徐州市海綿城市試點項目截水溝工程建設探討

董 雷 張麗萍 張崴棟 黃 偉 楊 寧 周蘇紅

一、研究背景

2013年12月12日，習近平總書記在《中央城鎮化工作會議》的講話中強調“提升城市排水系統時要優先考慮把有限的雨水留下來，優先考慮更多利用自然力量排水，建設自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。2014年12月31日，根據習近平總書記關于“加強海綿城市建設”的講話精神和中央經濟工作會要求，財政部、住房和城鄉建設部、水利部決定開展中央財政支持海綿城市建設試點工作。2015年7月，江蘇省住建廳下發《關于推進海綿城市建設的指導意見》，部署推進海綿城市建設工作。

江蘇省從2016年起開展海綿城市試點建設工作，經過前期的申報、評審、公示等環節，徐州市入圍江蘇省第一批海綿城市建設省級試點城市。為了貫徹和落實習近平總書記講話和中央城鎮化工作會議精神，徐州市自2013年起啟動了多項海綿城市建設工作準備，依托徐州棚戶區改造經驗和國家級及省級PPP模式示范和試點項目積累的經驗，在管理機制和投融資模式方面為海綿城市建設打下了堅實基礎。

二、基本情況

徐州市海綿城市建設試點項目區位于徐州市主城區西部，屬泉山區。北與泉山城北開發區相隔，西、南方向與銅山區相鄰，東接徐州主城區。試點區域東至三環西路、西至縱五路，北抵大彭路，南抵王長山山脊線，總面積約9.9km2，涉及王窯河及故黃河兩個流域。

項目區內截水溝工程為海綿城市建設的重要的內容，也是該區域內澇防治的重要措施之一。截水溝工程主要位于項目區東南側，區內道路縱橫，居民區密集，山體面積較大，地面坡度較陡，為易淹易澇區。且隨著城市發展建設，區內多條排澇溝渠被填埋，加重了區域洪澇災害。將項目區南部片區山體澇水及時排除，對海綿城市建設具有重要意義。

三、問題與目標

1.問題分析

示點區內現狀雨水管網較少，主要位于馬山東路、開元支路、湖西路和三環西路。因此山體下泄雨水多積于周邊低洼處，形成內澇，為當地居民出行、生活帶來極大不便。

2.建設目標

截水溝主要排除家后山、龜山、小長山、臥牛山等山體澇水，保證山體澇水不對示點區造成危害，結合示點區其他排澇除險措施，有效抵御30年一遇澇水。

四、工程設計

1.匯水分析

根據截水溝的位置及豎向標高，將截水溝的服務范圍分為六個區域（見圖1），共計264ha。截水溝主要收集并轉輸山體澇水，兼顧承接部分地塊產生的超標降雨徑流，以期達到緩解內澇的目的。匯水范圍見表1。

2.截水溝平面布置

截水溝總長約8.393km，共分四個片區（見圖2）。其中東片區：1.5km；西片區：1.472km；南片區：3.025km；北片區：2.396km。

3.工程設計

本次設計截水溝主要以收集轉輸山體澇水為主，其斷面型式以安全為先，兼顧生態特點，采用草溝、景石護坡明溝、過路涵和箱涵四種型式。草溝主要用于兩側用地比較富裕，山體坡度較緩，來水較緩慢，如西片區家后山北側等；景石護坡主要用于緊靠山體段，防止山體來水沖刷道路和地塊，如東片區小長山西側、北片區臥牛山南北兩側等；過路涵主要用于草溝穿越道路處，如穿老徐蕭公路過路涵等；箱涵主要用于道路兩側無規劃綠地或無法滿足草溝施工面要求的地段，如馬山東路南側、北片區入王窯河西段等。各段截水溝尺寸見表2。

圖1 服務范圍示意圖

圖2 截水溝平面布置圖

表1 匯水范圍表

表2 截水溝特性表

表3 30年一遇降雨時程表

表4 積水區域積水深度表

4.模擬分析與計算

（1）模型介紹

本項目利用PCSWMM二維淹水分析來校核比選截水溝方案，主要分析截水溝對山水的轉輸能力以及對城市內澇的緩解作用。

PCSWMM是加拿大水利局在EPA SWMM的基礎上進行二次開發得到的商用軟件，集成了GIS的數據處理、空間分析以及結果可視化等功能，方便快捷，在城市排水內澇評估方面被廣泛應用，并且支持二維地表漫流計算及一維二維耦合模擬。

（2）水文水力邊界條件

降雨條件：根據《徐州市海綿城市試點實施方案》，示點區的防澇標準為30年一遇，所以模型采用《徐州市海綿城市試點實施方案》中根據江蘇省暴雨等值線圖法求得的30年一遇降雨時程（見表3）。

邊界條件：由于截水溝排水口為王窯河，所以一維邊界岀流條件為MIKE河道模型計算的30年一遇河道洪水位。

（3）規劃情況下系統內澇分析

示點區在規劃情況下，管網設計標準大多為3～5年，較現狀有所提高。在30年一遇降雨條件下，整體內澇比現狀有所緩解，但是仍存在局部積水點，按區域主要分四個積水區域，見表4。

（4）截水溝方案下系統內澇分析

經計算，區域1的積水深度較之前有所降低，最大水深約0.16～0.34m；區域2老徐蕭公路處基本無內澇現象；區域3處未設置截水溝，所以積水深度與之前相同，需通過排澇管涵解決；區域4的積水面積和深度較之前都有所降低，最大水深約0.18～0.38m。因此截水溝設置對內澇的緩解有較大作用。

五、結語

通過本文計算分析，截水溝工程是徐州市海綿城市建設的重要組成部分，截水溝工程的建設可以在結合規劃排水管網措施的基礎上，極大地緩解項目區內澇情況，并將多余的雨水轉輸至周邊海綿水體中，提高雨水資源化利用率，增強區域的水資源綜合利用能力，改善城市生活質量■