合肥某小區內澇治理工程實踐

趙飛立 （安徽北控水務環境產業有限公司，安徽 合肥 230001）

2020年洪澇災害殃及28個省，七千余萬人受災，嚴重制約了社會經濟發展[1]。2021年4月25日，《國務院辦公廳關于加強城市內澇治理的實施意見》（國辦發〔2021〕11號）指出，到2025年內澇治理系列目標——讓城市告別“看海”現象。城市內澇治理問題已經迫在眉睫。

趙豐昌等[1]探討以“徑流峰值管控”為抓手、用海綿城市理念構建城市內澇防治體系的方法,并給出如何解決好體系內銜接問題。裴斅思[2]采用文獻研究、案例分析等方式，分析并研究了豐臺區內澇的原因，提出在城市開展綠色基礎設施和多功能雨洪設施建設的必要性，同時也提出了改變灰色下墊面等措施。翁毅[3]以廣州中心城區為例,分析了快速城市化過程中濱江城市演進與城區內澇的關系和形成機理。黃明光等[4]、劉興坡等[5]分別從英國、法國、日本及新加坡等國家經驗分析我國內澇治理的問題，并提出建議。文章以合肥某具體小區內澇治理為研究對象，通過對現狀地形、雨水系統、污水系統等三個方面介紹小區現狀，分析內澇形成的主要原因，從雨水管和污水管道兩個方面考慮提出小區內澇解決設計方案，為城市內澇治理工作提供參考。

1 項目概況

合肥位于華東地區、長江三角洲西端，江淮之間，安徽省中部。合肥地處中緯度地帶，屬亞熱帶季風性濕潤氣候，季風明顯，四季分明，氣候溫和，雨量適中。年均氣溫15.7℃，年均降水量約1000mm。

L公寓位于二十埠河與合寧鐵路交口西北側，東側毗鄰二十埠河，南側毗鄰合寧鐵路。

根據調查顯示，L公寓基本是每逢強降雨小區就會發生內澇。小區內部道路雨水、污水井晴天情況下均為滿水情況，且水位標高基本一致；現狀沿河污水主干管水位距離現狀地面較近，大約1.5m～2m左右。

圖1 L公寓區域位置圖

2 項目分析

2.1 地形分析

根據L公寓地形圖顯示，小區整體地面標高在19.7m～21.5m，整體低于周邊現狀地面高程，最低點位于小區東側出入口附近，僅有19.7m，高于百年一遇防洪水位18.19m，屬于高排區。

圖2 L公寓地形分析圖

2.2 雨水系統現狀

經現狀調查L公寓南側鐵路下有一道過鐵路明渠，明渠與下游已被人為封堵，該明渠與下游管徑為1500mm的雨水排口不連通，汛期時渠道內水位上漲，易翻越南側圍墻進入L公寓，造成內澇風險。

根據物探成果顯示，L公寓小區內部排水形式為雨污分流，小區內部雨水管管徑300mm～400mm,在小區出口處有一道現狀管徑為600mm雨水管接入現狀管徑為1200mm雨水排口，最終排入二十埠河。該現狀d600雨水管與現狀截流井已不連接。

根據核算，小區出口處現狀管徑為600mm雨水管僅能滿足P=1.5年重現期標準。

小區東側現狀管徑為1200mm雨水排口，主要收集鐵路邊溝雨水及小區雨水，總匯水范圍3.3ha（其中L公寓匯水范圍2.9ha，鐵路邊溝匯水范圍0.4ha），經核算該排口滿足P=3年重現期標準。

圖3 現狀雨水走向圖

2.3 污水系統現狀

根據物探成果顯示，小區內部排水形式為雨污分流，小區內部污水管管徑為300mm,在小區出口處通過現狀管徑為300mm污水管接入現狀截流井中,進而與現狀管徑為1400mm污水主干管連接，根據調查該現狀截流井已不具備截流工程。

圖4 現狀污水走向圖

根據現狀沿河截污干管實測水位顯示，管道水位保持在17m～19.45m，水位高時小區污水已不具備自流排除條件，管道內目前積水嚴重。現狀沿河污水主干管水位距離現狀地面較近，大約1.5m～2m左右，與水位實測數據相吻合。

3 內澇成因分析

造成市區內澇的主要成因是反常的梅雨天氣，有記錄以來數次的特大洪澇都是因為梅雨期特別長，雨量特別多，降雨集中，暴雨頻繁且范圍廣、強度大而造成的。

造成市區內澇的另一個原因是在特殊情況下，臺風低壓深入不能順利地移出，合肥日降雨量大于等于400mm的特大暴雨，多是因為臺風低壓所形成的局部嚴重水澇。

針對城市排水、排澇設施在應對強降雨天氣中存在的問題，可歸納分析為四方面的的主要影響因素。

①河道水位頂托

近年來受氣候因素影響，極端天氣導致暴雨、特大暴雨頻發。主汛期時，受上游水庫洪水下泄、下游巢湖及河道高水位運行、短期超標強降雨等情況多重疊加影響，河道高水位頂托是合肥市城區積澇的直接和主要原因。2020年，巢湖流域連續遭遇9輪降雨，7月22日，巢湖水位高達13.43m，突破歷史極值，造成河道上游水位抬高，降低了城區排水系統末端的主排排水能力，形成短時間內積澇現象。

②雨水排水系統不合格，已建城區改造困難

由于歷史原因，排水管網不同時期施工標準不一致，導致管網系統水力學流態不合理，存在互相頂托、坡度不順、主管道與支管銜接不合理、干管服務范圍不均衡、支管亂接等問題。排水系統不完善，造成管道瓶頸，短時間積水內澇[6]。排水設施改造面臨道路開挖影響交通、管線管位置限制、泵站征地限制、巨額的動拆遷費用等許多困難，改造難度很大。上一輪規劃中，具備實施條件的地區基本已完成提標改造，遺留下來的均是“老大難”問題，需要通過創新驅動，探索新的系統方法。

③排水系統建設與市政建設銜接不暢[7]

排水管網主要隨道路建設開展，各層級部門建設缺乏系統性，沒有統一的規劃，造成各自新建管道無法有效銜接、主排排水能力與服務范圍不能很好的匹配。

④日常管養不足

道路上的樹葉和垃圾未及時清理，堵塞雨水箅，使得地面雨水不能及時排除；管道養護不到位，導致淤塞、損壞等，降低管網雨污水通過能力[8]。

⑤應急管理水平較低及專業隊伍建設不足

水情的信息化處理、傳遞溝通能力不足，現有管理組織不健全、管理方法落后，缺少管理人員及設施，不能適應現代化管理的需求，更不能適應未來城市發展和城市防汛排澇的需要。

4 內澇解決設計方案

4.1 設計標準

4.1.1 雨水設計標準

暴雨強度公式

采用新編合肥市暴雨強度公式：

①雨水設計流量按公式：

Q=qψF

Q—雨水設計流量（L/s）

q—設計暴雨強度（L/s·ha）

ψ—徑流系數

F—匯水面積（ha）

②徑流系數

徑流系數應根據地面狀況與重現期水平綜合考慮。雨水管渠規劃計算時，匯水面積的綜合徑流系數按《室外排水設計規范》（GB50014-2021）規定，按地面種類加權平均計算。

③設計暴雨重現期

根據《合肥市城市排水（雨水）防澇綜合規劃(2013年～2020年)》本次雨水重現期取值如下：

采用P=3年

雨水渠的降雨歷時根據《室外排水設計標準》（GB50014-2021）規定，雨水管渠的降雨歷時，取消折減系數m，按下式計算：

t=t1+t2

t—降雨歷時（min）；

t1—地面集水時間（min），應根據匯水距離、地形坡度和地面種類通過計算確定，一般采用5min～15min；

t2—管渠內雨水流行時間（min）。

④管道粗糙系數

塑料管，n＝0.010；鋼筋混凝土管（滿流）n=0.013。

⑤管道設計流速

最大設計流速：金屬管道為10m/s，非金屬管道為5m/s；最小設計流速為0.75m/s。

4.1.2 污水設計標準

污水量公式：Q=KzFA(l/s)

其中，Kz—污水總變化系數

F—服務面積（ha）

A—城市污水量指標（L/s·ha）

①污水總變化系數

本工程兩側均無工業用地，故本次設計不考慮工業污水總變化系數。

綜合生活污水總變化系數：由于沒有生活污水總變化系數的實測資料，按照《室外排水設計標準》（GB50014-2021）取值。

②城市污水量指標

根據合肥市污水規劃中確定的污水量指標進行計算，綜合生活用地的污水量指標為0.5萬 m3/km2.d～0.85萬m3/km2.d。

③管道設計流速

最大設計流速：非金屬管道為5m/s。最小設計流速為0.6m/s。

④管道粗糙系數

塑料管，n＝0.010。

⑤管道設計充滿度

污水管道應按非滿流計算，其最大設計充滿度，按下表取值。

管徑（mm）200～300 350～450 500～900≥1000最大設計充滿度0.55 0.65 0.70 0.75

4.2 雨水管道設計

將鐵路明渠上游雨水接入現狀管徑為1500mm雨水排口，減少外水翻入L公寓；為與擬建合安鐵路進行銜接，本段擬采用明渠與上游明溝、下游現狀管徑為1500mm排口進行銜接。鐵路明渠匯水范圍 8.4ha，設計流量1.44m3/s，設計明渠 B×H=1.5×1.0。同時對合寧鐵路（東二環-二十埠河）兩側鐵路邊溝進行修整，保持兩側排水暢通性。

本次設計在L公寓小區出口處廢除現狀管徑為600mm雨水管道，新建管徑為1000mm雨水管道與現狀管徑為1200mm排口銜接，同時對鐵路邊溝進行邊坡整治保證排水暢通，其中L公寓匯水面積2.7ha，合寧鐵路匯水范圍0.4ha，小區范圍外匯水面積0.2ha，匯水總面積3.3ha，設計流量0.8m3/s，設計管徑為1000mm。

圖5 L公寓設計雨水走向圖

4.3 污水管道設計

受沿河截受沿河截污干管頂托，L公寓污水管道持續高水位運行，地塊內污水無法重力自流及時排出，擬采用壓力流排除污水；結合出口處存在的現狀污水井，本次新建一體化提升泵站，泵站規模200m3/d，采用壓力流至現狀沿河管徑為1400mm的污水井內。

考慮到現狀截流井距離現狀合寧鐵路較近，現狀為滿水狀態，已不具備使用功能，本次對其廢除。

受雨水管道擴大管徑影響及保證泵站進水的條件，同步對小區出口污水管道進行翻新，新建管徑為400mm污水管道接入提升泵站內。

圖6 L公寓設計污水走向圖

5 結語

小區內澇治理主要原因包括合肥市暴雨強度大，持續時間長；河道水位過高，形成河道水位頂托現象；雨水排水系統達標率低，已建城區提標改造困難；排水系統建設與市政建設銜接不暢；日常維護不足；應急管理水平需較低及專業隊伍建設不足等問題。

小區內澇治理的主要措施有通過新建明渠，打通雨水排水通道；改造污水管網，使污水管與雨水管不連通，保證雨水排水通暢。經過改造后，運營已兩年，尚未出現積澇現象。