平原河网地区排水防涝能力提升的系统方案研究

刘晓飞，韩红东，莫祖澜，尹冠霖，吕永鹏

（1.中广核工程有限公司，广东深圳 518124；2.深圳中广核工程设计有限公司，广东深圳 518172；3.上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

0 引言

近年来，我国城市的内涝灾害频发。据住房和城乡建设部2010年对32个省的351个城市的内涝情况调研，自2008年起，有213个城市发生过不同程度的积水内涝，占调查城市的62%[1]。我国幅员辽阔，不同地区之间面临的内涝问题也不尽相同，提出的应对措施也有所不同[2-5]，如感潮河网地区为代表的宁波市排水防涝措施重点为河道水位的控制[6]；王发明[7]从水循环的角度分析南宁市城市内涝原因并提出相应对策措施。平原河网地区由于暴雨频率高、地面高程与河道水位高差小、城市化程度高，近年来该区域内涝灾害频发，鉴于此，本文在分析平原河网排水防涝特点的基础上，研究提出平原河网地区排水防涝能力提升的系统方案，以期为该区域内涝灾害防治提供参考。

1 平原河网地区排水防涝特点

平原河网地区位于我国东部，为冲积平原，地势平坦，致使该地区河道水流缓慢，河水中的泥沙、污染物等容易沉积到河底，经过长期的沉淀积累，平原河网河道底泥淤积严重，加之夏季雨水丰富，容易发生内涝灾害。为了区域的排水防涝安全和有效应对洪涝灾害，该地区常常修建大量的闸门、系站等水利工程设施，形成圩内重力排水、联圩排涝的防洪排涝特点。

㉜爱新觉罗·弘历:《三潭印月》，齐耀珊重修、吴庆坻重纂:《民国杭州府志》(一)，《中国地方志集成·浙江府县志辑》第1册，第46页。

平原河网地区发展历史较为悠久，城市发展速度也较快，旧城改造、新城建设发展较为迅速。由于历史的原因，旧城建设的标准较低，且旧城大多拥挤、用地紧张，低影响开发措施的理念尚未得到广泛应用，一方面导致径流系数不断增大，另一方面导致该地区排水系统的提标改造困难。同时，旧城改造过程中由于道路标高抬高等，容易形成局部低洼地区，降雨时这些地区容易汇集雨水而形成积水。

2 平原河网地区排水防涝措施

针对以上平原河网地区排水防涝的特点，本文提出内河水位控制、增大管径、局部强排、雨水调蓄和涝水分流等五大措施。

2.1 内河水位控制

对于平原河网地区的既有区域，应结合区域整体改建、道路改造、雨污分流改造等工程，按照新标准改造雨水管道，增大管径；对于新建区域，应严格按照新的雨水管渠设计重现期标准设计建设雨水管渠，保证地区的排水安全。

平原河网地区的局部低洼地区较多，主要是由于本身地势较低，且因建成时间不同，后期建设的地块或道路往往将自身的标高抬高，造成周边某些地区低洼现象严重，降雨时这些地区易积水。同时，由于外河水位不可控制，雨水管渠若直排外河，容易由于外河水位上涨而发生河水倒灌现象，所以该区域大多采用雨水管渠直排内河的排水方式。但对于某些远离内河且接近外河的地区，若仍采取直排内河的排水形式，则导致排水距离过长、管径较大且管渠坡降过大，从而影响区域排水防涝能力。

针对这些低洼、易涝、独立、远离内河且接近外河的区域，宜采用局部强排的方式进行雨水外排，同时适当增加管径，并封堵外河重力流自排口，防止河水倒灌。

2.2 增大管径

在某些难以开挖的区域或道路，设置分流管与周边可直排的河道、有余量的管道等相连，改变汇水范围和流向，可实现雨水径流的多通道排放。莫祖澜等[9]的研究表明，涝水分流措施可有效提高区域排水能力最大程度减少道路的开挖，适用于平原河网地区排水防涝能力提升改造。

平原河网地区内河的水位由圩内河道和圩外河道之间的排涝闸站控制，但正由于闸站的建设，内河水流流速缓慢甚至滞流，加剧了河水中泥沙等的沉积，内河的底泥均有不同程度淤积。淤积的底泥减少了河道的调蓄容量，降雨时河道水位上涨快影响了雨水管网有效排水。而且，城市开发建设过程中经常出现河湖水系被填埋等现象，使得平原河网地区的水面率急剧下降，同时切断了水系的有效沟通，对地区的排水造成严重影响。

2.3 局部强排

NW向断裂及其次级断裂夹持部位，剖面上呈“Y”型，断裂构造的走向、倾向等产状产生变化的部位以及构造的局部膨大部位，往往是有矿体产出构造部位。如607-2矿点产于绿草沟断裂与其次级断裂夹持部位(图10)。

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因此，平原河网地区应优先对内河水位进行有效控制，主要可采用河道预降、综合整治、联圩调整、排涝模数调整等手段，尤其在暴雨预警发布后，及时进行预降水位，腾出河道调蓄空间。

2.4 雨水调蓄

雨水调蓄设施的功能与其设置位置密切相关。设置在源头主要用于径流总量控制，在中途主要服务于排水管渠的削峰，在末端主要是控制雨水径流污染。对于平原河网地区既有地区的排水系统改造，宜结合地区新建和改建，在道路两侧、小区、公园、水体，以及易涝、远离内外河的地区，设置雨水调蓄设施。

2.5 涝水分流

平原河网地区大多建成较早，特别是老城区，城市原来的排水标准大多1 a一遇，甚至更低。《室外排水设计规范》（GB 50014—2006，2014版）提高了雨水管渠设计重现期标准，使我国的标准与国际接轨，并与欧盟地区的普遍水平保持一致，同时规定经济条件较好，且人口密集、洪涝灾害易发的城市，应采用上限。

3 案例研究

图1显示的是某典型平原河网地区的排水区域，为独立联圩，四周均为外河。圩内水系众多，但部分河道较窄，过水断面较小。区域内建成较早，雨水管网设计标准大多为1 a一遇及以下，加之部分管渠排水距离较长，管渠排水能力不足，且局部低洼地区内涝严重。现状积水情况如图2所示。

图1 某典型平原河网地区排水区域

图2 某典型平原河网地区现状积水情况

结合地区特点，提出如下改造方案：（1）疏浚内河，扩大内河河道断面，增加调蓄容量；（2）结合地区更新计划，提出分散的低影响开发措施，主要包括下凹式绿地、透水性停车场、透水性广场、雨水调蓄设施等；（3）结合地区改造提出管渠提标改造方案，于部分近外河远内河的地方提出分散的强排系统；（4）结合涝水分流的理念提出部分局部改造措施，主要为增加雨水管排放口、与现有雨水管相连等。

使用水力模型模拟改造前后的积水情况（见图3）可知，实施该方案后，该排水区域遭遇50 a一遇降雨时，区域内积水大于15 cm的积水点基本消除，区域排水防涝能力得到显著提升。

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4 结语

针对平原河网地区暴雨频率高、地面高程与河道水位高差小、城市化程度高等特征，本文提出内河水位控制、增大管径、局部强排、雨水调蓄和涝水分流等五大措施，并结合某典型平原河网地区现状提出系统改造方案。通过水力模型对该区域遭遇50 a一遇降雨时地面积水情况进行模拟，结果表明，该系统方案可有效减少地面积水，显著提升平原河网地区的排水防涝能力。

图3 某典型平原河网地区改造前后遭遇50 a一遇降雨时积水情况

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