麻磡河流域調蓄方案及規(guī)模論證分析

宮 劍

（廣東省水利水電建設有限公司,廣東 廣州 510635）

1 引言

流域綜合治理工程有助于提升改造片區(qū)防洪功能,恢復片區(qū)水質,具有十分顯著的效益[1-3]。麻磡河流域綜合治理工程旨在改善水質較差、排澇不暢的現狀,治理范圍較大,區(qū)域內存在多個工程建設。為了提高工程綜合效益,保證工程建設的有效性,需要對工程的建設方案及規(guī)模進行論證分析,選取經濟合理的方案。

2 建成區(qū)雨水調蓄轉輸系統(tǒng)方案

2.1 徑流轉輸出路分析

根據西麗水庫流域水系情況,現狀下游河道僅有大沙河,由于西麗水庫東、西片區(qū)水質保障工程新開河道麗水河和燕清溪接入大沙河,因此現狀能承接麻磡河流域建成區(qū)雨洪轉輸的下游河道有麗水河、燕清溪以及大沙河。根據現狀條件及相關工程情況,由于新開路徑至大沙河,用地協(xié)調難度極大,而且距離遠,不經濟,故不再考慮新開轉輸通道至大沙河。工程從下游河道接納能力（過流富余量）、轉輸距離等擬定合理可行的徑流轉輸出路。

①轉輸距離對比

麻磡建成區(qū)雨水轉輸至麗水河約2.9 km,穿過白芒建成區(qū),對建成區(qū)有一定影響；麻磡建成區(qū)雨水轉輸至燕清溪約2.98 km,穿過王京坑建成區(qū)和大磡建成區(qū),對建成區(qū)影響較大,距離較前者遠。

②下游河道接納能力分析

a.麗水河過流能力復核

麗水河全長5.6 km,其中明渠段長為2.2 km,隧洞段長3.4 km。麗水河明渠段安全超高富余多。底流速的無壓隧洞,當通氣條件良好時,洞內水面線以上空間不宜小于隧洞斷面面積的15%,凈空不應小于0.4 m。經復核,麗水河隧洞段富余過流量9.4 m3/s,計算結果見表1。

表1 麗水河隧洞過流能力復核表

綜上,麗水河洪峰過流能力控制斷面位于隧洞段,富余洪峰流量為9.4 m3/s。

b.燕清溪過流能力復核

燕清溪全長3.62 km,其中明渠段長為1.73 km,DN3000 隧洞段長0.89 km,DN3000 頂管段長0.29 km,4 m×2 m 箱涵段長0.71 km。燕清溪上游明渠段斷面為梯形斷面,底寬為0.5 m,頂寬1.69 m,高1.7 m,安全超高基本無富余。河道防洪標準50 年一遇,洪峰9.26 m3/s,洪峰流量小,設計渠道過流斷面小,對外來轉輸流量較敏感。

底流速的無壓隧洞,當通氣條件良好時,洞內水面線以上空間不宜小于隧洞斷面面積的15%,凈空不應小于0.4 m。經復核,燕清溪隧洞段富余過流量2.04 m3/s,計算過程見表2。

表2 燕清溪隧洞過流能力復核表

綜上,燕清溪洪峰過流能力控制斷面位于上游明渠段,安全超高無富余,即無富余洪峰過流流量,對外來轉輸流量很敏感。

通過上述分析,麗水河有富余洪峰流量9.4 m3/s,而燕清溪過流斷面小,無富余洪峰流量,結合轉輸距離,本工程初擬麗水河作為徑流轉輸出路。

2.2 徑流調蓄轉輸路線的用地核查情況

基于上述初擬轉輸出路,通過現場踏勘,初步判斷在麻磡片區(qū)內可利用位于武警七支隊二十中隊對面的現狀魚塘改造為麻磡調蓄湖,占地面積約2.6 萬m2；由現狀魚塘起,沿麗康路埋設轉輸管至麗水河可實現末端轉輸。2019 年8 月2 日,就以上用地范圍赴市規(guī)土委南山管理局進行核查,具體情況如下：現狀魚塘所在地塊屬于園林用地,可利用；轉輸路徑所在地塊屬于道路用地,可利用。因此,初擬徑流調蓄轉輸線路總體可行。

2.3 同期建設工程對設計邊界的影響

西麗水庫流域同期開展的徑流調蓄轉輸工程有以下三個：白芒河流域水環(huán)境綜合治理工程（徑流調蓄轉輸工程）、大磡河流域水環(huán)境綜合治理工程（徑流調蓄轉輸工程）、麻磡河流域綜合治理工程（徑流調蓄轉輸工程）。

根據白芒河流域水環(huán)境綜合治理工程（徑流調蓄轉輸工程）可研報告所述,該工程建成區(qū)雨水調蓄轉輸方式采用錯峰外排,方案為利用新建調蓄池及改造前置庫為生態(tài)庫將白芒建成區(qū)（面積0.40 km2）50 年一遇標準雨水完全存蓄,待洪峰過后,轉輸至麗水河,轉輸規(guī)模為0.95 m3/s,對麗水河防洪無影響。

根據大磡河流域水環(huán)境綜合治理工程（徑流調蓄轉輸工程）可研報告所述,該工程包含大磡河流域徑流調蓄轉輸工程和王京坑河流域徑流調蓄轉輸工程兩個子項。大磡河流域徑流調蓄轉輸工程建成區(qū)雨水調蓄轉輸方式采用錯峰外排,方案為將大磡建成區(qū)（面積1.08 km2）50 年一遇標準雨水通過新建調蓄池及改造前置庫為生態(tài)庫完全存蓄,待洪峰過后,轉輸至燕清溪,轉輸規(guī)模為1.74 m3/s,對燕清溪防洪無影響；由于王京坑片區(qū)無可利用地塊新建調蓄池（湖）,王京坑河流域徑流調蓄轉輸工程建成區(qū)雨水調蓄轉輸方式采用不蓄直排,將王京坑建成區(qū)（面積0.27 km2）50 年一遇標準雨水通過新建3 m×2 m 轉輸箱涵直接轉輸至麻磡新建調蓄湖（即本工程新建調蓄湖）,轉輸規(guī)模為6.26 m3/s。

綜上,由于白芒河流域水環(huán)境綜合治理工程（徑流調蓄轉輸工程）中白芒建成區(qū)雨水調蓄轉輸采用錯峰外排至麗水河方案,而大磡河流域水環(huán)境綜合治理工程（徑流調蓄轉輸工程）中大磡建成區(qū)雨水調蓄轉輸采用錯峰外排至燕清溪方案,因此以上兩個建成區(qū)雨水轉輸對本工程——麻磡河流域綜合治理工程（徑流調蓄轉輸工程）轉輸方案不產生影響,而王京坑建成區(qū)雨水直接轉輸至本工程新建調蓄湖內進行調蓄。

3 調蓄轉輸規(guī)模論證

考慮在對下游麗水河不產生防洪壓力的前提下調蓄轉輸麻磡建成區(qū)（面積0.44 km2）和王京坑建成區(qū)（面積0.27 km2）50 年一遇標準雨水至麗水河。根據調蓄轉輸方式的不同,可分為以下三種方案進行比選：不蓄直排、錯峰外排及邊蓄邊排。

（1）不蓄直排方案

不蓄直排方案為不考慮新建調蓄湖,直接將建成區(qū)雨洪轉輸到麗水河。根據水文章節(jié)論述,流域面積小于10 km2的坡面匯水工程,麻磡和王京坑建成區(qū)面積共為0.71 km2,經計算,轉輸至麗水河的50 年一遇洪峰流量為14.1 m3/s,由于超過麗水河富余洪峰流量9.4 m3/s,對麗水河造成極大的防洪壓力,因此該方案不合理,本工程不采用。

（2）錯峰外排方案

錯峰外排方案為考慮通過新建調蓄湖將建成區(qū)雨洪完全存蓄,待洪峰過后,再轉輸至麗水河。經計算,調蓄規(guī)模為20.5 萬m3,按兩天排干,轉輸規(guī)模為1.19 m3/s。

（3）邊蓄邊排方案

邊蓄邊排方案為不錯峰外排方式,考慮新建調蓄池在收集建成區(qū)洪水的同時利用泵站抽排固定流量轉輸至麗水河。相對于不蓄直排能降低對下游防洪的影響,相對于錯峰外排能減小調蓄湖的規(guī)模。方案結合需常用泵型及轉輸管徑,假設不同轉輸規(guī)模,通過調洪驗算推求各轉輸規(guī)模下的調蓄規(guī)模。以假設轉輸規(guī)模3.5 m3/s 計算調蓄規(guī)模為例：

①入庫洪量：麻磡建成區(qū)50 年一遇的洪水過程線。

②出庫洪量：由于本工況采用泵站抽排轉輸固定流量,轉輸規(guī)模取3.5 m3/s,即泄量固定為3.5 m3/s。

③水量平衡計算：入庫洪量-出庫洪量=調蓄湖規(guī)模。

④成果：當轉輸規(guī)模為3.5 m3/s,相應的調蓄池規(guī)模為9 萬m3。

根據以上計算方法,本次計算得出各轉輸規(guī)模下,調蓄湖的規(guī)模,以供比選論證,具體計算成果見表3。

表3 各邊蓄邊排方案工程規(guī)模計算成果表

繪制的調蓄規(guī)?！顿Y曲線圖見圖1。

圖1 邊蓄邊排方案調蓄規(guī)模—投資曲線圖

由上圖所示,邊蓄邊排方案調蓄規(guī)模-投資曲線以方案2 為最優(yōu)的經濟拐點,因此邊蓄邊排方案2 為最優(yōu)方案。

（4）確定調蓄轉輸規(guī)模

綜上,不蓄直排方案不合理,本工程不考慮。錯峰外排和邊蓄邊排方案2 在技術上是可行的,但在投資估算上邊蓄邊排方案2 更經濟,因此本工程可研階段推薦方案為邊蓄邊排方案,調蓄規(guī)模為9 萬m3,轉輸規(guī)模為3.5 m3/s。

4 結論

麻磡河流域綜合治理工程具有多種實施方案,從經濟、技術等方面綜合考慮選擇經濟-效益最優(yōu)的方案。通過對比分析,邊蓄邊排方案2 具有最優(yōu)的經濟效益,且在技術上具有可行性,可作為工程的推薦方案。