西向分泄,并最后经原有的南北向雨水管网汇入白氏溪,即迫使这部分洪水不流经三岔路暗渠就可汇入白氏溪.

(2)提高开发区绿化面积,降低径流系数.开发区建设地表硬化,使雨水下渗率降低,当径流量超过城市排水能力时,往往造成城区积水,给城市居民生活带来不便.据调查,硬化地表的降雨径流系数一般大于0.7,自然地表的降雨平均径流系数一般为0.3,而公园绿地的降雨平均径流系数一般小于0.15.因而,相对于硬化地表,绿地的径流系数能至少降低0.55;相较于自然地表,绿地的径流系数能至少降低0.15.可见,增加开发区绿化面积,能够有效减小综合径流系数.按每年平均降雨1000mm计算,相较于自然地表,地表绿化后每年要平均减少径流雨水150 mm,相对于硬化地表,地表绿化后每年要平均减少径流雨水550mm.

据相关研究观测,植被覆盖率75%的草地,完全没有冲刷;人工草地能比坡耕地减少径流22%[3].也有研究实测表明:草被覆盖度达到35%～40%,可减少地面径流15%～18%,草被覆盖度大于90%,可减少地面径流47.8%[4].可见,通过加强植被绿化对地表径流起到减缓作用,减少地表径流和水土流失.开发区内有些民房搬迁后的土地以及部分集散地,可有效利用进行开发区的生态景观建设,重点建设小游园以及街头绿地,进一步完善城市防洪体系.

4 结 语

长阳经济开发区防洪规划工程,可结合长阳经济开发区城市发展和防洪排涝工程现状按照“全面规划、逐步实施”.防洪工程应先于或与开发区建设同步实施,特别是经济开发区建设应将城市防洪工程作为基础设施统一安排;尽快开展排水工程规划,以便和治涝规划衔接;开发区局部临河低洼地区应予以抬高减少排涝机遇;城市道路规划的近堤道路应尽可能与防洪规划的堤防结合.

[1] 于琪洋.加强城市雨洪资源利用,保障城市可持续发展[J].水利发展研究,2002,2(3):12-14.

[2] 张 静,何俊仕.城市排涝体系优化规划研究[J].大连理工大学学报,2006,46(4):24-25.

[3] 王亚松,王银福.延安林业生态建设的成就与效益[J].中国水土保持科学,2004(3):79.

[4] 林建平.华南水土流失区植被建设研究[J].热带地理, 1998(4):318.