林发永
(上海市水务规划设计研究院(上海市海洋规划设计研究院),200233,上海)
浦东新区是党中央确定的社会主义现代化建设引领区,也是上海建设“五个中心”和国际文化大都市核心承载区之一,常住人口超过500万,GDP 超过1.5 万亿,是上海面积最广、人口最多、经济体量最大的行政区,地位十分重要。
浦东新区面积1 412 km2,约占上海市国土空间规划总面积的20.7%,水情工况复杂,城乡差异明显,局部水系受浦东机场阻隔;新区位于长江和太湖流域下游,三面环水、濒江临海、地势低平,易受风暴潮洪威胁。开展浦东新区防洪除涝规划研究,是提高新区水安全韧性水平、保障人民生命财产安全、降低或者避免洪涝灾害损失的重要举措,也是浦东新区现代化建设引领区的重要内容之一。
防洪工程是浦东新区最为重要的生命线工程。新中国成立前,因浦东新区防洪工程失守曾造成多次重大洪涝灾害。据记载,1933 年9 月南汇海塘决堤成灾,居民淹没千余家;1949年7 月,黄浦江漫溢、海塘决堤,海水倒灌,难民达15 万人以上。新中国成立后,党和政府领导开展了几轮海塘和黄浦江防汛墙加高加固建设,浦东新区防洪(潮)能力大幅度提高,保障了浦东新区开发开放环境和人民群众生命财产安全。
浦东新区现状防洪设施主要包括“2 线1 设施”。“2 线”分别是抵御长江口、杭州湾风暴潮的主海塘工程线和抵御黄浦江高潮洪水的浦东防汛墙堤防线,“1 设施” 指沿主海塘和黄浦江堤防设置的排涝水(泵)闸。根据水利统计年鉴,2020 年浦东新区主海塘全长116.3 km,其中防御能力达到200 年 一 遇 的82.8 km,100 年 一遇~200 年一遇的31.1 km,100 年一遇以下的2.4 km。海塘防浪墙顶高大都在9~10 m(上海吴淞标高,下同),堤顶宽6~8 m。黄浦江浦东段堤防全长60.2 km,现状除外环隧道1.1 km 堤防正在达标建设外,其余段均达到了1984 年原水电部批准的千年一遇黄浦江高潮位设防标准(简称“84 标准”)。防汛墙设计标高在6.0~7.3 m,越靠近下游高潮位,防汛墙标高也越高,堤顶超高为0.8~1.04 m。大片排涝水(泵)闸设施防御标准与主海塘或者黄浦江堤防一致,即200 年一遇和1 000 年一遇(“84 标准”)。
浦东新区三面环水,属平原感潮河网地区,系长江口、杭州湾与黄浦江水域环抱,片外水位受沿海潮汐影响,片内常水位可通过泵闸设施人工调控在2.5~2.8 m。
新区境内河网纵横交错,水系发达,是自然长期演变与人工改造的结果。至2021 年年底,新区共有1.6 万余条河道,河道总长6 957 km,河网密度5.75 km/km2。骨干河网基本成型,主要河道有环绕区境西北侧的黄浦江,以及东西向的赵家沟、张家浜、川杨河等,南北向的马家浜、曹家沟等。但现状河道分布不均,呈现南密北疏、环线外密环线内疏、农村区域密城市化区域疏的特点。
平原感潮河网地区的泵闸设施,具有防洪挡潮、引水排涝、航运交通等功能,是浦东新区最重要的河网控制口门和引排通道。截至2021 年年底,浦东新区沿江沿海共有水闸25座,总孔径442 m。其中沿黄浦江建有水闸13 座,总孔径150 m,沿黄浦江岸线平均5 km 布置了1 座水闸,口门布置密度基本合理;沿长江口建有10座水闸,总孔径202 m,沿长江口岸线近9.5 km 布置了1 座水闸,距离偏大;沿杭州湾建有3 座水闸,总孔径为90 m,口门间距平均6.9 km。已建泵站7 座,总装机流量239.2 m3/s,其中服务大片的4 座,装机流量130 m3/s,浦东机场3 座,装机流量109.2 m3/s。另外,在建水闸、泵闸各1 座,为泐马河水闸和赵家沟东泵闸。
浦东新区段60.2 km 黄浦江防汛墙总体达到千年一遇“84 标准”防御能力,116.3 km 主海塘达到200 年一遇防御能力的长度占比71.2%。目前,未达标段正在抓紧达标建设,预计至“十四五”末沿线主海塘能全线达标。区域除涝能力方面,现状水情工况下,经河网水动力模型验算复核,浦东新区所在的浦东水利片总体除涝能力达到15 年一遇。
黄浦江高潮位增高,导致防汛墙实际防御能力下降,是浦东新区防洪工程面临的主要风险。部分专用段海塘投入不够,使用单位开展海塘达标建设的积极性不高,存在“木桶短板”效应风险。
受全球气候变暖、海平面上升、地面沉降以及洪涝水归槽等综合影响,沿江沿海年最高潮位抬高趋势明显,黄浦江黄浦公园站千年一遇潮位“84 标准”由5.86 m 增高至6.24 m,增高了38 cm,实测最高潮位增加50 cm,导致黄浦江防汛墙实际防御能力有所下降,达不到千年一遇的防御能力。此外堤防及主海塘沿线还存在三类、四类水闸,如三甲港水闸、杨思枢纽,部分水闸港支堤防洪堤防岸线较长,如大治河东闸等,水闸防洪设施有待外移新建扩建,且部分专用段主海塘尚未达到200 年一遇的设防要求。
河网结构、水位调控、蓄排能力与城市发展不协调,导致高水位持续时间长,城市低洼区域易积水内涝,威胁城市生产生活和财产安全,是浦东新区除涝的主要风险。浦东新区开发30 多年来,城市化发展迅猛,地表急剧硬化,降雨产水量加大,产汇流速加快,集建区水网萎缩,骨干河网规划达标和外围排涝口门建设相对滞后,导致暴雨时浦东腹部地区河网水位增高、持续时间增长。
河道高速水网亟待建设,排涝口门分布不均,现状规模偏小,部分水闸年久失修,区域除涝能力偏低,仅为15 年一遇,与高标准引领区建设要求还存在差距。浦东腹部地区排水距离远,排水口门缺乏,高水位持续长,除涝压力大。受黄浦江低潮位上涨影响,北排、西排黄浦江能力下降,河网水系与浦东引领区建设要求差距较大。骨干河道存在42 个断点,总长达104.7 km,尚需打通,口宽规划达标率偏低,大约57%的骨干河道尚未达到规划规模。河湖水面率仍有差距,外围泵闸尚待建设,部分水闸口门河道存在瓶颈,河闸不匹配。
极端自然气候灾害频发,对浦东新区的防洪除涝工程体系提出了新挑战,同时引领区建设也对浦东新区防洪除涝安全韧性提出了更高要求。郑州“7·20”特大暴雨灾害经验教训和2021 年上海“烟花”台风期间暴露出的防汛短板,给浦东新区引领区建设带来启示并产生推动作用。为抵御风暴潮灾害,浦东新区已建设主海塘116 km,占上海市主海塘500 km 的23%,处在长江口、杭州湾交汇处,直接抵挡风暴潮袭击。浦东段黄浦江防汛墙全长60.2 km,占全市市区段防汛墙282.5 km 的21.3%。另外个别岸段,在主海塘外围建有一些海塘,与主海塘组合防御风暴潮。
根据浦东新区引领区总体建设要求,准确把握区位地理地形特征,根据水情工情特点,提出符合自然规律和经济社会发展规律的防洪除涝规划技术路线,满足安全保障、社会发展和引领区建设需要。一要突出问题导向,调查现状防洪除涝设施,分析评估现状能力;二要突出目标导向,分析形势,分析城市规划和上位专业规划要求,确定防洪除涝标准,研究引领方向;三要突出措施导向,科学拟定工程措施,确定布局规模,系统拟定非工程措施,要加强多专业规划协调、方案计算比选、布局规模优化,完善保障措施。综上考虑,拟定规划技术路线如图1。
(1)突出标准适宜,确保能力提升
浦东新区防洪标准的拟定,既要满足国家规范、上位规划要求,也要对标世界沿海发达城市和国内长三角、珠三角、京津冀河口型城市的标准设置,根据自然区位特点、社会经济发展需求,按照适度超前、刚性达标、弹性预留的原则,多措并举,充分提升主海塘、黄浦江防汛墙的防御能力。2035 年主海塘防御标准设定为200 年一遇(风潮同频组合),同时预留滴水湖核心片区涉及的主海塘工程远期防御标准提升至500 年一遇的空间可能。黄浦江防汛墙,防洪(潮)标准维持千年一遇不变,但千年一遇的防御高潮位要根据实测潮位增高趋势,及时调高更新稳定。防洪(潮)规划的核心是防洪标准适宜、防御能力达标、防洪堤防线封闭、防洪堤防结构稳定。主动参与黄浦江河口建闸工程论证,提出引领区需求建议,尽快稳定闸址方案、促进建设。强调长江口治导线外移、拉直的重要性,积极支持大治河东闸外移、河道拓宽,为未来滩涂成陆、土地平衡保持定力和韧性。
(2)突出功能复合,加快品质提升
引领区的防洪工程不仅要在安全上提供高标准保障,更应该在空间的开发利用上提供高品质的公共开放空间。认真总结黄浦江浦东滨江卓越水岸、世界级滨水开放空间打造的成功经验,注重空间贯通,营造生态绿色,增强亲水体验,增加服务功能。抓紧开展世界级、高品质生态海塘公园设计与打造,为市民游客提供沿长江、杭州湾活力海塘示范岸线公共产品。打造人民城市、人民海岸,强化防洪设施功能复合、品质提升,打造安全可靠、景色优美、功能完备、活力魅力的生态海塘公园。
(3)强化智慧管理,保障功能实现
图1 规划技术路线图
研究制定水安全指数,科学评估衡量水安全水平。进一步更新管理方式,充分利用信息化、数字化手段,以数字化、网络化、智能化为主线,以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径,以算据、算法、算力建设为支撑,建造防洪工程智慧设施,搭建智慧管理平台,运用智慧监测评估技术,科学管理防洪工程。把防洪工程设施纳入数字孪生流域建设,实现预报预警功能,实现全景观测记录,增强高质量、高水平管理防洪工程的能力。
(1)摸清底数,研究除涝特征
浦东新区全部处于上海14 个水利分片中的浦东大片。浦东水利片还包括奉贤区全部、闵行区浦江镇和浦锦路街道2 个街镇,涝区面积达2 300 km2,保护常住人口近700 万,涝区平均地面高程4.0 m,三面环水,东濒长江口、南临杭州湾、北为黄浦江,水文条件复杂,水系空间分布不均,城乡结合,涉及防洪除涝标准多元。
(2)统筹规划,分析除涝重点
实行分片区设置除涝标准,分片区管控河湖水面率,分东、北、南三个方向设置排涝口门,贯彻空间均衡思路,优化骨干水网结构,统一除涝最高水位控制,方便全区除涝安全管理。重要区域应衔接上海市除涝最高标准,提高全区蓄排能力,增加东排水闸口门布置,扩大东排设施规模,同时优先贯通通江达海高速水网。
(3)统筹城乡,制定除涝标准
主城区及重要地区设计暴雨重现期30 年一遇,其他区域20 年一遇。2035 年规划提高主城片区、浦东机场和滴水湖核心片区圩区除涝标准,按照全市除涝最高标准设计暴雨重现期采用30 年一遇。主城片区保护人口产业集中,高度城市化已经形成或者规划即将形成;浦东机场区域,为保障飞行安全起降设置独立圩区排涝;滴水湖圩区规划新建第二个陆家嘴,打造具备综合性节点城市核心功能的特殊经济功能区、核心承载区。其他区域延续原来标准,设计暴雨重现期采用20 年一遇。
(4)低碳绿色,研究除涝策略
浦东新区属平原感潮河网地区,其所在的浦东水利片已形成全封闭,除涝安全依赖于片内河网的调蓄能力和外围口门的排水能力。除涝的重点是在规划水情工况下,全区河网除涝最高水位控制在3.75 m 以下,3.6 m以上高水位持续时间控制在2 h 以内,并为地面雨水汇水提供承泄条件。全区应遵从绿色低碳经济原则,增加并扩大水闸引排,特别是应尽可能增设东排水闸口门,适度配置动力抽排,口门配置与建设适度超前;针对地势低平、三面环水的特征,充分利用潮汐规律,坚持蓄排结合、蓄以待排的除涝策略,以空间换时间,用较高的河湖水域空间调节涝水,弹性应对台风暴雨,待落潮时趁机排涝,保障引领区除涝安全与韧性。
浦东区域面积大,区位功能不同,下边界水情特征也各不相同,需分区研究除涝策略。主城片区,应提高标准,强化海绵城市建设,尽可能保留更多水系空间。浦东腹部地区,应消除除涝短板,增加东排长江口水闸配置,加快北横河规划贯通和泵闸建设,破解浦东中部地区口门不足、高水位持续时间增长的不利影响。东部区域充分保护东滩成陆的口门资源,提前管控中港河、港东河2 个泵闸口门,适时推进建设。南部区域,作为临港新片区的先行开发区域,产业集聚快,地表硬化多,水系调整大,要坚持骨干河道规划贯通达标,主要支流稳定布局,坚持生态绿色集成和海绵调蓄空间。
(5)品质提升,打造幸福河湖
从“河湖通畅、生态健康、清洁美丽、人水和谐”生态清洁小流域规划出发,坚持系统治理的思维,水岸结合,水绿融合,城水交融,人水相亲,保障河湖健康,修复河湖生态,建设亲水步道,配置服务设施,传承江南水文化。建设“水清、岸绿、景美、河畅”的美丽河流,打造“岸线贯通、河道连通、水流畅通、滨水活力”的幸福河湖,是人民的需要,也是高质量发展、高品质生活的需要。
防洪除涝设施是超大城市重要的基础设施,浦东新区作为社会主义现代化建设引领区,防洪除涝规划亦要突出标准引领、安全引领、功能引领、品质引领和系统引领,体现安全优质、生态绿色、品质卓越、功能齐全和水利高质量发展,建立“蓝、绿、灰”设施系统治理思想、智慧数字管理体系,在保障城市防汛安全中,引领改革创新,引领系统治理,引领功能品质,引领水系统治理现代化。