海绵城市建设理念下城市河道防洪截污综合治理分析

袁晓文

(东莞市东城水务工程运营中心，广东 东莞 523000)

1 工程概况与河道现状

项目计划通过在河道整治中落实海绵城市建设理念，为黄沙河流域海绵城市建设打下基础；通过河道清淤、堤防达标整治，使河道满足100年一遇防洪标准；通过上游截污工程，消除点源污染，削减建成区面源污染；打造沿河景观彩带、城市滨水公共空间带[1-3]。

根据现场调查及实测资料，黄沙河在东城街道范围内的河道存在淤积，影响防洪安全；河道生态系统不完整，沿河配套设施缺乏；河道两岸存在污水入河，支流水环境污染严重[4]。河道现状与片区新的城市总体规划、沿河片区的产业升级及市民对生态环境需求有一定的差距。

黄沙河上游同沙段：整治长约2669.10 m。整治内容包括堤防工程、清淤及淤泥处置工程、截污工程、生态景观工程；黄沙河下游干流段：整治长约4250.00 m。整治内容包括堤防工程、清淤及淤泥处置工程、生态景观工程；黄沙河下游横竹支流段：整治长约734.10 m。整治内容包括堤防工程、清淤及与淤泥处置工程、生态景观工程；上埔支流：整治长约945.19 m，整治内容包括堤防工程、清淤及淤泥处置工程、生态景观工程；下埔支流：整治长约485.52 m，整治内容包括堤防工程、清淤及淤泥处置工程、生态景观工程；筷子河，整治内容包括堤防工程及生态景观工程。堤防整治总长度约1091.14 m， 其中左岸长约654.98 m，右岸长约436.16 m。

2 场地工程地质条件及问题评价

2.1 水文地质条件

据钻孔揭露，场地地下水主要赋存于冲积层孔隙中，为孔隙潜水。含水层主要由淤泥质土、粉细砂、中粗砂及砾砂层组成，其中淤泥质土的赋水性较好，但透水性差，属微透水层；粉细砂、中粗砂及砾砂层赋水性及透水性均较好，属强透水层。上游同沙段地下水稳定水位埋深在0.20～7.10 m，标高4.05～9.01 m，下游段地下水稳定水位埋深在0.20～6.50 m，标高-4.74～5.97 m。

2.2 工程地质评价及建议

2.2.1 堤防工程基础建议

根据勘察结果显示，拟新建堤防工程沿线下伏软弱土层分布较广泛，且厚度较大。根据拟建堤防结构特点、作用荷载及地质条件，建议对沿线下伏软弱土层进行加固处理，可采用水泥搅拌桩、CFG桩或高压旋喷桩处理方案，以处理后的复合地基作为堤防基础持力层。

2.2.2 堤防工程边坡支护建议

拟新建堤防工程沿线地表水系较发育，水量较为丰富，受河水冲刷影响较大。无放坡条件的地段，拟建挡土墙基础可采用水泥搅拌桩、CFG桩或高压旋喷桩处理方案，以处理后的复合地基作为挡土墙基础持力层。

2.2.3 清淤工程评价

疏浚厚度以1～2 m为主，河道沿线疏浚厚度范围内以淤泥、淤泥质、亚黏土类和砂土类为主，均为新近堆积土层。综合考虑场地条件和河床淤积情况，采用普通挖机及人工清淤相结合的疏浚方案，在疏浚过程中，由于场地地下水位较高，给清淤工作带来困难，应复核挖掘深度和地下水的影响。

3 综合治理方案设计

3.1 河道防洪清淤工程

3.1.1 治理原则

依据《防洪标准》(GB 50201—2014)，东城区防洪标准为50～100年一遇，黄沙河防洪标准为100年一遇。根据《东莞市东城区防洪排涝规划》《东莞市寮步防洪排涝规划[2010—2025]》，横竹河、上埔支流、下埔支流防洪标准为20年一遇[4]。

3.1.2 防洪清淤横断面布设

黄沙河上游同沙段(G9+8845.18～G12+514.28)，整治河道总长度2669.1 m，堤防总长度4692.40 m。本段堤防工程主要包括堤防达标加固，岸坡生态修复，护脚等内容。两岸堤防总长度约为4692.40 m，新建堤顶宽度3.0～4.5 m(未包括防浪墙宽度1 m，下同)，采用60厚透水性步砖。

黄沙河下游段包括黄沙河下游干流段(G0+000～G4+250)和横竹支流段(H0+000～H0+734.1)，下游段堤防总长度4951.93 m(D0+000～D4+951.93)。本段堤防工程主要包括堤防达标加固、岸坡生态修复、护脚等内容。两岸堤防总长度约为4692.40 m，新建堤顶宽度6.5～9.0 m，采用60 mm厚透水性步砖。

上埔支流(W0+000～W0+945.19)位于温塘上围排站至温增路之间，整治长度约945.19 m，堤顶宽度3 m。本段主要对堤顶进行达标加固，对现状岸坡进行生态修复，迎水坡布置生态袋，坡度1∶0.5，坡脚采用块石护脚，基础处理采用φ500水泥搅拌桩。

下埔支流(XP0+000～XP0+485.52)位于温塘下围排站～拟建桑茶快速路箱涵出口，整治长约485.52 m，堤顶宽度3 m。本段主要对堤顶进行达标加固，对现状岸坡进行生态修复，迎水坡布置生态袋，坡度1∶0.5，坡脚采用块石护脚，基础处理采用φ500水泥搅拌桩。

上游同沙段清淤疏浚长度约为2669.10 m，上埔支流段清淤长度约为945.19 m，下埔支流清淤长度约为485.52 m；下游段包括下游干流段(河道长度4250.0 m)和横竹支流段(河道长度734.1 m)，清淤疏浚总长度约为4984.1 m，河道清淤至设计河底高程(约-1.35～0.65 m)。

3.1.3 水面线设计

运用丹麦丹华水利环境技术有限公司的MIKE11软件计算。丹麦DHI公司研制的MIKE11是动态模拟一维水动力、水质、洪水预报、溃坝等方面的大型水利商业软件，具有很强的河流模拟能力。MIKE11核心的水动力模块(HD)采用Abbott六点隐式格式对一维圣维南方程组进行离散，并利用传统的“追赶法”对离散方程进行求解。除了核心的水动力模块(HD)外，还拥有降雨径流(RR)、洪水预报(FF)、水工建筑物操作(SO)、对流扩散(AD)、水质(Ecolab)和泥沙输运(ST)等众多模块[5]。

黄沙河入河口设计水位采用 《东莞市东引运河、寒溪水流域综合整治防洪规划》规划成果，P=1%设计水位为7.41 m；上埔支流与下埔支流出口均有排站控制，起推水位采用排站最高运行水位；横竹河口无水闸、排站等控制工程，考虑堤防闭合性，横竹河设计水面线采用20年一遇水面线与入黄沙河口处P=1%设计水位的外包线，见表1。

表1 设计水面线成果表(P=1%)

3.2 河道截污工程

本工程旨在将东城区黄沙河上游流域未实现污水统一收集处理的区域进行污水系统的完善，故工程范围主要为东城区境内松山湖大道以南范围内，总纳污面积约2.18 km2。

3.2.1 截污工程规模

本工程设计范围内区域远期产污量约为1.24万m3/d。考虑远期区域污水收集率近100%，同时南方地区地下水渗入率5%～10%，预留一定富余量，则本工程设计范围内的远期规模为1.50万m3/d。

本工程计划于近两年完成主干管网铺设，之后几年陆续完善收集管网铺设，故考虑2018年前，区域污水收集率达到85%以上，同时南方地区地下水渗入率5%～10%，考虑以2018年为近期目标，则近期规模为1.0万m3/d。

3.2.2 截污管道布设

污水管道的布置主要考虑近期污水的截流及远期初期雨水截留接口的预留。本次工程拟在护坡内进行敷设道路上铺设污水管，对沿途的排口进行截流收集，同时预留必要的过路管，为远期地块开发，排水系统改造成分流制后的污水管道接入预留接口[6]。

预留接入管管径统一采用DN400，以3‰坡度坡向。预留支管间距约100～200 m。本工程范围内污水管网布置沿黄沙河同沙段敷设。

根据东城区建设管网规划，结合当地给排水专项规划要求，黄沙河上游段(桩号11+420～11+920段)沿河道两侧敷设截污管，南侧管网通过倒虹管汇集至北侧管线，最终汇入2016—2018年 东城规划建设次支管网内。新建管网管径DN800，与护坡改造工程同步实施，支护开挖施工。

根据东城区2016—2018年建设管网初步设计，结合当地给排水专项规划要求，黄沙河上游段(桩号G9+840～G11+260段)沿河道两侧敷设截污管，南侧、北侧管网均接入规划2016—2018截污次支管网，最终汇入2016—2018年规划建设同沙泵站内。新建管网管径DN600-DN800，与护坡改造工程同步实施，支护开挖施工。

3.3 景观工程

黄沙河沿线大部分河岸均建设有浆砌石或混凝土堤岸，但仍有部分河段堤岸不完善或缺失，拟对该部分堤岸进行生态护岸整治，改变现有堤岸的“硬质化”的僵硬和生态阻隔，采用生态护岸模式，不仅能治堤，更能增强其生态功能改善水质。整治范围如下：

黄沙河同沙段：同沙水库溢洪道-东莞市中医院新院，整治长约2.70 km；黄沙河下游段：横竹河东城段-黄沙河河口，整治长约5.00 km；上埔支流长0.95 km及下埔支流长0.48 km。

本工程中岸带生态修复工程方案如下：拟在黄沙河同沙段，采用斜坡式生态护坡，同时结合砌石、自嵌式挡土墙、三维土工网多种驳岸材料[7]。拟在黄沙河下游段采用生态连锁式护坡及斜坡式生态护岸技术，同时结合石笼、自嵌式挡土墙、生态砌块等多种驳岸材料[7]。

4 海绵城市建设

本次对黄沙河进行整治，根据其功能定位、水体现状进行合理保护、利用和改造，在满足雨洪行泄等功能条件下，落实海绵城市建设理念。

黄沙河沿线开发程度较高，人口密集、工业发达，雨季地面径流污染较严重，是面源控制重点解决的问题，通过“海绵城市”系列措施，解决黄沙河沿线易涝点地面径流污水的“蓄”“滞”“净”“排”。

4.1 生物滞留设施

在路边绿化带布设生物滞留设施时，应考虑增大雨水渗漏程度和减小流速在道路纵坡超过1%时，合理布设挡水台坎，为保持路基稳定应采取防渗处理。布设透水土工布在滞留设施结构底和外侧，并设置溢流设施在滞留设施内，溢流设施顶低于汇水面1 m，使用雨水口、溢流竖管或盖篦溢流井等。

生物滞留设施内的蓄水池厚度根据土壤渗透性和耐淹性来确定，大致为2～3 m，另增设1 m的超高；换土介质和深度要符合园林绿化养护管理和植物种植技术要求，还要保证出水的水质规定要求；换土的层底需布设透水土工布隔离层为预防土介质流失，可使用厚度大于1 m的粗细砂层来取代；砾石层厚度设置2～3 m起排水作用，在其下层底可布设1.0～1.5 m的穿孔排水管；另可在穿孔管底设置一定厚的砾石调蓄层来提升其调蓄功能[8]，见图1。

图1 生物滞留设施典型构造图示

4.2 透水铺装

透水铺装在地基的透水能力有限时，应在透水铺装的透水基层内设置排水板或排水管；另外可使用半透水铺装结构在透水铺装对道路稳定性或路基强度有一定潜在风险时；当透水铺装顶板覆土厚度大于6 m或设置在地下室上顶板时，应布设排水层，见图2。

图2 透水砖铺装典型结构图示

4.3 下沉式绿地

下沉式绿地(图3)是在道路2 m以内或低于附近铺设地面的绿地。深度低于1 m的不计算在内，其下凹深度可根据土壤渗透性和植物的耐淹性来决定，大致为1～2 m；绿地内应布设雨水口，来确保雨水的溢流排放，溢流口顶高于绿地0.5～1 m。

图3 下沉式绿地典型构造图示

5 结 论

本文以 “海绵城市”中“生态性” 和“低影响开发”为理念，以河岸生态化改造、清淤疏浚、增强行洪、截流入河污水为主要目的，河道清淤、岸坡整治是净化城市河道的基础，可显著恢复河道功能，又是改善环境的必要条件。项目的实施对国民经济的贡献主要表现为外部效果，大部分则表现为难以用货币量化的社会效益和环境效益。本工程实施后，既可提升区域行洪安全，又可有效地截流旱季污水且能改善河道生态环境，使之成为城市的滨水廊道，助力城市产业发展。社会效益、经济效益、生态效益显著。