劉楷操，張 建，李佳佩，李堃宇，周思璟

（珠海市規(guī)劃設(shè)計研究院，519000，珠海）

近年來受全球氣候變化影響，暴雨、風(fēng)暴潮等極端天氣頻發(fā)。隨著城市開發(fā)建設(shè)節(jié)奏加快，場地條件和現(xiàn)狀本底條件發(fā)生較大變化，城市水浸內(nèi)澇現(xiàn)象加劇，嚴(yán)重影響城市經(jīng)濟社會發(fā)展，給人民生命財產(chǎn)安全帶來了極大隱患。沿海城市除了受山洪、強降雨等來水威脅外，同時還易遭遇外海風(fēng)暴潮頂托及海水倒灌影響，水浸情況頻繁發(fā)生。廣東省珠海市作為全國著名的海濱花園城市和具有國際影響力的濱海風(fēng)景旅游勝地，片區(qū)水浸現(xiàn)象已成為群眾關(guān)注的焦點和市政交通建設(shè)與管理的難點之一，亟須大力解決。

為緩解和應(yīng)對日益嚴(yán)重的城市洪澇水浸問題，不少專家學(xué)者做了相關(guān)研究，但多針對洪澇治理標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)梳理問題，缺乏從面到點的落實性探討，治理過程中由于市政排水與水利設(shè)施建設(shè)管理部門不同、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、工程多針對水浸處點狀展開而無法以點到面等原因而存在一定局限性。本研究擬針對珠海市金灣區(qū)東咀片區(qū)水浸成因系統(tǒng)全面展開，并結(jié)合成因從上層規(guī)劃到落地實施制定內(nèi)澇治理系統(tǒng)方案。

一、研究范圍概況

珠海市金灣區(qū)東咀片區(qū)地處三灶鎮(zhèn)東側(cè)，為本次水浸整治的主要研究范圍，服務(wù)范圍約1023 hm2。東咀片區(qū)主要泄洪通道為金島路、華陽路、金海岸大道、虹陽路4條道路的雨水系統(tǒng)，其中金島路、華陽路和金海岸大道由西向東排入白龍河，最終通過白龍河排洪渠及白龍河泵閘排入外海；虹陽路自南向北排入金湖，經(jīng)金湖水閘排入外海。

因東咀片區(qū)三面環(huán)山，東面臨海，區(qū)域排水系統(tǒng)受山洪及風(fēng)暴潮雙重影響，同時該區(qū)域受深厚軟土地質(zhì)條件限制，道路不均勻沉降嚴(yán)重，造成現(xiàn)狀管網(wǎng)病害問題突出。近年來，片區(qū)在暴雨侵襲下出現(xiàn)多次水浸，一旦短時間集中暴雨超過80～100 mm/h就容易出現(xiàn)內(nèi)澇情況。其中水浸嚴(yán)重區(qū)域有金海岸大道、金島路與華陽路交叉口、丹陽路、北園、南園、長盈花園、華美達酒店等區(qū)域，平均水浸深度0.5～0.8 m；水浸中度區(qū)域有金島路、華陽路、億邦制藥、金海岸中學(xué)等區(qū)域，平均水浸深度0.3～0.4 m。

二、成因系統(tǒng)分析

東咀片區(qū)是典型濱海山地圩區(qū)，因歷史及后期分片區(qū)開發(fā)時序不合理等問題，基本集成了可能發(fā)生水浸的全部成因，該片區(qū)成為珠海市有名的“水浸黑點”。從上游山洪防御形勢嚴(yán)峻，到沿線排水不暢，再到下游潮位頂托等，成因主要情況如下。

1.山洪防御系統(tǒng)不完善——山洪水進入城區(qū)市政管網(wǎng)

現(xiàn)狀山體截洪溝過流斷面不足，強降雨時山洪水可能漫過沿線截洪溝進入山腳老城區(qū)雨水系統(tǒng)，進一步加大老城區(qū)排澇壓力；同時部分山體截洪溝因缺少下游出路而直排市政道路雨水系統(tǒng)，加重市政排水系統(tǒng)水浸負(fù)擔(dān)，甚至部分地區(qū)尚未根據(jù)規(guī)劃建設(shè)截洪溝。山洪水往往具有突發(fā)性、短暫性和強烈的破壞性，山洪防御系統(tǒng)不完善會誘發(fā)諸多防洪安全隱患，比如山洪進城極大增加了市區(qū)集水面積和排水量，同時挾帶的泥沙淤積市區(qū)排水管網(wǎng)，進一步降低城區(qū)管網(wǎng)排水能力。因此，山洪水混接市政雨水系統(tǒng)現(xiàn)狀不符合“高水直接入河，不得進入平原城區(qū)低水系統(tǒng)”的要求，與高水高排的理念不符，也是目前山地圩區(qū)易發(fā)生內(nèi)澇的主要原因。

2.城區(qū)現(xiàn)狀雨水管渠排水能力不足及管渠病害問題突出——低水排放不暢

東咀片區(qū)整體建成較早，雨水篦子和雨水口連接管設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)整體按照1～3年暴雨重現(xiàn)期建設(shè)。城區(qū)主要道路的部分管渠泄流能力不足，且金島路雨水管渠整體沉降0.36～0.4 m；金海岸大道雨水管渠存在較長逆坡段，甚至部分路段雨水管渠標(biāo)高較低，與下游河道存在0.35～1.09 m的大逆坡，雨水系統(tǒng)末端無法正常泄洪。

濱海地區(qū)軟土深厚，但道路未作軟基處理，造成道路和市政雨水管渠不均勻沉降，故道路低洼加波浪狀雨水管渠更易造成長時間水浸。同時，街道樹種的根系可能進入雨水管渠內(nèi)，造成擠斷和堵塞，加上東咀片區(qū)雨水管渠基本上建于20世紀(jì)80—90年代，長期未得到養(yǎng)護，經(jīng)過長時間使用，排水能力大大減弱，亟須大范圍檢測和更新。

3.現(xiàn)狀道路豎向布局不合理——組織排水不暢

東咀片區(qū)主要行洪河道控制水位為2.3 m，現(xiàn)狀部分道路或地塊標(biāo)高僅為2.2～2.3 m，道路豎向標(biāo)高較低，雨水管渠下游頂托嚴(yán)重。同時因現(xiàn)狀市政雨水管渠排水標(biāo)準(zhǔn)僅達到1～3年暴雨重現(xiàn)期，即使根據(jù)規(guī)劃實施，也僅達到5年一遇，遠無法達到規(guī)劃100年一遇排澇要求，因此超標(biāo)準(zhǔn)澇水需通過路面組織排水接入下游河道。但由于路面與地下管網(wǎng)分屬于不同部門管轄，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，導(dǎo)致道路系統(tǒng)豎向布局不合理。目前研究區(qū)域現(xiàn)狀周邊道路存在不同程度沉降，道路出現(xiàn)起伏段，局部形成凹陷路段，造成路面排水組織不暢，道路排水能力低下，無法達到內(nèi)澇泄洪通道的要求，亟須進一步加強部門間協(xié)調(diào)溝通，合理規(guī)劃城市道路豎向布局。

4.感潮河道受外海潮位頂托嚴(yán)重——擋潮強排系統(tǒng)不完善

東咀片區(qū)歷史雨洪主要通過白龍河外排入海，末端未建設(shè)擋潮閘，河道在洪澇外排過程中受外海潮位頂托嚴(yán)重，極大降低了河道排洪能力，且東咀片區(qū)地勢相對較低，現(xiàn)狀部分道路或地塊標(biāo)高僅為2.2～2.3 m，甚至低于外海5年一遇高潮位2.62 m，進一步加大了區(qū)域內(nèi)澇風(fēng)險。作為感潮河道，白龍河受外海高潮位頂托嚴(yán)重為自然現(xiàn)象，無法完全避免，但區(qū)域內(nèi)擋潮、強排系統(tǒng)不完善，造成雨洪、海水倒灌頂托疊加致澇，這也是目前濱海地區(qū)城市內(nèi)澇主要的成因之一。

三、內(nèi)澇防治對策系統(tǒng)研究

1.合理確定防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)

全國目前約一半城市沒有達到國家規(guī)定的城市防洪標(biāo)準(zhǔn)，城市排澇缺乏統(tǒng)一規(guī)范指標(biāo)。而東咀片區(qū)又是典型老城山地圩區(qū)，山洪行泄標(biāo)準(zhǔn)、市政雨水管渠標(biāo)準(zhǔn)以及內(nèi)澇標(biāo)準(zhǔn)相互關(guān)聯(lián)，如何合理確定防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)，對于洪澇防治的成功至關(guān)重要。

東咀片區(qū)防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)中常規(guī)雨水管渠、截洪溝、排洪河渠以及內(nèi)澇設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)均以珠海最新上位規(guī)劃《珠海市排水（雨水）防澇專項規(guī)劃（2020—2035）》為依據(jù)。但針對老城區(qū)普遍存在的山洪進城問題，在洪澇防治系統(tǒng)治理層面無法在老城區(qū)內(nèi)新開辟高水高排通道，且無法按常規(guī)治理思路提高老城區(qū)內(nèi)市政道路雨水管渠排水標(biāo)準(zhǔn)。針對以上問題，對承泄山洪的道路雨水管渠，按照50年一遇山洪來水流量疊加城區(qū)雨水管渠沿程5年一遇市政雨水流量復(fù)核雨水管渠尺寸，超標(biāo)準(zhǔn)雨水通過城區(qū)道路路面豎向組織排水。

2.洪澇治理思路

結(jié)合前述分析，本工程建設(shè)范圍內(nèi)，內(nèi)澇主要原因為山洪入城、內(nèi)排不暢、海潮倒灌等，在系統(tǒng)治理過程中，需綜合“完善系統(tǒng)、高水高排、低水低排、自排為主、泵排為輔、蓄水利用、擋潮錯峰”等多種措施進行治理。故考慮在上游建設(shè)山水調(diào)蓄湖削減洪峰流量，拓寬疏通下游排水渠道，完善排水系統(tǒng)，提高排水能力，建設(shè)擋潮閘站，主要技術(shù)路線圖如圖1。

圖1 洪澇綜合治理技術(shù)路線

3.建設(shè)實施方案

（1）上蓄——建設(shè)山水調(diào)蓄設(shè)施，削減洪峰，降低高水排放壓力

作為老城區(qū)，如果山洪水完全下泄，按照規(guī)劃防洪標(biāo)準(zhǔn)，往往需要較大排澇規(guī)模，而老城區(qū)內(nèi)因空間嚴(yán)重受限，無限擴大排水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)不可行。針對以上情況，結(jié)合山體地形以及規(guī)劃用地情況，在截洪溝沿線合適位置（偏下游更有利于削峰）設(shè)置山水調(diào)蓄湖或調(diào)蓄塘，以減少截洪設(shè)施以及下游排水通道規(guī)模。根據(jù)以往學(xué)者的實際案例研究經(jīng)驗，合理的調(diào)蓄設(shè)施可削減洪峰流量25%～47%，具體削減規(guī)模主要受調(diào)蓄設(shè)施可建設(shè)規(guī)模以及干流河渠自身排水能力限制。

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)劃設(shè)計行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，山水調(diào)蓄湖（塘）規(guī)模的確定主要有經(jīng)驗公式法和水力數(shù)值模擬法。其中經(jīng)驗公式法主要根據(jù)相關(guān)規(guī)范或?qū)W者研究結(jié)果中用到的流量過程線法以及脫過系數(shù)法，以上方法能較好處理調(diào)蓄設(shè)施容積與來水流量之間的相對關(guān)系，但以往較多規(guī)劃設(shè)計人員誤認(rèn)為調(diào)蓄湖（塘）與上下游為串聯(lián)關(guān)系，這與實際經(jīng)驗公式計算原理不符，只有并聯(lián)方式才能最大限度發(fā)揮調(diào)蓄設(shè)施削峰的功能。對于水力數(shù)值模擬法，目前國際上通用MIKE11或者InfoWorks ICM等軟件進行計算，軟件可以將調(diào)蓄湖（塘）及水庫概化為調(diào)蓄池，設(shè)置溢流堰及放空管等模擬蓄洪削峰調(diào)度，且可根據(jù)調(diào)蓄設(shè)施實際情況概化串聯(lián)、并聯(lián)模式。

（2）中疏——完善截洪溝系統(tǒng)，梳理行泄通道

①完善截洪溝系統(tǒng)，實現(xiàn)高水高排。為避免山洪水散排進入山腳村莊，增大村莊排水系統(tǒng)壓力，沿山腳與村莊之間合理布設(shè)截洪溝系統(tǒng)，做到高水高排。截洪溝規(guī)劃設(shè)計階段主要有選線及規(guī)模確定兩方面難度，其中選線主要結(jié)合現(xiàn)狀山體地形以及綜合投資確定，而規(guī)劃設(shè)計人員對于確定截洪溝規(guī)模存在一定誤區(qū)。目前，截洪溝規(guī)模水力復(fù)核多采用傳統(tǒng)的恒定均勻流公式計算，但實際截洪溝的水力坡度遠大于渠底底坡，造成截洪溝設(shè)計規(guī)模偏大。在場地以及資金不受限區(qū)域，該種方法確定的規(guī)模偏安全，因此為更好概化截洪溝泄洪時的水力情況，截洪溝規(guī)模復(fù)核應(yīng)同時按照河道推求水面線的方法確定，減少不必要的過渡設(shè)計。

②梳理行泄通道，實現(xiàn)低水排放順暢。因東咀片區(qū)道路建設(shè)年代較久，雨水管渠的逆坡、縮徑等病害嚴(yán)重，排洪渠斷面尺寸標(biāo)準(zhǔn)較低。針對以上問題，首先對金海岸大道和金島路等道路雨水管渠病害嚴(yán)重區(qū)域進行修復(fù)，改善重點區(qū)域排水條件，保證雨水管渠病害修復(fù)區(qū)域的雨水順暢排出，提高道路排水標(biāo)準(zhǔn)至5年一遇。然后復(fù)核雨水管渠下游的排洪渠道行洪能力，提高排洪渠防洪標(biāo)準(zhǔn)至100年一遇，以滿足規(guī)劃要求。針對部分路段道路雨水管渠承接山洪水問題，為解決道路雨水管渠建設(shè)規(guī)模過大、擠占其他地下市政設(shè)施空間的問題，按照50年一遇山洪來水流量疊加城區(qū)雨水管渠沿程5年一遇市政雨水流量復(fù)核雨水管渠尺寸，超標(biāo)準(zhǔn)雨水通過城區(qū)道路路面豎向組織排水。

（3）調(diào)整道路豎向，滿足路面排水要求

為做好道路雨水排放標(biāo)準(zhǔn)與內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)的有效協(xié)調(diào)，城區(qū)超標(biāo)準(zhǔn)雨水通過主干道路面進行泄洪。結(jié)合排水系統(tǒng)整體豎向關(guān)系，調(diào)整東咀片區(qū)內(nèi)道路豎向規(guī)劃，同時注重細(xì)節(jié)設(shè)計，在道路豎向末端接排洪渠處做好排水銜接，避免產(chǎn)生新的積水點。

目前道路排水能力復(fù)核從簡易到深入主要分為三種方式。方法1采用手工方法校核，將內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期條件下設(shè)計流量QT減去雨水管渠的過水能力Q0,得到滿足內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期條件下道路表面的設(shè)計流量Q2，然后運用修正的曼寧公式復(fù)核道路過流能力，具體可見《城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治技術(shù)規(guī)范》（GB 51222—2017）。方法2采用一維數(shù)學(xué)模型進行校核，因一維數(shù)學(xué)模型無法模擬地表水的運行狀態(tài)，需將道路路面排水?dāng)嗝娓呕癁闇锨c路下雨水管網(wǎng)通過豎向連接管進行連通，建立管網(wǎng)-道路的雙層水動力模型系統(tǒng)，模擬雨水管網(wǎng)各節(jié)點溢流至路面行洪的運行情況。方法3采用一維和二維數(shù)值模型耦合的方式，模擬路面漫流的情況。

（4）下?lián)酢晟葡到y(tǒng)末端擋潮閘，實現(xiàn)擋潮錯峰，避免洪潮疊加致澇

為消除東咀片區(qū)潮水倒灌致澇問題，在進行洪澇系統(tǒng)研究時，在河涌末端建設(shè)擋潮閘，同時同步建設(shè)排澇泵站，控制范圍內(nèi)水位在2.3 m以下。對于感潮區(qū)閘泵聯(lián)合調(diào)度時如何確定閘泵規(guī)模，目前主要有傳統(tǒng)“平湖法”以及數(shù)值模型法。技術(shù)條件允許時，可先根據(jù)閘泵聯(lián)合調(diào)度原則，將河道、水閘、泵站及調(diào)蓄設(shè)施一并考慮，采用“平湖法”進行洪潮遭遇分析，進行動態(tài)排澇演算，然后采用數(shù)值模型軟件作為排澇演算的模型軟件互為校核。為充分評估河道洪水位對上游市政管網(wǎng)的頂托影響，通過建立流域市政管網(wǎng)與河道、泵閘水工建筑物水動力耦合模型，進行管網(wǎng)與河道間的水量交換模擬，進一步復(fù)核泵閘規(guī)模的合理性。

四、結(jié) 語

①具有代表性的濱海山地老城區(qū)，往往存在山洪入城致澇、內(nèi)排不暢致澇、海潮倒灌致澇等問題，在系統(tǒng)治理過程中，需綜合“完善系統(tǒng)、高水高排、低水低排、自排為主、泵排為輔、蓄水利用、擋潮錯峰”等多種措施，且在老城區(qū)排水改造時，應(yīng)著重進行精細(xì)化設(shè)計，做到方案技術(shù)可行，且具有實施性。

②洪澇治理歷來都是國內(nèi)外研究熱點，研究內(nèi)容主要集中在城市化對徑流特性的影響分析、洪澇模擬以及洪澇治理系統(tǒng)上層方案等上位規(guī)劃視角方面，在系統(tǒng)方案如何落地設(shè)計實施上的研究較淺。本次研究除了對具有代表性的濱海山地老城區(qū)制定系統(tǒng)性洪澇治理方案外，同時針對每一項治理方案規(guī)模論證方法，以及以往規(guī)劃設(shè)計時存在的誤區(qū)及問題進行系統(tǒng)梳理，以期對類似區(qū)域洪澇災(zāi)害防治提供經(jīng)驗借鑒。