城區(qū)防洪排澇設(shè)計(jì)實(shí)例探討

李 丁

（濟(jì)南市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山東濟(jì)南 250101）

1 項(xiàng)目概況

濟(jì)南市區(qū)位于山區(qū)與平原交界處，城區(qū)存在大量山體，大雨時(shí)山體雨水就近流至城市道路，一方面形成馬路行洪，另一方面加重了部分未考慮山洪流量的市政雨水管道的負(fù)擔(dān)。為了減輕上述問題，保障城市安全，本規(guī)劃對(duì)山前截洪溝及環(huán)山綠道的設(shè)置進(jìn)行規(guī)劃。規(guī)劃范圍是濟(jì)南市城市總體規(guī)劃確定的中心城區(qū)，總面積1 022 km2。濟(jì)南市中心城范圍見圖1。

圖1 濟(jì)南市中心城范圍示意圖

2 防洪規(guī)劃及其現(xiàn)狀分析[1-5]

城市防洪規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)有關(guān)部門編制的《城市防洪規(guī)劃報(bào)告》，結(jié)合規(guī)劃區(qū)的洪水特性及其影響，采取工程與非工程措施相結(jié)合，綜合考慮山洪、河洪、內(nèi)澇等洪澇災(zāi)害，組成完整的防洪體系。為滿足規(guī)劃區(qū)建設(shè)需要，應(yīng)處理好近遠(yuǎn)期、上下游、左右岸、截、蓄、泄、排與擋等各種關(guān)系，保證在規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下排水暢通。防洪排澇設(shè)施以自排為主，抽排為輔，截、蓄、泄、排相結(jié)合。密切結(jié)合雨、污水工程、水系調(diào)整及豎向規(guī)劃，因地制宜選擇排泄方案。同時(shí)應(yīng)當(dāng)充分利用現(xiàn)有的溝（渠）、塘，通過綜合治理充分發(fā)揮其調(diào)蓄滯洪作用，最大限度的減少工程量及資金投入。考慮綜合利用的要求。防洪排澇設(shè)施應(yīng)與海綿城市建設(shè)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、休閑娛樂、市政建設(shè)、養(yǎng)殖等工程建設(shè)適當(dāng)結(jié)合，發(fā)揮其多功能作用。

根據(jù)國(guó)家頒布的《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-2014）及《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，濟(jì)南市為Ⅰ等防護(hù)對(duì)象，防洪標(biāo)準(zhǔn)為大于等于200 a一遇，規(guī)劃通過堤、灘、庫(kù)結(jié)合的方案來實(shí)施。防洪工程為加高、加固和修建防洪堤，城區(qū)主要河道防洪堤按不小于50 a一遇標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，臘山分洪、華山滯洪區(qū)等水利樞紐完全發(fā)揮防洪功能后，通過堤庫(kù)結(jié)合，城區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到近100 a一遇。防澇標(biāo)準(zhǔn)城市地區(qū)為《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014-2014）確定的大城市30 a一遇暴雨積水至少一條車道不超過15 cm或工商戶底層不進(jìn)水，農(nóng)田地區(qū)抽排標(biāo)準(zhǔn)為雨洪同期P=5%最大24 h暴雨洪水1 d排干。

防洪工程與城區(qū)治澇工程統(tǒng)一規(guī)劃，同步建設(shè)，與城市市政建設(shè)、城市美化、環(huán)境建設(shè)相結(jié)合；工程措施與非工程措施相結(jié)合，防洪治澇規(guī)劃與河道整治、河道清障規(guī)劃相結(jié)合；近期工程與遠(yuǎn)期工程相結(jié)合，分期實(shí)施。

中心城山體總體布局分析：經(jīng)統(tǒng)計(jì)，中心城山體共有約123處，總面積153.8 km2。所有山體均有人行便道，有的比較正規(guī)，有的僅為林間土路，寬窄不一，現(xiàn)狀大部分山體沒有截洪溝系統(tǒng)。

中心城山體排洪現(xiàn)狀：隨著城市向南部的發(fā)展，耕地、坡地、甚至大量山體逐漸被破壞、侵蝕，原有的“山體-坡地-耕地-山洪溝”的四級(jí)排雨系統(tǒng)變?yōu)椤吧襟w-建設(shè)用地-山洪溝”的三元體系，其中沒有相應(yīng)的在山前布置截洪溝，造成山體雨水徑流在道路上漫流的情況。

規(guī)劃防洪標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)算公式選用：按照《防洪標(biāo)準(zhǔn)》和《防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，應(yīng)根據(jù)山體徑流影響范圍內(nèi)的人口數(shù)量和防護(hù)對(duì)象的主要程度，確定截洪溝防洪標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮城市發(fā)展等因素，確定截洪溝防洪標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為不小于20 a一遇。計(jì)算公式采用公路科研所編制的簡(jiǎn)化公式見式（1）。

式中：ψ為地貌系數(shù)，根據(jù)地形、主河溝的平均坡度及匯水面積范圍決定；F為匯水面積，km2；h為徑流深度，mm；Z為植物和坑洼滯留的攔蓄厚度，mm。

3 防洪實(shí)施措施

本項(xiàng)目在控規(guī)建設(shè)用地外圍，在地形坡度大于15%～25%的山腳邊布置截洪溝，并延伸疏導(dǎo)至城市排洪溝，同時(shí)結(jié)合截洪溝在山體周邊規(guī)劃環(huán)山綠道。本規(guī)劃中不同用地類型坡度見表1。

表1 不同用地類型坡度選取

（1）樣例-中區(qū)。以魯能領(lǐng)秀城南的興隆山北麓為例，進(jìn)行截洪溝與環(huán)山綠道的設(shè)計(jì)。基礎(chǔ)資料：柏石峪片區(qū)控制性規(guī)劃，1：2000地形圖。截洪溝設(shè)計(jì)應(yīng)覆蓋整個(gè)領(lǐng)秀城范圍。中區(qū)流量計(jì)算與斷面選擇見表2，結(jié)合中區(qū)流量計(jì)算結(jié)果，選取出合適的截水溝截面尺寸，見表3。經(jīng)計(jì)算，寬度1.5～3m即能夠滿足要求。渠道段坡度0.5%～1.0%。山前宜設(shè)蓄水池。對(duì)于步行綠道線路規(guī)劃，采取道路寬4 m，可滿足消防通車要求，沿截洪溝外側(cè)規(guī)劃，注意線型順暢。中區(qū)截水溝布置見圖2。

（2）樣例-東區(qū)。龍洞片區(qū)某山體截洪溝規(guī)劃結(jié)合山體等高線，沿規(guī)劃用地邊緣布置截洪溝。根據(jù)地形地勢(shì)，劃定匯水范圍，確定截洪溝流向。本次規(guī)劃截洪溝分兩段，分別接入大辛河及大辛河支溝，其匯水面積分別為F1=16 hm2，F(xiàn)2=5 hm2。洪峰流量計(jì)算采取下式：QP=ψ （h-Z）3/2F4/5，ψ=0.1，h=35 mm，Z=5 mm，F(xiàn)1=0.16 km2，F(xiàn)2=0.05 km2。

表2 中區(qū)不同段洪水流量

表3 東區(qū)洪峰流量計(jì)算以及截水溝斷面尺寸

圖2 中區(qū)截水溝布置圖

4 雨水工程規(guī)劃

隨著城市化的快速發(fā)展，城市街道、住宅和大型建筑物使城市的不滲透水面積最高可達(dá)90%以上，使得相同的降雨量，城市地區(qū)產(chǎn)生的徑流量比農(nóng)村地區(qū)要大得多，而且在城市中雨水下水道的敷設(shè)及天然河道的改變使雨水流向排水管網(wǎng)更為迅速，洪水總量也增大了，洪峰增高和峰現(xiàn)時(shí)間提前，徑流過程線的形態(tài)與時(shí)間尺度都與自然狀態(tài)顯著不同。城市水文的這種變化，導(dǎo)致城市雨洪災(zāi)害問題日益嚴(yán)重。

城市防洪排澇減災(zāi)的問題，要求雨洪能夠快速排出，使洪澇災(zāi)害減到最小。這樣就產(chǎn)生了城市雨水資源化的問題。雨水利用規(guī)劃應(yīng)緊緊圍繞這一主題，主導(dǎo)方向應(yīng)該采用間接利用，以涵養(yǎng)地下水，改善氣候條件，從而達(dá)到改善生態(tài)環(huán)境為目的。

（1）城市綠地、花壇、園林雨水積蓄工程。利用綠地對(duì)雨水進(jìn)行截留直接入滲地下是雨水間接利用的較好方法。綠地徑流系數(shù)小，約有85%～90%的降雨可被截留。本項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃公園綠地面積為214.91 hm2，占總建設(shè)用地的9.68%；規(guī)劃防護(hù)綠地面積為151.82 hm2，占總建設(shè)用地的6.8%。

（2）小區(qū)雨水收集利用。以居住小區(qū)、行政單位作為一個(gè)單元進(jìn)行就地直接利用雨水，建成生態(tài)小區(qū)雨水利用功系統(tǒng)，就近使用，不需要修建大量的回用水管網(wǎng)，靈活方便。

（3）雨水管網(wǎng)布置。魯能領(lǐng)秀城規(guī)劃區(qū)內(nèi)雨水順地勢(shì)坡向興濟(jì)河，該區(qū)排水采用市政排水管渠，高水高排。在雨水管出水口處集中設(shè)雨水利用設(shè)施和防洪閘。在相鄰河道水位低于開閘水位時(shí)，通過雨水利用設(shè)施蓄積雨水；洪汛期則通過內(nèi)河出口的防洪排澇閘及排澇泵站抽排。規(guī)劃雨水管徑d800～d3 000×3 500。

設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度按2014年新修訂的濟(jì)南市暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算：q=1 421.481×(1+0.932lgP)/（t+7.347）0.617，式中：q 為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，L/s·hm2；P為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期；t為降雨歷時(shí)，min，t=t1＋mt2，t1為地面集水時(shí)間，取t1=10min，t2為雨水在管道內(nèi)的流行時(shí)間，min；m為延緩系數(shù)，暗管取m=2。雨水設(shè)計(jì)流量應(yīng)按下列公式計(jì)算：Q=ψ×q×A，式中：Q為雨水設(shè)計(jì)流量，L/s；q為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，L/s·hm2；ψ 為徑流系數(shù)，商業(yè)區(qū) =0.85，居住區(qū) =0.80，工業(yè)區(qū) =0.75；A為匯水面積，hm2。

重要干路、重要地區(qū)或短期積水能引起嚴(yán)重后果的地區(qū)，重現(xiàn)期宜采用3～5 a，其他地區(qū)重現(xiàn)期宜采用2 a。特別重要地區(qū)和次要地區(qū)或排水條件好的地區(qū)規(guī)劃重現(xiàn)期可酌情增減。

5 結(jié)語(yǔ)

文章通過結(jié)合某城市防洪規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)例，防洪排澇設(shè)施以自排為主，抽排為輔，滯、蓄、泄、截相結(jié)合。防洪工程與城區(qū)治澇工程統(tǒng)一規(guī)劃，計(jì)算洪水流量，結(jié)合計(jì)算結(jié)果選取合適的截水溝尺寸。

[1]王娣.現(xiàn)代田園城市市政基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃初探[D].陜西西安：西安建筑科技大學(xué),2013.

[2]陳能志,卓日強(qiáng),譚洪波.福建濱海墾區(qū)防洪排澇規(guī)劃問題探討[J].水利科技,2010(4)：44-46.

[3]王喜成.對(duì)撫順沈陽(yáng)城市防洪設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的探討[J].東北水利水電,2014(7)：18-24.

[4]劉振林.安慶市城市防洪工程設(shè)計(jì)[J].水利水電工程設(shè)計(jì),2004(2)：34-36.

[5]馮旭,解生飛,周艷.城市防洪設(shè)計(jì)的新創(chuàng)意[J].給水排水,2005(2)：30-31.