閔行區浦江中心鎮圩區蓄排水能力研究

肖咸忠 丁國川 徐貴泉

(上海市水務規劃設計研究院 上海 200232)

1 引言

閔行區浦江鎮位于黃浦江東岸,與浦東新區、奉賢區接壤,是上海市 “一城九鎮”試點城鎮規劃中的一鎮,也是上海全市 “1966”城鄉規劃體系中的一個新市鎮。到2020年基本建成具有獨特城市風貌的新市鎮,成為具有示范作用的科技城鎮、創新城鎮和特色風貌城鎮。規劃功能為航天科技產業基地、國家級高科技生產研發基地、現代特色風貌居住區。

浦江鎮中心鎮區是整個浦江鎮發展的重點區域,是現代特色風貌展示區,中心鎮區對原有的河網布局有較大的調整,對水質、水位控制及景觀等要求較高,為此,浦江鎮水務專業規劃根據總體規劃要求,提出中心鎮建立相對獨立的圩區,以確保中心鎮的水質、景觀、安全可以達到與小區功能相適應的環境要求。

隨著浦江鎮開發建設的深入,居民、企業大量入駐,對提高防汛能力的要求十分迫切,中心鎮圩區建設需要盡快上馬。為了使圩區排澇工程更加經濟合理,有必要對規劃方案深入研究,分析河面率、泵站、水閘等配置對圩區蓄排水和最高水位的影響,為工程建設提供科學依據。

2 研究思路及方法

以浦江鎮總體規劃為指導,以保障浦江鎮防洪除澇安全為目標,按照浦江鎮規劃達到20年一遇的排澇標準要求,與區域控制性詳細規劃、城鎮雨水排水系統、綠化環保等規劃相協調,堅持人水和諧、蓄排兼顧、興利除害、綜合治理,應用經過持續率定驗證的浦東大片河網一維水文水動力模型,科學計算、系統分析、優化比選,深入研究影響浦江鎮中心鎮圩區蓄排水能力的主要影響因素即及其程度,選擇經濟合理的排澇配置方案。

3 浦江中心鎮水系現狀與規劃分析

3.1 水系現狀

在浦江鎮開發之前,現狀大多為尚未開發的農村地區,主要由農田、村莊、鄉間道路及河網水系組成,基本沒有雨水管網排水系統,雨水排水以地面漫流形式入河。河網水系除少量骨干河道外,大量是規模小、密度高的村前宅河,經統計,規劃鎮區現狀河面率約6%左右。沿黃浦江除大治河西樞紐外,還建有周浦塘、友誼河、黎明河、中心河等多座套閘,這些套閘大多建于上世紀60、70年代,于上世紀90年代末、本世紀初進行除險加固。根據計算,現狀的排澇能力大約10年一遇。

3.2 規劃分析

3.2.1 圩區規劃成果

為滿足中心鎮區水質、水位控制及景觀要求,浦江鎮水務專業規劃依據總體規劃,結合水系條件,將中心鎮區建成相對獨立的城市圩區。中心鎮圩區范圍為:西至黃浦江,北至老中心河,東至三魯河,南至沈莊塘,涵蓋浦江中心鎮區、發展備用地和漕河涇開發區浦江高科技園區部分區域,圩區匯水面積約為20.9km2,圩區內河面率4.92%,規劃建設老周浦塘泵站、黎明河泵閘、友誼河泵閘,泵站總流量為48m3/s,詳見圖1。為了實現圩區與周邊水系的可分可合,在與圩外連通河道上布置若干座節制閘或涵閘。圩內的規劃水位控制為:常水位2.5m～2.7m(上海吳淞高程,下同),除澇預降最低水位2.0m,圩內最高水位3.2m。

圖1 中心鎮圩區水利規劃示意圖

3.2.2 水利工程建設情況

中心鎮圩區內規劃工程中,已實施的河道長度約14km,河面積33萬m2,部分內河節制工程也部分實施。鎮區內已開發地塊、已建設道路相應的雨水排水系統均按照規劃方案同步實施。

3.2.3 需求分析

(1)排澇能力有待進一步提高,以保障區域防汛安全。隨著區域開發建設的加快,對防汛排澇安全的要求不斷提高,但水利工程投資力度跟不上城市建設步伐,區域排澇不達標。其次是建設打亂了原有水系,建設又不同步,導致排水不暢,內河水位抬升,降低雨水系統排水效率,影響防汛安全。2005年 “麥莎”臺風期間,內河水位達到4.0m,近100家企業、約1000戶居民家進水。

(2)排澇泵站需要加快建設,以發揮水利綜合效益。鎮內雖治理了部分水系,但與之配套的控制工程仍然是上世紀建造的老套閘,規模偏小,排澇能力受到抑制,無法充分發揮河、閘、泵的綜合效益。

(3)水資源調控能力有待增強,以改善河道水質。現有老套閘規模較小,引排水能力有限,調引黃浦江水量相對較慢,影響調水效率,有待進一步提高引排能力。

4 蓄排水能力研究

4.1 方案擬定

根據上海多年的治水經驗,影響圩區蓄排水能力的主要因素有河面率、水閘及泵站規模配置等。結合浦江鎮的規劃成果和設計水文邊界條件,擬定如下方案來分析研究中心鎮圩區的蓄排水能力。

方案一:規劃方案,圩內河面率4.98%,周浦塘設14m節制閘一座及泵站18m3/s(泵站選址老周浦塘),友誼河與黎明河各設一座8m節制閘、泵站15m3/s。

方案二:河面率提高到現狀的6%,其它控制同方案一。

方案三:純水閘方案,河面率按照規劃的4.98%控制,周浦塘設14m節制閘一座,黎明河及友誼河各設一座8m的節制閘。

方案四:純泵站方案,排澇過程中,節制閘關閉,只開啟3座泵站48m3/s。

為了減少排澇泵站數量,提出如下兩個合并泵站方案。

案五:周浦塘、友誼河兩泵站合并方案,該方案老周浦塘泵站裝機33m3/s,友誼河保留規劃一座8m節制閘 (根據建設計劃,圩區擬先建設友誼河泵閘和老周浦塘泵站)。

方案六:合并為單一泵站,將圩區規劃的48m3/s泵站全部安排在老周浦塘上,周浦塘、友誼河和黎明河為節制閘。

表1 方案組合明晰表

4.2 計算結果及分析

計算結果統計見表2,圩區代表節點水位過程線見圖2。

從表2中的除澇演算結果可知,方案一(即規劃方案)的面平均水位及節點水位均達到規劃目標,能夠保證圩區排澇安全。

圖2 各方案節點水位過程圖

表2 除澇演算結果匯總表

方案二提高圩區內河面率1個百分點,圩內面平均最高水位約降低14.6cm,外排水量與方案一大致相當。從計算可以分析得出,提高地區的河面率,可降低除澇最高水位,減少外排水量,除澇效果較好。

但是若增加1%的的河面率,將減少浦江中心鎮區約0.21km2土地的開發建設面積,與已有的鎮區總體規劃和控詳規劃不協調,可操作性不強。

方案三的計算結果反映,只考慮規劃水閘參與排澇,受規劃工況黃浦江高潮位頂托,水閘排水能力受限,導致澇水不能及時排除,外排水量較規劃減少11.0%,圩內最高水位達4.0m以上,超過規劃最高水位的時長達6.5h,無法滿足圩區內市政雨水系統按照最高水位3.2m設計的要求,由于該方案高水位較高,持續時間較長,退水緩慢,防汛壓力巨大。

方案四只依靠排澇泵站,若按規劃規模布置,基本上可以將圩區內最高水位控制在規劃的3.2m附近,超過規劃最高水位的時長約1.5h,至高水位時外排水量較規劃略有增加,約2.0%。但是該方案未利用浦江鎮濱臨黃浦江潮汐動力優勢,實行水閘趁落潮自流排水,不符合節能要求。

方案五、方案六為泵站合并方案,從計算結果可以看出,泵站合并后,如果按照原來規劃的總規模配置,圩內最高水位均不能控制到規劃的3.2m,最高水位分別上升12.4cm和34.4cm,超過規劃最高水位時長為4.25h和5h,至最高水位時外排水量也減少了4.0%和9.6%,而且合并程度越高,最高水位抬升越嚴重,也就是說,泵站集中后,泵站的效率降低了,為了滿足最高水位控制到規劃水平,方案五、方案六需要分別增加泵站裝機10m3/s和18m3/s,建設投資及運行成本都大大增加。

泵站所在河段由于泵站規模增大,河道最大流速也急劇增加,泵站所在河段最大流速達到1.97m/s和2.63m/s,遠遠超過了上海地區一般土質河床的允許最大不沖流速,需要擴大河道斷面或者通過增加護岸護坡護底等措施增強河道的防沖能力。

5 結語

(1)圩區的蓄排水能力受河面率、水閘規模、排澇泵站共同影響,分散、多頭、多向排水效率最高、效果最好,而且所需水利工程規模最小、投資最省。圩區增加河面率,可擴大調蓄能力,從而降低圩內最高水位;水閘乘落潮排澇效果好,排澇成本較低,但是會受到外圍高潮頂托制約,高潮期只能蓄以待排;排澇泵站亦可增加外排水量,減輕內部防汛壓力,分散布置的泵站排水效果比集中布置好,對河道的沖刷影響程度和防沖防護工程量也較小。

(2)圩區排澇方案的制定應在規劃等前期階段深入研究,充分發揮自然區位優勢、潮汐動力優勢和水資源優勢,優化工程布局和規模,優化配置河面率、水閘和排澇泵站組成,優化最大蓄排水能力比例,以發揮水利工程的綜合效益。

(3)通過研究分析,浦江鎮水務專業規劃推薦的中心鎮圩區方案排澇效果最好,工程規模比較合理,可操作性較強,建議按照規劃加快推進實施,以確保區域防汛排澇安全。

1 上海市水務規劃設計研究院.《閔行區水務規劃水利篇(修編)》.2005年.

2 閔行區人民政府.《閔行區浦江鎮總體規劃(2007-2020)》.2007年.

3 上海市水務規劃設計研究院.《＜浦江鎮水務專業規劃＞修編(水利篇)》.2007年.

4 上海市水務規劃設計研究院、上海市水利工程設計研究院.《周浦塘泵站、友誼河泵閘工程項建書》.2008.