上海市徐泾东圩水系调整方案研究

高 肖

(淮河水利委员会综合事业发展中心，安徽 蚌埠 233000)

上海乐高乐园度假区总投资约35亿元，将成为全球最大的乐高乐园度假区之一，初步计划2023年建成开园。乐高乐园的建设，不仅有利于沪浙经济对接，更好地促进长三角地区高质量一体化发展，也是增强区域发展动力、提升城市吸引力和竞争力的重大契机，有利于加快地区转型升级步伐、推进先进制造业与现代服务业“两业并举”、打造国际化大都市的高品质生活，进而推动金山成为宜居、宜业、宜游的长三角节点性区域[1]。

乐高乐园选址位于金山区枫泾镇徐泾东圩东北角，涉及大树头河道和毛塘泾2条现状河道，区域现状河网水面率为2.0%，大树头河道出口设有排涝泵站。在现状条件下，乐高乐园除涝能力与徐泾东圩圩区相同，基本达到5年一遇除涝标准。根据枫泾镇总体规划、控制性详细规划要求，考虑乐高乐园工程建设标准，需要将乐高乐园核心区范围内河道布局进行相应调整，使得乐高乐园核心区防洪除涝标准不低于20年一遇。

1 河道水系现状分析

1.1 河网水系现状

乐高乐园核心区位于上海市金山区枫泾镇内，西至兴豪路，东靠面杖港，北邻秀州塘，涉及大树头河和毛塘泾2条现状河道。大树头河道为村级河道，位于浦南西片水利片区、徐泾东圩圩区，西接毛塘泾，东至面杖港。根据枫泾最新地形图，大树头现状水面积约为11707m2，河长约1.518km，平均宽度不到8m。毛塘泾为镇级河道，是徐泾东圩的主要排水河道，西端连接规划河道四，东部穿越兴豪路后向南折弯与面杖港连接。河道总长2.846km，其中兴豪路—面杖港范围长约410m，平均宽度约9m。

1.2 水闸控制工程现状

乐高乐园全部位于上海市金山区枫泾镇徐泾东圩内，圩区总面积约10.23km2，现状河网水面率为2.98%，圩内共设泵闸10座、水闸4座。圩内现状泵站总装机流量为16.4m3/s，水闸均为节制闸。在现状条件下，圩区基本满足5年一遇除涝标准。规划水面率8.71%，规划泵站总规模为14.4m3/s，规划除涝标准为20年一遇。大树头河、毛塘泾近面杖港处均建有1座泵闸，装机流量分别为1.2、2.4m3/s，现状主要满足兴豪路-面杖港-秀州塘合围区域的除涝需求。

1.3 水系调整的必要性

为了配合乐高乐园建设，枫泾镇总体规划、控制性详细规划均对徐泾东圩区域内兴豪路以东的地块进行了重新规划，但是重新调整后的地块与规划大树头河道蓝线出现冲突。同时，乐高乐园核心区实施时间先于圩区规划河道实施时间，即先行达到20年一遇除涝标准。因此，需对徐泾东圩范围内河道布局进行相应调整。

2 水系调整方案

根据乐高乐园控规等上位规划的建设要求，需要将乐高乐园核心区范围内河道布局进行相应调整，调整内容主要是填埋大树头河道、拆除娄上村泵站，大树头河道蓝线的调整将直接影响乐高乐园核心区的防洪除涝。

2.1 区域独立排水的必要性及可行性说明

《金山区水利规划(2019—2035年)》中规划目标提出：“至2025年，圩区除涝基本达到15～20年一遇除涝标准；至2035年圩区及控制片除涝能力达到20年一遇标准”。徐泾东圩圩区除涝能力建设为长期工作计划，而乐高乐园计划于2023年实现开园，乐高乐园核心区除涝能力需先于整个圩区达到规划20年一遇标准。因此，需将乐高乐园核心区作为独立排水区，先行实现区域除涝能力达到规划要求。乐高乐园核心区域西侧边缘的兴豪路地势较高，隔断区域东西两侧陆域雨水径流路径，东西两侧水力联系仅通过毛塘泾连通。故而，仅须在毛塘泾(兴豪路西侧处)新建1座水闸，即可实现乐高乐园核心区所处的兴豪路-面杖港-秀州塘合围区域独立排水。

2.2 新建水闸说明

考虑乐高乐园核心区域独立排水需求，需在毛塘泾(兴豪路西侧处)新建一座水闸。该水闸在兴豪路西侧区域除涝能力未达到20年一遇标准之前处于常闭状态，达到阻断水体交换的作用；在兴豪路西侧除涝能力达到20年一遇标准后保持常开状态，使整个徐泾东圩重新形成一个整体。

毛塘泾规划河口较宽，与圩区内其他河道沟通，河道的蓄水量较大，口门控制工程流量也较大，为使过闸水流不受阻，应采用开敞式式水闸。此外，闸址附近为乐高乐园核心区，有景观需求，不宜采用排架较高的闸门型式，可采用中铰上翻门。

2.3 区域除涝方案比选

乐高乐园核心区作为独立排水区，通常采用区域内水体调蓄与泵站强排相结合的除涝方式[2]。在填埋大树头河道、拆除娄上村鞥站、新建水闸的前提下，区域内水体调蓄通常有2种形式，分别是新挖湖泊和开挖环园区水系。

2.3.1水系调整方案一

方案一采用“新挖湖泊调蓄、现有毛塘泾泵站强排”的方式进行除涝，如图1所示。现状毛塘泾泵站装机流量为2.40m3/s，兴豪路-秀州塘-面杖港合围面积约1.12km2，区域内排涝模数达到2.14m3/s/km2，需要开挖湖泊面积至少不低于大树头河道规划蓝线面积36394m2。

图1 水系调整方案一

2.3.2水系调整方案二

方案二通过建立环区域水系解决区域排水问题，如图2所示。此方案仍利用流量为2.40m3/s的毛塘泾泵站进行区域强排，环区域水系水面积为36394m2。

图2 水系调整方案二

2.3.3比选结果

方案一不占用乐高乐园核心区的建设用地，新开湖泊水面集中，建设工程量较小。方案二设计的环园水系会占用乐高乐园核心区建设用地，且新开河线路较长，会增加桥梁等配套工程，实施投资成本增加。因此，综合考虑可实施性、工程造价等因素，推荐乐高乐园区域水系调整方案采用方案一，即采取“新挖湖泊调蓄与现有毛塘泾泵站强排”相结合的除涝方式。

3 排涝分析

根据《金山区水利规划》确定的河道水系框架，结合徐泾东圩水系新调整布局情况，对圩内的除涝进行计算分析，充分发挥河、湖水系、泵站水闸的蓄排水功能，做到能控、能蓄、能排、能引。

3.1 河网水动力模型构建

3.1.1模型原理

圣维南方程是河网水动力模型的核心原理，是反映有关物理定律的微分方程[3]，包括连续方程(质量守衡定律)和动量方程(牛顿第二定律)：

(1)

式中，Q—流量，m3/s；q—侧向入流，m3/s；A—过水面积，m2；h—水位，m；R—水力半径，m；C—谢才系数；α—动量修正系数。

3.1.2河网概化

按照概化后的河网与实际河网水利特性等效的原则进行河网概化。本文基于Mike11一维河网水动力模型，根据2018年金山蓝线入库文件要求的河网水系规模创建概化河网[4]。模拟计算范围为徐泾东圩，计算面积约10.23km2。规划河网概化结果如图3所示。

图3 规划河网概化结果(单位：m)

3.1.3河网泵闸系统控制模块

泵闸控制方式的模拟是水动力模型的重要组成部分。根据上海的水网特征、水资源合理调度客观要求以及水利工程运行管理的实践经验，遵循防汛时按照防汛安全要求调度、平时按照改善水质和用水需要的原则调度，对闸的运行方式按照上下游的水位、闸关联水系的区域水位以及时间等多重控制要求进行详细的调度模拟。徐泾东圩除涝计算考虑最不利状况，区域排涝仅靠河道调蓄水体和排水泵站抽排。调度规则为：暴雨来临前预降内河水位至2.0m，当水位高于预降水位时，泵站开始抽排，直至内河水位降至正常高水位泵站停机。

3.1.4除涝标准与计算条件

除涝计算标准与《金山区水利规划》保持一致，即区域除涝标准为“63.9”雨型及相应潮型，规划河网最大24h面暴雨量取20年一遇，24h累积降雨深为190.5mm。根据徐泾东圩的实际地形及《金山北站大型居住社区水系专业规划》，确定徐泾东圩除涝最高水位为3.5m，在暴雨来临之前预降内河水位至2.0m，以此水位作为规划河网排涝计算的起调水位。

3.2 计算工况

按已确定的初始条件和除涝标准，根据水系调整方案，设计2种计算工况。徐泾东圩现状泵站总装机流量为16.4m3/s，大于徐泾东圩规划泵站总装机流量14.4m3/s，且待徐泾东圩河网规模达到规划标准后没有拆除已建泵闸的计划安排，故本次模拟计算采用现状泵闸规模。具体方案内容如下：

(1)工况1(本底)：采用规划河道调蓄水体与现状泵闸抽排相结合的除涝方式。

(2)工况2(水面补偿方案)：在工况1的基础上，实施水系调整方案。

水系调整方案具体内容包括：①填埋规划河道面积为36394m2的大树头河道；②在核心区内新开面积为36394m2的湖泊，平衡大树头河道水面损失；③拆除装机流量为1.2m3/s的娄上村泵站；④在毛塘泾与核心区交界处新建水闸，阻断核心区与外界的水体交换，使得核心区及核心区以外区域形成独立排水区。

3.3 计算结果

上述2种工况下，内河除涝高水位分布图及内河水位过程线(内河点位选核心区内毛塘泾河段)如图4—6所示。由图4可知，在“63.9”雨型20年一遇除涝标准下，河道规模按照蓝线规划实施后，核心区内河道最高水位约为2.975～2.985m，低于内河除涝最高控制水位3.5m。因此，核心区规划河网除涝能力满足20年一遇。

由图5可知，在“63.9”雨型20年一遇除涝标准下，水系调整方案实施后，核心区域内水面率为4.51%，相较徐泾东圩规划水面率8.71%有大幅降低，因此工况2核心区除涝高水为有所上升。工况2核心区内河道最高水位约为3.420～3.430m，低于内河除涝最高控制水位3.5m。虽然毛塘泾典型点位内河高水位由工况1的2.979m上升至3.422m，水位抬升0.443m，但仍低于内河除涝最高控制水位3.5m的要求，如图6所示。因此，核心区实施水系调整方案后除涝能力依然满足20年一遇。

图5 工况2除涝高水位分布图

图6 不同工况下毛塘泾水位变化过程线

综上所述，工况1河道规模按照蓝线规划实施后，核心区内河道最高水位约为2.975～2.985m，核心区内满足20年一遇除涝。工况2水系调整方案实施后，核心区内河道最高水位约为3.420～3.430m，核心区内除涝能力仍可满足20年一遇。因此，本次水系调整方案对核心区除涝能力影响不大。

4 结语

乐高乐园项目的建设会对徐泾东圩区域内河道布局产生一定的影响，进而影响区域防洪除涝安全。综合考虑各方因素，比选确定了合理的水系调整方案。利用一维河网水动力模型进行除涝分析，确保项目顺利实施的同时保障了区域排水安全。在人水矛盾日益突出的现实背景下，有效减小了城市开发利用过程中生态与发展的矛盾，实现了人与自然的和谐共处，可为今后城市发展建设过程中处理好人水矛盾提供经验参考[5]。影响水系调整的因素有很多，本文着重从占补平衡及除涝安全等方面进行分析论证，有关水生态及水文化的建设将在方案实施过程中补充完善。