麻磡河流域调蓄方案及规模论证分析

宫 剑

（广东省水利水电建设有限公司,广东 广州 510635）

1 引言

流域综合治理工程有助于提升改造片区防洪功能,恢复片区水质,具有十分显著的效益[1-3]。麻磡河流域综合治理工程旨在改善水质较差、排涝不畅的现状,治理范围较大,区域内存在多个工程建设。为了提高工程综合效益,保证工程建设的有效性,需要对工程的建设方案及规模进行论证分析,选取经济合理的方案。

2 建成区雨水调蓄转输系统方案

2.1 径流转输出路分析

根据西丽水库流域水系情况,现状下游河道仅有大沙河,由于西丽水库东、西片区水质保障工程新开河道丽水河和燕清溪接入大沙河,因此现状能承接麻磡河流域建成区雨洪转输的下游河道有丽水河、燕清溪以及大沙河。根据现状条件及相关工程情况,由于新开路径至大沙河,用地协调难度极大,而且距离远,不经济,故不再考虑新开转输通道至大沙河。工程从下游河道接纳能力（过流富余量）、转输距离等拟定合理可行的径流转输出路。

①转输距离对比

麻磡建成区雨水转输至丽水河约2.9 km,穿过白芒建成区,对建成区有一定影响；麻磡建成区雨水转输至燕清溪约2.98 km,穿过王京坑建成区和大磡建成区,对建成区影响较大,距离较前者远。

②下游河道接纳能力分析

a.丽水河过流能力复核

丽水河全长5.6 km,其中明渠段长为2.2 km,隧洞段长3.4 km。丽水河明渠段安全超高富余多。底流速的无压隧洞,当通气条件良好时,洞内水面线以上空间不宜小于隧洞断面面积的15%,净空不应小于0.4 m。经复核,丽水河隧洞段富余过流量9.4 m3/s,计算结果见表1。

表1 丽水河隧洞过流能力复核表

综上,丽水河洪峰过流能力控制断面位于隧洞段,富余洪峰流量为9.4 m3/s。

b.燕清溪过流能力复核

燕清溪全长3.62 km,其中明渠段长为1.73 km,DN3000 隧洞段长0.89 km,DN3000 顶管段长0.29 km,4 m×2 m 箱涵段长0.71 km。燕清溪上游明渠段断面为梯形断面,底宽为0.5 m,顶宽1.69 m,高1.7 m,安全超高基本无富余。河道防洪标准50 年一遇,洪峰9.26 m3/s,洪峰流量小,设计渠道过流断面小,对外来转输流量较敏感。

底流速的无压隧洞,当通气条件良好时,洞内水面线以上空间不宜小于隧洞断面面积的15%,净空不应小于0.4 m。经复核,燕清溪隧洞段富余过流量2.04 m3/s,计算过程见表2。

表2 燕清溪隧洞过流能力复核表

综上,燕清溪洪峰过流能力控制断面位于上游明渠段,安全超高无富余,即无富余洪峰过流流量,对外来转输流量很敏感。

通过上述分析,丽水河有富余洪峰流量9.4 m3/s,而燕清溪过流断面小,无富余洪峰流量,结合转输距离,本工程初拟丽水河作为径流转输出路。

2.2 径流调蓄转输路线的用地核查情况

基于上述初拟转输出路,通过现场踏勘,初步判断在麻磡片区内可利用位于武警七支队二十中队对面的现状鱼塘改造为麻磡调蓄湖,占地面积约2.6 万m2；由现状鱼塘起,沿丽康路埋设转输管至丽水河可实现末端转输。2019 年8 月2 日,就以上用地范围赴市规土委南山管理局进行核查,具体情况如下：现状鱼塘所在地块属于园林用地,可利用；转输路径所在地块属于道路用地,可利用。因此,初拟径流调蓄转输线路总体可行。

2.3 同期建设工程对设计边界的影响

西丽水库流域同期开展的径流调蓄转输工程有以下三个：白芒河流域水环境综合治理工程（径流调蓄转输工程）、大磡河流域水环境综合治理工程（径流调蓄转输工程）、麻磡河流域综合治理工程（径流调蓄转输工程）。

根据白芒河流域水环境综合治理工程（径流调蓄转输工程）可研报告所述,该工程建成区雨水调蓄转输方式采用错峰外排,方案为利用新建调蓄池及改造前置库为生态库将白芒建成区（面积0.40 km2）50 年一遇标准雨水完全存蓄,待洪峰过后,转输至丽水河,转输规模为0.95 m3/s,对丽水河防洪无影响。

根据大磡河流域水环境综合治理工程（径流调蓄转输工程）可研报告所述,该工程包含大磡河流域径流调蓄转输工程和王京坑河流域径流调蓄转输工程两个子项。大磡河流域径流调蓄转输工程建成区雨水调蓄转输方式采用错峰外排,方案为将大磡建成区（面积1.08 km2）50 年一遇标准雨水通过新建调蓄池及改造前置库为生态库完全存蓄,待洪峰过后,转输至燕清溪,转输规模为1.74 m3/s,对燕清溪防洪无影响；由于王京坑片区无可利用地块新建调蓄池（湖）,王京坑河流域径流调蓄转输工程建成区雨水调蓄转输方式采用不蓄直排,将王京坑建成区（面积0.27 km2）50 年一遇标准雨水通过新建3 m×2 m 转输箱涵直接转输至麻磡新建调蓄湖（即本工程新建调蓄湖）,转输规模为6.26 m3/s。

综上,由于白芒河流域水环境综合治理工程（径流调蓄转输工程）中白芒建成区雨水调蓄转输采用错峰外排至丽水河方案,而大磡河流域水环境综合治理工程（径流调蓄转输工程）中大磡建成区雨水调蓄转输采用错峰外排至燕清溪方案,因此以上两个建成区雨水转输对本工程——麻磡河流域综合治理工程（径流调蓄转输工程）转输方案不产生影响,而王京坑建成区雨水直接转输至本工程新建调蓄湖内进行调蓄。

3 调蓄转输规模论证

考虑在对下游丽水河不产生防洪压力的前提下调蓄转输麻磡建成区（面积0.44 km2）和王京坑建成区（面积0.27 km2）50 年一遇标准雨水至丽水河。根据调蓄转输方式的不同,可分为以下三种方案进行比选：不蓄直排、错峰外排及边蓄边排。

（1）不蓄直排方案

不蓄直排方案为不考虑新建调蓄湖,直接将建成区雨洪转输到丽水河。根据水文章节论述,流域面积小于10 km2的坡面汇水工程,麻磡和王京坑建成区面积共为0.71 km2,经计算,转输至丽水河的50 年一遇洪峰流量为14.1 m3/s,由于超过丽水河富余洪峰流量9.4 m3/s,对丽水河造成极大的防洪压力,因此该方案不合理,本工程不采用。

（2）错峰外排方案

错峰外排方案为考虑通过新建调蓄湖将建成区雨洪完全存蓄,待洪峰过后,再转输至丽水河。经计算,调蓄规模为20.5 万m3,按两天排干,转输规模为1.19 m3/s。

（3）边蓄边排方案

边蓄边排方案为不错峰外排方式,考虑新建调蓄池在收集建成区洪水的同时利用泵站抽排固定流量转输至丽水河。相对于不蓄直排能降低对下游防洪的影响,相对于错峰外排能减小调蓄湖的规模。方案结合需常用泵型及转输管径,假设不同转输规模,通过调洪验算推求各转输规模下的调蓄规模。以假设转输规模3.5 m3/s 计算调蓄规模为例：

①入库洪量：麻磡建成区50 年一遇的洪水过程线。

②出库洪量：由于本工况采用泵站抽排转输固定流量,转输规模取3.5 m3/s,即泄量固定为3.5 m3/s。

③水量平衡计算：入库洪量-出库洪量=调蓄湖规模。

④成果：当转输规模为3.5 m3/s,相应的调蓄池规模为9 万m3。

根据以上计算方法,本次计算得出各转输规模下,调蓄湖的规模,以供比选论证,具体计算成果见表3。

表3 各边蓄边排方案工程规模计算成果表

绘制的调蓄规模—投资曲线图见图1。

图1 边蓄边排方案调蓄规模—投资曲线图

由上图所示,边蓄边排方案调蓄规模-投资曲线以方案2 为最优的经济拐点,因此边蓄边排方案2 为最优方案。

（4）确定调蓄转输规模

综上,不蓄直排方案不合理,本工程不考虑。错峰外排和边蓄边排方案2 在技术上是可行的,但在投资估算上边蓄边排方案2 更经济,因此本工程可研阶段推荐方案为边蓄边排方案,调蓄规模为9 万m3,转输规模为3.5 m3/s。

4 结论

麻磡河流域综合治理工程具有多种实施方案,从经济、技术等方面综合考虑选择经济-效益最优的方案。通过对比分析,边蓄边排方案2 具有最优的经济效益,且在技术上具有可行性,可作为工程的推荐方案。