河口地区规划新区水安全保障存在的主要问题及对策初探

和宛琳

(河南省水利勘测设计研究有限公司，河南 郑州 450016)

河口地区是滨海城市环境特色最鲜明、形象最具代表性、活力最充盈和土地价值最宝贵的区域，其高质量的规划开发对于提高生活品质、提升区域竞争力具有举足轻重的作用，新区规划设计时，应以保障水安全作为前提，综合考虑河流与整体水系的关系、河流与腹地的关系以及河流与堤岸的关系。

1 主要水安全问题与风险

海南博鳌乐城国际医疗旅游先行区于2013年经国务院同意批复设立，规划面积20.9km2，位于万泉河下游入海口，横跨万泉河两岸，地势平坦，地处台风走廊，独特的地理位置和自然条件决定了乐城先行区面临洪、涝、潮灾害交织的风险；同时，以土地的高开发率为核心的城市开发建设速度越来越快，人水争地矛盾突出，天然排洪空间萎缩，洪涝频发，水安全成为乐城先行区规划和建设中面临的首要难题。

1. 1 万泉河流域防洪(潮)体系不完善

万泉河是海南岛第三大河流，有南北两源，其上分别建有牛路岭大型水库和红岭水利枢纽工程，但牛路岭水库未承担防洪任务，其所在乘坡河的洪水未得到有效控制。目前，万泉河流域干支流堤防工程少，已建堤防15处，长17.4km(其中乐城先行区范围内堤防长0.2km)，大部分不足10 年一遇防洪(潮)标准，流域整体防洪(潮)能力较低。

1.2 地势低洼洪涝潮灾害风险较大

乐城先行区位于万泉河下游，距入海口约6km，地势低洼，面临洪涝潮多重威胁。

1.3 水系排水能力缺乏统筹规划

前期规划中未对先行区及周边集汇水区进行排水能力统筹协调，主要洪涝行泄通道和蓄滞空间的规模未有效定量并纳入蓝线进行强制管控。

1.4 已建工程恶化当地行洪排涝能力

乐城先行区于2015年开始建设，集中在万泉河右岸的规划区南部，低洼蓄滞涝水地带被占用，部分河流人为改道，水系的完整性遭到破坏。

1.5 单水源供水存在安全隐患

先行区现状以嘉积水厂为供水水厂，水源为单一的万泉河引水，无备用水源；现状污水处理能力不能满足未来大量医疗和生活污水处理的需求。

2 水安全保障对策研究范围

摒弃传统局限思维，放眼全流域，大空间尺度研究水安全保障方案，用统筹治理的思路，协调解决先行区的局部水安全问题。研究范围以先行区为核心、以万泉河为轴线扩大到全流域(含九曲江)，流域面积3693km2。

3 安全韧性的灾害防御体系

3.1 多元动态耦合模型与多工况风险模拟分析

截至2018年，乐城先行区已建园区15个，位于万泉河右岸的规划区西南部。2016年乐城先行区已建园区遭受台风“莎莉嘉”正面袭击，造成较为严重的洪涝损失，暴露了先行区在前期规划建设中存在一定的防洪(潮)排涝问题。为此，利用数值模拟技术进行风险模拟分析，解析先行区在不同建设阶段防洪潮排涝体系中的薄弱环节及对周边区域造成的影响。

以原状(2014年未规划先行区)、现状(2018年底先行区部分建设)和控详规规划(根据《海南博鳌乐城国际医疗旅游先行区控制性详细规划》中提出的先行区2030年规划建设完成)3种工况为基础，分别构建河道洪水、暴雨内涝、排水管网、风暴潮多元风险因素下的MIKE 11、MIKE 21、MIKE URBAN及MIKE FLOOD多模型动态耦合系统，模型范围以先行区为核心，以万泉河为轴线，上至加积坝，下至入海口，河道两岸总体上以流域分水岭为界，二维模型有万泉河、塔洋河、九曲江3个入流边界，下游入海口边界以动态潮位进行控制。乐城先行区位置及模型范围见图1。

图1 乐城先行区位置及模型范围示意图

分析方案组合分为以洪为主和以潮为主两种情况，模拟不同工况下洪涝潮各种风险组合方式时的淹没致灾情况。以淹没情况最为严重的20年一遇以洪为主方案为例：

原状工况时，由于区域防洪(潮)排涝能力严重不足，乐城先行区内77%的区域受洪水及暴雨内涝淹没影响；现状工况时，由于先行区已建园区缺乏必要的防洪排涝措施，因而仍有71%的区域易遭受洪涝灾害影响；控详规规划工况时，由于万泉河规划堤防范围仅限于先行区范围以及缺乏防洪(潮)闸，致使49%的园区受万泉河洪水倒灌淹没影响。随着先行区的建设，区域内建基面抬高，淹没面积由原状、现状至控详规工况逐渐减小，即由77%降至71%再降至49%，而先行区外淹没面积却由36%增加至40%，说明先行区建设加重了周边区域的淹没风险。乐城先行区范围内各工况最大淹没水深分布情况见图2，淹没面积对比情况见表1。

图2 万泉河20年一遇以洪为主先行区内外最大淹没水深分布

3.2 近期防洪保障方案

《海南博鳌乐城国际医疗旅游先行区控制性详细规划》中，规划在先行区范围内的万泉河两岸新筑堤防，根据模拟分析，应在此基础上，新筑堤防范围向上游延伸至加积坝、向下游延伸至博鳌河口，同时对先行区范围内的塔洋河两岸新筑堤防，并延伸至上游高地，新筑堤防防洪标准均为20年一遇，以构建完整的防洪保护圈，使乐城先行区防洪标准达到近期的20年一遇。

表1 20年一遇以洪为主先行区内外淹没面积成果

乐城岛为万泉河流域下游较大的沙洲，位于乐城先行区最东部，岛上面积约145万m2。经模拟计算，天然情况下，万泉河发生20年一遇洪水时，岛上淹没比例达96%，最大淹没水深6.1m，平均淹没水深2.6m，55%的面积淹没水深达到了2.0m以上；新筑万泉河加积坝—博鳌河口两岸堤防后，若再修建乐城岛堤防会形成河道卡口段，造成万泉河加积坝—乐城岛段河道水位壅高0.26～0.57m，对流域防洪造成不利影响，因此建议乐城岛不修建堤防。未来对乐城岛进行开发建设时，应合理规划建筑用地范围，20年一遇洪水位以下区域不能修建阻碍行洪的建筑物、构筑物，确保洪水顺畅下泄。

3.3 远期防洪保障方案

研究上游牛路岭和红岭水库联合调度，结合比选合口咀(万泉河上游南北两源汇合处)建闸、开辟万泉河干流分洪道、加高下游规划堤防设计高程等工程措施，分析将先行区防洪标准由20年一遇提高到50年一遇的最优方案，同时减轻对先行区周边区域的影响。

经比选，推荐方案为：在牛路岭、红岭两水库工程规模、正常蓄水位不变条件下，牛路岭水库维持汛限水位105m不变，根据台风预报，洪水来临前48h内预泄至99m(预泄过程加积坝流量不大于现状安全流量6000m3/s)，降低水位运行，洪水过后蓄至原汛限水位105m；红岭水库维持汛限水位167m不变；调整两库调度方式，结合加高万泉河加积坝—博鳌河口两岸规划堤防设计高程的工程措施，构建“库堤结合”的防洪(潮)体系，可使先行区防洪标准达到远期的50年一遇。

3.4 排涝保障方案

按照维持原有水系格局的思路，利用原有排水通道，按20年一遇除涝标准对流经先行区的翡翠湾沟、维礼沟、水境坡沟、雅寨下村沟、中溪沟、书田沟、龙忠沟7条沟道全河段进行疏浚连通治理。在翡翠湾沟入塔洋河口处、龙忠沟上游低洼地带设置2处蓄滞涝区。在翡翠湾沟、维礼沟、雅寨下村沟、中溪沟、书田沟、龙忠沟入万泉河口处设置6处防洪(潮)排涝闸，另在较小沟道及雨水管网入万泉河口处设置6处排涝涵，构建由“排涝河道+蓄滞涝区+挡洪潮闸”组成的排涝体系，使先行区排涝标准达到20年一遇。

3.5 洪涝(潮)预警预报调度系统

根据先行区防汛信息化发展现状及管理需求，采用已建的一维河网模型、二维地表产汇流模型、地下排水管网模型及其动态耦合模型，基于卫星遥感技术、GIS技术、BIM技术、大数据、云计算、人工智能等，开发建设在时间上“分析过去—掌握实时—预报未来”、在空间上“优调上游—集控下游”的洪涝潮预警预报调度系统。采取两期建设的方式。

近期在已经搭建的先行区数字耦合模型的基础上，开发先行区的洪涝潮数字模拟系统，能够实现对先行区不同工况洪涝潮的数值模拟、方案对比、信息查询等功能，为防汛管理提供决策支持。远期在先行区洪涝潮数字模拟系统的基础上，开发构建万泉河流域产汇流模型、一维模型以及万泉河流域与先行区防洪耦合的预报调度模型，同时进行前端检测感知、网络通信、视频会商等硬件支撑环境的建设，从而建设完整的先行区洪涝潮预警预报调度系统，实现防汛信息实时监测、洪水在线预报调度、洪水风险分析以及在线应急会商，为防汛管理提供全面的信息服务及科学合理的决策支持，实现工程措施与非工程措施相结合以保障区域水安全的目的。

4 多源互联的供水保障体系

从整个琼东流域和琼海市水资源总体配置格局出发，根据流域、区域水资源承载能力，协调经济社会发展和生态环境用水关系；依托牛路岭水库、加积坝，串联区流域内中小型水库，通过水厂之间的互联互通，实现多水源、多线路供水并互为备用，满足先行区供水安全，在此思路指导下，进行多种工程布局的研究。

先行区规划供水规模3.5万m3/d，现状以加积坝为主水源，远期以牛路岭水库为主水源、中平仔水库为补充水源；远期形成牛路岭水库、加积坝双水源供水格局，规划新建南部水厂，近期(2025年)供水规模8万m3/d，远期(2030年)扩建后规模达到20万m3/d。南部水厂建设后与嘉积水厂互联互通，嘉积水厂与美容水厂互联互通，互为备用，不仅可以多水源保障先行区供水安全，还可提高整个琼海市及博鳌亚洲论坛特别规划区、博鳌机场等重点对象供水安全保障程度。乐城先行区供水总体布局见图3。

图3 乐城先行区供水总体布局

5 分区分流的排水保障体系

规划在先行区范围内采用分流制排水体制，根据先行区内不同区域的功能定位及主要河流分布，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个污水分区。

先行区北侧I区利用现有嘉积污水处理厂处理污水，排放标准为一级A，受纳水体为塔洋河。先行区北侧II区污水处理提供两种解决方案：方案一为新建北岸污水处理厂，排放标准为准IV类，受纳水体为维礼沟，同时建设功能性人工湿地，对尾水和河水进行深度处理，严格控制排入下游的污染物量，保障维礼沟的水环境及先行区的生态安全，减少进入万泉河的污染负荷；方案二为将Ⅱ区污水通过两级提升泵站，输送到现有嘉积污水处理厂处理，排放标准一级A，受纳水体为塔洋河。先行区南侧Ⅲ区新建南岸污水处理厂，排放标准为一级A，受纳水体为九曲江。乐城先行区污水处理厂布局情况见图4，排水保障方案见表2。

图4 乐城先行区污水处理厂布局图(方案一)

表2 乐城先行区排水保障方案

6 结 语

“设计结合自然”强调在城市建设过程中尊重自然并结合自然进行设计，健康的城市发展建设，是在遵循河流自然进程基础上的可选择性开发，是一种弹性的发展模式。海南博鳌乐城国际医疗旅游先行区水安全保障方案，以大空间、长时间尺度的水安全保障为研究思路，以洪涝潮多元动态耦合模型为贯穿项目始末的技术手段，通过构建“库堤结合”“排涝河道+滞涝区+挡洪潮闸”的防洪(潮)排涝体系，以及“多源互联”“分区分流制”的供排水保障体系，为新区控制性详细规划修编提供约束性条件，为新区实现“水安为先，因水而美、由美而富、富而文明”提供有力支撑。