南京市哪吒河排澇方案研究

張 穎，趙燕霞，顧 冬

（1.南京市江寧區水務局，江蘇 南京 210000；2.南京市水利規劃設計院股份有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

哪吒河屬秦淮河水系，原為直通溧水河的一級支流，是南京市江寧區祿口街道和秣陵街道的界河。上世紀八十年代初期，因水系整治需要，于河口打壩，從而使哪吒河變為內河。2005年，河道上游的空港工業園開發建設，改變了流域下墊面條件，增加了河道兩岸受淹風險，尤以2007年內澇最為嚴重，兩岸共計5500畝農田受淹。2011年，為解決河道兩岸農田受淹問題，于河口新建排澇泵站，泵站設計流量6.4m3/s。

近年來，由于祿口集鎮和空港新城的開發建設，城市面積不斷擴大，排水工況日益復雜，排澇要求也不斷提高，加上極端天氣頻發，區域的排澇形勢十分嚴峻。2016年汛期，秦淮河流域普降大雨，天祿大道（跨哪吒河市政道路）及哪吒河右堤多處漫堤，淹及堤后魚塘；2020年6月15日，江寧區短期強降雨，哪吒河水位驟升，在高水位持續浸泡下，河道迎水坡多處大面積坍塌。

2016年，南京市規劃局江寧分局主持編制了《祿口新城市政專項規劃》，對祿口新城60.35km2區域的豎向、水系、排水、管線等分別進行規劃，并融入了海綿城市規劃理念，在水安全、水生態、水環境和水資源等方面確定海綿城市建設指標體系，通過生態護岸、植被緩沖帶、海綿道路、海綿綠地等相關措施，實現社會水循環和自然水循環相互貫通。

本文以哪吒河為研究對象，通過分析其來水與排水情況，按現狀工況和規劃工況分別研究水文特性，計算河道流量和河口泵站排澇規模，在此基礎上提出河道和泵站的調度運行方案。

1 研究范圍

哪吒河位于祿口新城規劃區東南側，上游與如意湖（調蓄景觀湖）兩條通湖河道連通，下游通過河口泵站進入溧水河，泵站規模為6.4m3/s。河道總長3.5km，左岸為南京市江寧區秣陵街道，右岸位于南京市江寧區祿口街道。

哪吒河上游主排祿口空港新城來水，該區域地面高程7.1～30.2m，起伏很大，整體地勢呈中間高兩側低、南高北低的形態。哪吒河位于區域東北角，附近地面高程9.5m左右，根據《祿口新城市政專項規劃》屬于低排區，但因空港新城排水系統尚未完全建成，現狀存在高低水混排的情況，因此哪吒河目前尚承擔高水低排任務。

據此，本研究分別按現狀工況和規劃工況確定河道匯水范圍。

1.1 現狀工況匯水范圍

現狀工況為哪吒河上游如意湖已建成，但輔湖及通湖河道均未開工，排水仍然是高低水混排。此時河道匯水面積7.63km2，分為山丘區3.36km2（高低水混排區）、農業圩區3.58km2（低排區）和附近居民小區0.69km2（低排區）。

1.2 規劃工況匯水范圍

規劃工況為哪吒河上游如意湖及通湖河道均已建成，場地高程滿足設計要求，管網均建設完工，整體達到《祿口新城市政專項規劃》要求，如意湖通湖河道設置控制閘門，汛期主要通過楚風河閘、旱河閘排洪，洪水不進入哪吒河。此時哪吒河河道匯水面積6.8km2，分為山丘區2.53km2，農業圩區3.58km2和附近居民小區0.69km2，均為低排區。

2 排澇標準

哪吒河上游為城鎮圩區，排澇標準為20a一遇降雨內河水位不超排澇控制水位；下游為農業圩區，排澇標準為20a一遇澇水雨后24h排出；管道設計降雨重現區取3a。

3 設計暴雨

3.1 設計面暴雨

因區域乏實測洪水資料，參照常規，設計暴雨采用《江蘇省暴雨洪水圖集》法計算，查得各歷時暴雨點面折算系數K，據此得各歷時各重現期設計面暴雨見表1。

表1 設計點暴雨及面暴雨計算表

3.2 設計凈雨

采用圖集法雨型，采用同頻率法放大對典型雨型進行放大。將典型暴雨按最大24h、6h、1h雨量采用同頻率法縮放至20a一遇設計暴雨。設計凈雨按設計暴雨每小時扣損1mm計算成果見表2。

表2 設計凈雨過程

4 哪吒河排水計算

4.1 現狀工況

（1）山丘區設計洪水計算

現狀工況下，哪吒河上游排水面積3.36km2，均為山丘區，干流比降5.679‰。

根據《江蘇省暴雨洪水圖集》（1984），區域匯水面積為3.36km2，流量系數Fc=F/（3.6Δt），得到Fc=0.93。各時段總徑流量Ii=Ri×Fc，計算結果見表3。

表3 研究區20a一遇時段總徑流量Ii

匯水區為山丘區，采用《江蘇省暴雨洪水圖集》（1984）中的瞬時單位線法推求洪水過程線。計算區

位于蘇南山丘區，m2=1/3，m1通過以下公式求得：

當P＞5%時，m1=4.3（F/J）0.28；

當P≤5%時，m1=3.2（F/J）0.28。

干流比降為5.679‰，當P=5%時，m1=1.45。查m1和Δt=1h的單位線關系表，線性插值得該區1h單位線，乘以時段總徑流量，并錯開相加，得到設計洪水過程線見表4。

表4 研究區20a一遇設計洪水過程

根據哪吒河上游山丘區20a一遇入流過程，得到洪峰流量48.04m3/s。

（2）農業圩區排澇

農業圩區地勢低洼，暴雨徑流難以自排，往往需要排澇泵站輔助排澇[1]，合理設置排澇動力、確定排澇模數，對提高排澇效率，降低澇災經濟損失而言意義重大[2]。

哪吒河下游左岸為秣陵聯圩，根據《江寧區秣陵街道水利工程建設規劃（報批稿）》，排澇流量為2.69m3/s。

哪吒河下游右岸為祿口聯圩，根據《南京市江寧區祿口街道水利工程建設規劃報告（修訂稿）》，排澇流量為1.94m3/s。

（3）居民小區排澇

哪吒河下游右岸局部為奧斯博恩莊園居民小區，現狀通過泵站排澇，排澇規模為3.0m3/s。

（4）河道總排水流量

通過以上數據累計，哪吒河山丘區、農業圩區、居民小區總排水洪峰流量為55.67m3/s。

（5）河道控制水位計算

河口泵站現狀排澇能力為6.4m3/s，哪吒河河道長3.75km，寬85m，將其概化為小水庫，采用水庫調洪演算推算最大調蓄水深[3-4]。哪吒河河道調蓄水位—庫容—出流關系見表5。

表5 哪吒河調蓄水位—庫容、水位—出流能力關系

哪吒河調洪演算過程詳見表6。

表6 哪吒河調洪演算過程（20a一遇）

在河口泵站6.4m3/s、起調水位7.5m（河道常水位）條件下，哪吒河最高水位為9.77m，調蓄水深為2.27m。此時跨河道路天祿大道受淹（路面高程9.5m），與實際相符。

4.2 規劃工況

（1）管網排水能力

哪吒河上游匯水區域內降雨產流先匯入雨水管網，通過管網排入哪吒河。澇水排入哪吒河上游的過程受雨水管網的排水能力約束，因此需要復核雨水管網排水能力。

根據《室外排水設計規范》（GB50014—2014）規定，特大城市非中心城區，雨水管渠設計重現期為2～3a；中心城區的重要地區，雨水管渠設計重現期為5～10a。本次雨水管渠設計重現期取3a。

徑流系數選取依據《室外排水設計規范》（GB 50014—2014）規定，綜合排水區用地性質，綜合考慮定為0.5。

（2）排澇計算

a.內河入流過程

基于圩區排澇標準條件的設計暴雨過程計算產流得到凈雨過程，以管道排水能力為上限，排入內河河道。當凈雨過程流量小于管道排水能力時按凈雨過程流量入內河，否則以管道排水能力入內河。

以管道3a一遇排水能力（取α=0.5，t=60min，h=27.60mm/h）為控制，推求內河入流過程，結果見表7。

表7 內河入流過程

b.排澇規模計算

根據常規內河調蓄經驗，擬定哪吒河調蓄水深1.0m，即最高控制水位8.5m條件下，哪吒河調洪演算過程詳見表8。

表8 規劃工況下哪吒河調洪演算過程（調蓄水深1.0m）

此時計算得河道外排出流量28.2m3/s，現狀河口泵站排澇流量6.4m3/s，為保證排澇片區排澇，需另新建排澇規模為21.8m3/s的外排泵站，該結果與《祿口新城市政專項規劃》擬新建20.0m3/s規模的泵站基本吻合。

5 結論與排澇建議方案

5.1 結論

（1）現狀工況下，哪吒河承擔上游高、低水外排任務，排澇壓力大，現有河口泵站規模不足，調蓄水深達2.27m，當在常水位7.5m時起調的條件下，河道高水位達9.77m，此時河道兩岸及跨河市政道路（天祿大道實測標高9.5m）均有受淹風險。

（2）規劃工況下，哪吒河上游來水通過管網匯入，排澇壓力減小，按常規設定調蓄水深1.0m時，需新建21.8m3/s規模的外排泵站，該結論與《祿口新城市政專項規劃》基本吻合。

5.2 排澇建議方案

現狀工況下，為避免河道兩岸及相關市政道路受淹，汛前河口泵站需提前開機，預降哪吒河水位，控制汛限水位不高于7.23m，此時最高水位9.5m，有條件時可將哪吒河水位降低至6.6m以滿足超高要求，考慮到水位波動驟升驟降對河道岸坡的影響，建議相關部門對河道坡面進行必要的防護。

規劃工況下僅需做好常規防汛調度，使河道汛限水位保持在7.5m（常水位）時即可保證河道最高水位不超8.5m。

因近期暫無河口泵站擴建計劃，現狀泵站仍需維持現有6.4m3/s運行，此時需加強汛期調度運行以避免發生嚴重洪澇災害，遠期建議泵站擴建至28.2m3/s后，能大幅降低相關部門防汛壓力。