山区丘陵河谷城市排水防涝规划综合研究

山区丘陵河谷城市排水防涝规划综合研究

(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海20092)

摘要:根据国家住房城乡建设部出台的《城市排水(雨水)防涝综合规划编制大纲》(以下简称“大纲”),针对山区丘陵河谷城市特有的的背山临河特征,并以三明市为例,分析山区丘陵河谷城市排水系统面临的问题并进行成因分析,提出该类地区排水防涝综合规划的规划技术路线、规划措施。

关键词:三明市;排水防涝;内涝

0引言

山区丘陵河谷城市背山滨水,由于适宜开发建设的土地资源相对稀缺,因此通常沿河区域土地开发强度较高,滨河聚集大量的公共服务设施、商业设施等,成为城市的中心地区,集聚大量人口。因此研究该区域的排水防涝系统,对该类型区域现有排水防涝状况的分析计算和科学评估,合理规划市区雨洪调蓄空间和行汛排涝通道,可以指导城市排水防涝设施的建设和管理,确保在遭遇内涝时能维持城市正常运行,最大程度减轻灾害。在此类地区构建安全、合理、高效的排水防涝系统对保证居民生产生活和公共设施的正常运行具有非常重要的意义。

1山地滨河地区排水防涝特点

山区丘陵河谷地区的整体地形特征为中间地势较低,两侧地势高分别坡向中间河流,研究区域地形坡度大,降雨时极易通过道路快速形成地表径流,雨水排除模式主要为分散重力自排,雨水管渠排放距离较短,雨水源短流急,流行时间较短。大量雨水沿坡度最大的方向快速下泻,迅速汇集到低洼区形成积水和内涝,且降雨期间通常也是河道高水位的时间,河水顶托造成排水不畅,甚至发生倒灌现象。因此造成地势较低处出现内涝现象。

2规划原则

(1)充分利用现有设施,综合排涝的原则

充分利用现有排水设施,针对性采取采取蓄、滞、渗、净、用、排等方针,建立绿色与灰色基础设施相结合的生态排水体系。

(2)工程与非工程性措施相结合,建管并举

工程性措施包括源头、管网和排放末端全过程控制的工程改造设计及建设。非工程性措施主要指提高管理部门应急管理调度能力,增强管理性措施如预警和应急系统、救灾系统等。

(3)近远期结合,点-线-面-体相结合

在保证远期目标的前提下,协调城市排水的系统性和城市建设的时序性,近远期相结合,分期实施,逐步构建城市排水防涝体系。

易涝点、易涝路段、易涝区的积水问题分步治理,全面提升三明市排水防涝的能力。

3规划技术路线

按照大纲要求,排水防涝综合规划技术路线如图1

图1排水防涝综合规划技术路线图

4以三明市中心城区排水防涝综合规划为例

三明市地处福建省西部山区的闽赣交界处,中心城区为典型的山区丘陵河谷地区,四面高山环抱,沙溪河自西南向东北穿越城区,形成狭长的山间河谷盆地。城区长约12.8km,平均宽度1.5km,地势坡向沙溪河呈两边高中间低。

图2规划区GIS地形高程分析图

4.1现状排水系统

三明市目前主要采用截流式合流制系统。

三明市中心城区的现状排水防涝设施主要由雨水或合流管渠、排洪渠、外河和附属设施如排涝泵站等构成。中心城区现状雨水排放模式为根据自然地形和水系格局,结合土地利用规划,形成了自排为主,强排为辅的格局,大多数合流管道或雨水管道就近排入沙溪,城区雨水干管较短,当沙溪河处于高水位时,通过沿江排涝泵站提升后排入沙溪河。城市建设过程中,城市排水管网接到现状排洪渠中,雨水及山洪混合排入沙溪。

现状中心城区雨水管渠标准基本达到1年一遇,部分重要地区和少量新建地区达到2-3年一遇。

现状内涝主要是发生在沿沙溪河两岸地势较低处。

通过评估可知在管道畅通且无外界其他影响情况下(如山洪、河水顶托等),三明市排水管网总体排水能力良好。

4.3内涝成因分析

(1)城市建设用地增加,下垫面改变,径流量增加及排水通道减少

城市建设造成硬质化铺装增加,承接雨水的下垫面改变,雨水渗透能力减少,造成径流量增加。

(2)现状排水设施设计标准偏低,部分地区排涝能力不足

大部分城市现状雨水管道设计标准偏低,低于新的规范标准,加之城区内原有自然水系,许多坑塘水沟堵塞严重,部分因城市建设被占用、改道,降低了原有溪流的泄洪能力,山洪到来时无法及时排放,形成内涝。

(3)地势低洼区强排能力不足,河道顶托

滨河山地城市一般沿河低洼地带在河道高水位时,河道顶托效应明显。暴雨流域性河流水位上涨,城区地势较低的雨水不能靠重力排出,造成城市积水,形成内涝。

(4)治涝手段和措施单一,管理现代化水平有待进一步提高

原有部分管理设施老旧,未进行信息化改造。视频监控、安全监测、预报预警等现代化、信息化管理设施需要进一步建设完善。

(6)排水防涝设施管养力度有待加强

因为养护不到位,垃圾聚集,受水孔和管道被堵,泵站机电设备老化,城市建设破坏排水设施等降低了排水效率。

(7)管理部门之间的联动机制和协调性有待加强

目前大部分城市的排涝工程建设和管理仍由水行政部门、住建部门、城管部门多头负责,而且存在城市和农村水利管理的条块分割,影响了管理效率的发挥,存在着联动机制不健全、相互配合缺乏协调性等问题.

4.4规划思路

(1)分析水利、规划、城建三大体系

水利等相关部门主要构建城市防洪体系,抵御流域性洪水;城建等相关部门主要构建城市地下管网体系,抵御局地降雨;规划等相关部门主要构建城市地表体系,对防涝工作来说,其决定了城市的地表漫流体系。

对于防涝工作来说,决定因素主要有四:降雨、地下管网、地表以及河道。除去不能人为控制的“降雨”因素,三明市排水防涝系统需要耦合不同部门构建的地下管网、地表以及河道三大体系,分析城市局地强降雨可能导致的内涝积水灾害,并提出超标降雨对策,协调城市的排水(雨水)防涝综合体系。

(2)提出两大策略

针对三明市新建区和建成区的不同特点,提出不同的规划策略。

1)新建区策略

强调规划阶段的系统设计和城市排水(雨水)防涝系统与城市其他系统间的协同控制,优先考虑从源头降低城市内涝风险,提出用地性质、场地竖向及水系调整的建议,在城镇防洪和雨水排放系统的基础上构建完善的城市内涝防治系统。提高重点区域的排水标准,如医院、高铁站、学校等区域。

2)建成区策略

对于建成区而言,大规模扩大现有的排水系统排水能力是很困难的,原因有二:一是城市地下管道改建成本高、社会影响大;二是城市地下空间不足,以及与现有混杂的其他管线的关系难以处理。因而,通过分流、截流、调蓄等方式提高管道标准,并加强对“超标降雨”产生的地面漫流、滞留涝水做出妥善安排,重点对易涝区进行分析,提出解决方案。

(3)发展三套系统

通过发展源头削减、过程蓄排、强化管理三套系统,采取“渗、蓄、滞、排、用”的工程和非工程措施,构建三明市排水(雨水)防涝综合体系。

1)源头削减系统

源头控制设施包括源头雨水渗透、雨水收集利用等。

规划采用低洼绿地、透水铺装、渗井(坑)、调蓄水池等措施对小区和道路进行雨水渗蓄,在源头对雨水控制和利用。并结合城市公共绿化带、防护绿化带、湿地、广场、公园等景观需求,规划建设蓄滞洪、涝水的设施,在减轻城市洪涝灾害的同时,充分利用雨水资源。

2)过程蓄排系统

过程蓄排设施包括雨水行泄通道、地表雨水调蓄设施和地下雨水调蓄设施等。雨水行泄通道包括开敞的洪水渠道、经过设计预留出来的道路、道路两侧区域和其他排水通道等;地表雨水调蓄设施包括城镇河湖、景观水体和下凹式绿地、广场等公共设施等;地下大型雨水调蓄设施包括大型排水管道、地下调蓄池和调蓄隧道等。

按高标准规划建设或改造雨水管道、雨水泵站、雨水行泄通道和城市内河道等系统,完善城市排涝系统。

3)强化管理系统

管理系统即非工程措施系统,包括城市排涝设施的运行维护和日常监控,预警体系和应急机制的完善以及法律法规的建立健全等。

合理安排建设时序,基础设施先行,定期风险评估,完善法规和标准,在规划设计、审批、验收以及运行维护等各环节加强精细化管理。

4.4排水管网规划系统方案

因地制宜,局部改造,合理利用地形高差,充分利用现状既有排水模式。对不满足要求的排洪渠及排水管网进行改造以满足要求。

1)新开发地区——填高自排;

2)场地标高高于洪水位片区——自排;

3)场地标高低于洪水位片区——自排+强排(闸+泵站)。

图3自排及强排方案示意图

规划以50年一遇洪水位线处高程为界,若规划场地标高高于洪水位为自排区:雨水与山洪水一起排入排洪渠共排。

场地标高小于洪水位线标高的区域则将排洪渠该段改造为压力渠自排入沙溪,该地块雨水不进入排洪渠,单独设雨水管收集进排涝泵站进行强排。

对沿河排放口进行整治,保留排洪渠排放口及泵站排放口。排出口设置闸门、单向拍门或鸭嘴阀,低水位时自排,高水位通过沿河总管进排涝泵站抽排。

图4排水系统方案示意图

5结语

山区丘陵河谷地区由于其特殊的背山面河的地理位置,排水防涝综合规划既要消除引起城市内涝发生的因素,又要考虑山洪以及河洪对城市建设地区的影响。因此应从多角度,采用多种方法提出不同的规划策略。

参考文献:

[1]董磊.南方某特大城市主城区排水防涝能力评估研究.城市道桥与防洪,(2016)03-0079-03

[2]靳俊伟,吕波,章卫军,毕生兰,杨森,程吉建。重庆主城区排水(防涝)综合规划总体技术路线,中国给水排水,4602(2015)08-0024-06

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