广州铁路新客站地区配套水利工程——周边水系工程工程设计浅议要点

□王大川 □罗 涛 □曹 伟 □李国强（黄河勘测规划设计有限公司）

1 工程概况

广州新客站及其周边水系工程是广州亚运会配套工程的重要组成部分。广州铁路新客站地区配套水利工程——周边水系工程位于番禺区钟村镇石壁村，环绕亚洲最大的现代化铁路客运枢纽——广州新客站周围，工程的建设将为广州亚运会的顺利召开营造安全、优美的周边环境。水系工程包括2河3闸1泵站，分别是屏山河、幸福涌两条河涌，新客站1号水闸、新客站3号水闸（含泵站）和幸福涌水闸。

新客站及其周边地区属于钟村镇，在建设前为农村排灌标准，排涝能力为10a一遇24h暴雨遭遇外江5a一遇洪潮水位3d排干，不适应城市建设发展的要求。处于该区域的屏山河、幸福涌等老河涌，都不同程度地存在河涌淤积、两岸缺少截污工程、河涌水体污染严重、堤顶高程偏低、过流断面偏小、过流能力不足等问题。处在这些河涌上的水闸普遍存在设备陈旧、外观破旧、无法实现统一调度和管理等问题。

由于本工程区域地理位置重要，工程建设前的水闸河涌还存在功能单一、生态环境及景观效果考虑不足等问题，与新客站地区周边的现代化建设环境要求极不协调。

由于新客站规划用地面积较大，且将建设为城镇商业用地，对钟村镇新客站排涝区的调蓄水面率有一定影响，因此还需对屏山河、幸福涌等片区主排河涌调蓄涌容进行扩大，以保证新客站地区的水面率要求；而且由于城镇商业化的建设，该地区的排涝水量将有较大增加。

基于上述原因，确定本工程的主要任务为：设计建造一个在防洪排涝、生态、景观等方面发挥综合效益的水系工程。

屏山河及幸福涌作为新客站地区排涝工程的一部分，且是该片区的主排河道，通过对这两条河涌的综合整治，使其满足该地区城市化进程中对河涌排涝、生态、景观等综合功能提高的要求。本工程实施后，这两条河将协同钟村其它治涝工程一道逐步提高钟村涝区的排涝标准，最终达到20a一遇24h暴雨一天排干不受灾的排涝标准，更好地发挥治涝工程在防洪、排涝、生态、航运、景观上的综合效益，为该地区的经济发展作出贡献。

2 工程的建设内容包括

整治屏山河长度为7940m，整治幸福涌长度为4450m，新建泵站1座，新建及重建水闸3座。

屏山河及幸福涌整治标准按使钟村涝区达到20a一遇24h设计暴雨1d排完不成灾的排涝标准，相应河涌堤防按20 a一遇防洪标准设计，根据《城市防洪工程设计规范》（CJJ50-92）的规定，河涌工程等别为Ⅳ等，相应主要建筑物级别为4级。其中：屏山河整治工程最小开口宽度为45m，整治后河涌平均比降为1.500/000；幸福涌整治工程最小开口宽度为30m，整治后河涌平均比降为2.200/000。

水闸泵站工程包括新客站1号水闸、3号水闸（含泵站）和幸福涌水闸工程。

水闸及泵站工程主要建筑物级别为4级。各建筑物的规模为：新客站3号水闸设计闸宽为5m，最大过闸流量为23.50 m3/s；幸福涌水闸设计闸宽为10m，最大过闸流量为56.70m3/s；新客站1号水闸设计闸宽为10m，最大过闸流量为42.90m3/s；新客站3号泵站设计排涝流量为6m3/s（与3号水闸结合布置，为泵闸结合工程）。

3 设计难点

3.1 钟村镇地区水系发达，水体之间互通，河涌、水闸泵站工程分布散乱、数量众多，缺乏合理的水闸泵站调度运行方式和统筹的总体布局，排涝系统复杂，效率低下。

屏山河、幸福涌的河涌整治与新客站1、3号水闸及幸福涌水闸工程的统筹布局，应与整个钟村镇的水系水网相连通，整体分析其排涝要求。水闸泵站的工程规模确定的难度较大。

3.2 河涌断面形式选择的制约因素多

屏山河、幸福涌的区域地理位置重要，河涌断面的选择直接影响新客站地区的整体形象。断面形式的选择涉及水利工程的排涝安全性、维持河涌的自然生态性和满足成为景观河涌等诸多需求。

3.3 软基处理难度大

本地区为珠江三角洲冲积平原，工程区内地基基础基本上是淤泥基础，而且几乎全线分布，且厚度不等。淤泥质软土的抗剪强度低、压缩性高，直接将其作为持力层，将存在不均匀沉降、震陷、抗滑稳定性等问题，直接影响工程安全。

3.4 护坡材料的选择和生态治理河涌的理念结合难度大

传统的护坡材料包括浆砌石、干砌石和混凝土等，都不具有环保、节能和生态的效果，而且一旦破坏修复难度很大。根据工程特点、结合工程布置，如何选用合适的生态材料以达到减小工程本身对周边环境的影响，实现工程与环境体系自然和谐目的的难度较大。

3.5 笨重的水工结构与优美的周边环境的融合难度大

传统的水工建筑物如水闸泵站等工程，往往设计的体型高大、颜色单调，带有浓重的水利工程的基调。合理的选择水闸体型和设计建筑物外观，以实现排涝挡潮和景观功能统一的难度较大。

4 工程设计要点

钟村镇地区河涌纵横交错，河网密集，外江、内涌以及片区内的水闸泵站工程组成一个复杂的排涝系统。经过调蓄计算结果，根据拟定的河涌整治宽度和清淤后河涌调蓄涌容，屏山河和幸福涌的涌容基本能满足该地区的排涝调蓄要求。经调蓄计算，屏山河、幸福涌常水位均采用0.20m，最高控制水位分别采用2.00m和1.50m。

河涌整治突出水环境要求。通过外江汛期和非汛期的潮位变化，在钟村镇排涝区没有防洪、排涝调度运用要求的时候启用水闸群，加快屏山河、幸福涌与陈村水道的水体交换，增加水环境容量、提高水体自净能力。

河涌整治突出生态性。为呈现自然美且保持河涌生态多样性，治导线基本沿现状布置。但因有些河段两岸分布大量建筑，有些河段或与规划道路冲突、或堤岸偏低、或河道开口不满足过流要求，需对河涌的轴线进行局部调整并使开口宽度满足过流要求。河涌整治的基本断面拟定主要立足现有断面，尽可能地利用现有堤岸进行处理，避免造成大的开挖回填工程，保持河道自然生态系统。利用原有堤岸可在有效降低工程投资的同时，较大程度地减少对原有生态系统的破坏，并可充分利用原有排涝体系。

水系工程环绕广州新客站地区，对与周边环境的结合提出了很高的要求。河涌的断面设计尽量维持河流原有的自然状态，尽量使断面型式多样性，使河涌既有一定的亲水性又较少占用土地，同时投资相对较低，使本工程建设成为集排涝、生态、休闲健身等功能于一体的综合治理工程。

新客站1号水闸和新客站3号水闸（泵站）分别位于屏山河、幸福涌之间新开河涌上的东西两端，幸福涌水闸位于屏山河与幸福涌的南交汇处，与已建的屏山河与幸福涌北交汇处的新涌水闸工程共同调度运用，保证新客站地区的排涝安全和水环境运用等要求。

水闸泵站工程的设计注重景观因素。幸福涌水闸的闸门采用悬挂式闸门，改变传统的高排架结构，闸门隐于闸顶平台下。新客站1号水闸的启闭机房采用玻璃幕墙，新客站3号水闸（含泵站）的建筑外观体现出岭南特色。通过以上措施使水闸工程的建设与周边环境相融合。

工程区内地基基础基本上是淤泥基础，而且几乎全线分布，且厚度不等。淤泥质软土具有抗剪强度低、压缩性高、渗透系数小、承载力低和触变性、流变性的特点，直接将其作为持力层，将存在不均匀沉降、震陷、抗滑稳定性等问题。对该土层的处理将视软土层层厚情况，区别对待。河涌治理工程在临河堤脚、亲水平台处设松木桩，新建堤防段采用塑料排水板加土工格栅的处理方法；新客站1号水闸工程基础采用水泥搅拌桩；新客站3号水闸和幸福涌水闸的基础采用换填水泥土法。

5 工程设计亮点

一是工程设计中采用新型“亭式涵闸”结构体型，通过“四立柱亭”式结构的设计，将涵闸的实用功能与周边环境巧妙地结合，并取得了实用新型专利。

二是通过河涌整治与闸泵工程的统筹布局，形成了联排联蓄、自排与强排相结合的完善排涝体系，减少强排工程数量，节约了工程投资和运行成本。

将钟村镇涝区分为三级，建立以屏山闸以上为一级排涝区，石三河排涝区、幸福涌排涝区、胜石河排涝区、钟屏环山河排涝区为二级排涝区，新客站排涝区为三级排涝区的总体排涝工程布局；在满足泄洪排涝安全要求的基础上，河涌要保持一定的景观水位和通航水位，利用屏山河和幸福涌进行调蓄。当外江潮水位高于内河涌水位时，自流排涝；当外江水位较高时，利用泵站工程强行排涝。本次设计将钟村镇排涝区的河网概化为等容积的湖泊考虑，蓄排演算采用“平湖法”并利用“数学模型法”计算河涌水面线，从而最终确定本工程的排涝规模。

三是河涌的断面设计以尽量维持河流原有的自然状态为原则，实现断面型式的多样性，使河涌既有一定的亲水性又较少占用土地，同时投资相对较低，使本工程建设成为集排涝、生态、休闲健身等功能于一体的综合治理工程。

四是软基处理采用松木桩等生态材料，突出生态、安全、环保、节能及可再生的设计理念，结合荷载外移等综合措施，为生态地治理河涌工程提供了很好的例证。

五是护坡材料采用生态土工袋、格宾石笼等有利于植物及水生物生存的新型生态材料、柔性巢网材料，增强了水体与岸坡的物理循环及生物链条从水到陆的延续，大大改善了河道的自净及自我修复能力，同时能适应地基不均匀变形。

六是水闸泵站工程将景观与防洪排涝功能相融合。河涌治理和水闸泵站工程将水利工程的功能性与周边环境的景观性相融合，突出体现广州市深厚的历史文化底蕴和独特的岭南风情特色。幸福涌水闸工程中闸门采用悬挂式闸门，闸门隐于闸顶平台下，可很好实现水闸的挡水排涝基本功能与周边景观的完美结合。新客站1号水闸临近道路边，启闭机房采用玻璃幕墙，造型新颖。新客站3号水闸（含泵站）的建筑外观体现出岭南特色。水闸泵站建筑物造型与河涌景观需要相呼应，实现“一闸一景”，既形成地区整体完善的排涝布局，又结合新客站定位，营造自然景观环境。