王從鋒 易仲強 紀道斌 楊正建

(三峽大學水利與環(huán)境學院,湖北宜昌 443002)

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,生產(chǎn)力的提高,社會財富和人口不斷向城市集中,一旦發(fā)生洪水,將淹沒城市,中斷交通,給人民生命財產(chǎn)帶來巨大損失,遠遠超過非城市地區(qū),所以城市排澇安全越顯重要[1-2].城市防洪排澇安全是城市基礎(chǔ)設(shè)施工程安全的重要組成部分,更是城市居民正常生產(chǎn)生活及社會可持續(xù)發(fā)展的保障.

1 概 況

湖北長陽土家族自治縣長陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)位于長陽縣城北部,距長陽縣城中心區(qū)9km,距宜昌市中心區(qū)50km(圖1).長陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)由湖北省人民政府于2006年4月以鄂政函〔2006〕54號文件批復(fù)設(shè)立, 2006年5月31日經(jīng)國家發(fā)改委審核驗收為省級開發(fā)區(qū),規(guī)劃總面積3.08km2,轄白氏坪、劉家沖兩個行政村,17個村民小組,常住人口8178人.長陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)是全縣最重要的經(jīng)濟區(qū)域,在全縣的國民經(jīng)濟中占有特殊的地位.

長陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)處北半球亞熱帶暖濕季風氣候區(qū),其特點為冬夏季風更替明顯,四季分明,光照充足,雨量充沛,具有山地氣候特征.流域河谷交錯,地勢多樣,地形復(fù)雜,河谷區(qū)域氣候穩(wěn)定.經(jīng)統(tǒng)計,多年平均降雨量1347.2mm,多年平均氣溫16.4℃,月平均氣溫以7月最高,達27.6℃,以1月最低,為4.6℃,年均日照時數(shù)1553h,多年平均相對濕度80%,多年平均風速為1.5m/s,盛行風為偏東風.霜期一般出現(xiàn)在11月至次年3月間,年均無霜期282d.

圖1 湖北長陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)地理位置示意圖

長陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)位于白氏溪左岸,318國道從其集鎮(zhèn)穿過,擬建滬蓉西高速公路連接線從白氏溪右岸穿過,因此長陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)形成“一條河兩條路”的格局.隨著318國道擴建、忠武天然氣管道、川氣出川天然氣管道、滬蓉西高速公路等國家重點工程建設(shè),長陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的流動人口猛增,土地的商業(yè)價值也急劇增長,許多工企業(yè)紛紛落戶于此.為保障長陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內(nèi)人民群眾生命財產(chǎn)及國家重點項目安全,對開發(fā)區(qū)進行防洪排澇規(guī)劃刻不容緩.

2 防洪排澇現(xiàn)狀及主要問題

2.1 洪澇災(zāi)害特點與成因

開發(fā)區(qū)內(nèi)共有5條河道穿過,其中白氏溪為流域干流,發(fā)源于園頭觀(高程682.6m),承雨面積37.95 km2,河道長度12.94 km,高差602.6 m,平均縱坡12.6‰.其主要支流有枇杷溪、太平溪、老灣溝和劉家沖,均位于長陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)(縣城白氏坪組團),其洪澇災(zāi)害對社會經(jīng)濟影響顯著.

自1963年以來,長陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)范圍內(nèi)共發(fā)生洪澇災(zāi)害76次,主要集中在7～8月,在災(zāi)害特點上,洪澇與干旱同時交替出現(xiàn).其中,特別是最近幾年以來,洪澇災(zāi)害的發(fā)生更為頻繁.分析形成洪澇災(zāi)害成因主要基于以下幾點:(1)高強度的集中降雨;(2)河床坡度陡、森林植被差等原因使山洪洪峰流量大、匯集時間短;(3)河道行洪障礙多造成山洪洪水位明顯抬高;(4)防災(zāi)措施差造成受災(zāi)損失大.

2.2 防洪排澇現(xiàn)狀

經(jīng)濟開發(fā)區(qū)流域內(nèi)雖多次遭受洪澇災(zāi)害,改革開放以來,政府也多次對河堤進行小型的維護,但多次維護,多次沖毀,區(qū)域范圍內(nèi)基本上無防洪設(shè)施,流域內(nèi)現(xiàn)有的完整河堤僅850m,其防洪能力達不到5年一遇標準.區(qū)域排澇主要由白氏溪干流及其支流承擔.排澇以自排為主,澇水和污水通過已建成的地下排水管網(wǎng)雨污合流,均就近匯入白氏溪.由于存在河道淤積嚴重、管網(wǎng)排水能力不配套等問題,如劉家沖因排水口較小,導(dǎo)致白氏坪三岔路一帶,只要遇暴雨即發(fā)生漫水,目前開發(fā)區(qū)綜合排澇能力嚴重不足.

2.3 存在問題

開發(fā)區(qū)防洪治澇存在問題主要表現(xiàn)在:①河道淤積嚴重.規(guī)劃區(qū)內(nèi)部分河道由于資金、人力等原因,長時間未進行治理,目前淤積現(xiàn)象非常嚴重,雜草叢生,建筑、生活垃圾侵占河床,使得河道過水斷面急劇減小,河道行洪能力遠不能滿足開發(fā)區(qū)內(nèi)排澇要求.②河道、管網(wǎng)堵塞,水流不暢.由于開發(fā)區(qū)近幾年大力建設(shè),河道長期以來一直是建設(shè)、生活垃圾和污水的承泄區(qū),從而形成了一些人為的堵塞,水流嚴重受阻.同時也造成河道水質(zhì)較差.③開發(fā)區(qū)內(nèi)排澇能力不足.開發(fā)區(qū)三岔路暗渠排水渠道斷面面積本身較小,同時,暗渠內(nèi)長時間沒有進行過清理整治,垃圾等雜物淤積嚴重,暗渠過水斷面面積驟減,導(dǎo)致白氏坪三岔路一帶,只要遇暴雨即發(fā)生漫水.④開發(fā)區(qū)內(nèi)河堤修建不完善,管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施標準不足.河堤護岸沒有進行規(guī)劃,小修小補導(dǎo)致其使用壽命短,而且維修等工作量大.同時開發(fā)區(qū)內(nèi)管網(wǎng)均為雨污混流,管徑小、排澇標準低,排水不暢.

3 防洪排澇規(guī)劃方案

3.1 防洪排澇規(guī)劃總原則及標準

與長陽縣城市總體規(guī)劃相銜接,與排水工程、給水工程、環(huán)境保護、道路交通以及其他專業(yè)規(guī)劃相協(xié)調(diào);指導(dǎo)思想為洪澇分治、自排為主、提排為輔,以“擋、控、分”為治理手段,建立“防洪治澇保護圈”,拒區(qū)域洪水于“保護圈”之外,完善以主城區(qū)為中心的防洪、排澇系統(tǒng),同時兼顧周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的防洪、排澇和灌溉要求.

防洪標準與防護對象的重要性、洪水災(zāi)害的嚴重性密切相關(guān),應(yīng)與國民經(jīng)濟的發(fā)展水平相適應(yīng).根據(jù)現(xiàn)行的《防洪標準》(GB50201-94)和《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286-98)的規(guī)定,長陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)屬Ⅳ等一般城鎮(zhèn),工程等別為Ⅳ等,工程規(guī)模為小(1)型.防洪標準(重現(xiàn)期)為50～20年.除應(yīng)考慮社會經(jīng)濟地位的重要性外,還應(yīng)充分考慮洪量大小及淹沒區(qū)的地形與地貌等因素,通過技術(shù)經(jīng)濟比較合理確定.考慮開發(fā)區(qū)目前的社會經(jīng)濟狀況,參照類似工程,規(guī)劃開發(fā)區(qū)采用20年一遇防洪標準.

3.2 防洪工程規(guī)劃方案

按照以人為本、突出重點、統(tǒng)籌兼顧、注重實效、分級負責的原則,以防洪保安全為重點,統(tǒng)籌考慮水資源利用和水生態(tài)保護,工程措施和非工程措施相結(jié)合,治理與管理并重,提高白氏溪的防洪能力,提高集鎮(zhèn)的防洪標準,使治理河段的水生態(tài)環(huán)境得到改善,保障區(qū)域防洪安全,促進區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展.本次防洪工程規(guī)劃主要包括以下幾個方面:

(1)疏浚河道.規(guī)劃區(qū)內(nèi)部分河道由于資金、人力等原因,長時間未進行治理,目前淤積現(xiàn)象非常嚴重,雜草叢生,建筑、生活垃圾侵占河床,使得河道過水斷面急劇減小,河道行洪能力遠不能滿足開發(fā)區(qū)內(nèi)排澇要求.因此,必須將河道的障礙物和雜物清理掉,保證水流暢通.疏浚過程中,河道寬度以行洪暢通為前提,確保設(shè)計洪水順暢通過.

(2)兩岸修建河堤,提高防洪標準.河堤護岸沒有進行規(guī)劃,小修小補導(dǎo)致其使用壽命短,而且維修等工作量大.白氏坪開發(fā)區(qū)設(shè)計洪水標準必須達到20年一遇,根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286-98),應(yīng)取一定的安全超高,因白氏溪屬山溪型河道,河道窄,其風壅及波浪爬高可忽略不計.河堤修建可采用漿砌石擋土墻護岸,占用河道或沿岸農(nóng)田面積較小,維護管理工作量相對簡單,工程使用壽命長.在局部寬暢河段,采用擋土墻加護坡的結(jié)構(gòu)形式.

(3)綠化河堤兩岸、營造堤頂休閑場所.種植規(guī)劃是體現(xiàn)濱水綠地生態(tài)功能的最主要形式.植被作為景觀設(shè)計的重要素材之一,盡量利用灘涂種草植樹,興建人行道,美化河道,亮化城市.根據(jù)開發(fā)區(qū)的實際情況,規(guī)劃確定“城市河流+濱水公園”的濱水綠地發(fā)展模式.種植主要以適合本地生長的植物為主體,通過各種群落組合,形成豐富的植物景觀,以體現(xiàn)優(yōu)良生態(tài)環(huán)境中生物多樣性的特征.同時可結(jié)合規(guī)劃分區(qū),將植物區(qū)分為花卉觀賞區(qū),濱水植物區(qū),疏林及水生植物區(qū)等部分.在河道兩側(cè)巧妙合理地運用草坪、灌木等植被不僅可以成功營造出人們熟悉喜歡的各種空間,還可以改善區(qū)域的氣候環(huán)境.

(4)打牢防洪基礎(chǔ),推進生態(tài)旅游城市建設(shè).流域河道疏浚和整治過程中,開發(fā)區(qū)內(nèi)有些民房搬遷后的土地用于開發(fā)區(qū)的生態(tài)景觀建設(shè),進一步完善城市防洪體系.探尋適合長陽地方特色的生態(tài)景觀模式,簡化綠地系統(tǒng)層次,重點建設(shè)小游園以及街頭綠地,小游園建設(shè)以河流為依托,強調(diào)生態(tài)性;街頭綠地以方便市民使用為原則,強化網(wǎng)絡(luò)性.這種模式是一種生態(tài)優(yōu)先、以人為本的模式.生態(tài)優(yōu)先,即堅持與自然適宜原則,崇尚自然法則,因地制宜地進行城市園林綠化,打造現(xiàn)代生態(tài)旅游城市.以人為本,即一切以人的需求為出發(fā)點,倡導(dǎo)小游園建設(shè)為中心的園林生態(tài)模式,一切為了人的舒適、方便、安全和健康,滿足城市生活中休閑、游憩、健身、賞景等多種需求.

3.3 排澇工程規(guī)劃方案

治澇對策研究著重于排澇能力,特別是開發(fā)區(qū)三岔路排澇控制及行洪河道的配套.

3.3.1 開發(fā)區(qū)三岔路排澇控制

開發(fā)區(qū)內(nèi)澇水原則上可通過自流的方式排入白氏溪,經(jīng)濟開發(fā)區(qū)城區(qū)地面最低高程為即劉家沖三岔路地段,劉家沖出口匯入白氏溪渠段為暗渠,其長約200m,暗渠排水渠道斷面面積本身較小,暗渠的排澇能力為38.2m3/s,過水斷面不能滿足劉家沖出口處的20年一遇洪峰流量66.8 m3/s的防洪標準,同時,暗渠內(nèi)長時間沒有進行過清理整治,垃圾等雜物淤積嚴重,暗渠過水斷面面積驟減,導(dǎo)致白氏坪三岔路一帶,只要遇暴雨即發(fā)生漫水.考慮到暗渠清淤、清障工作及增加斷面尺寸在工程方面帶來的施工難度及大量的資金投入,同時,暗渠的布置并沒有經(jīng)過三岔路的最低高程地帶,導(dǎo)致暴雨時仍然有相當一部分的澇水形成漫水,無法及時排入暗渠并匯入白氏溪,故擬規(guī)劃在劉家沖出口處沿318國道北邊再修建一條暗渠,并于三岔路地帶高程最低處橫穿318國道匯入白氏溪.已有一條暗渠的排澇能力為38.2m3/s,新建暗渠的設(shè)計渠寬4m,渠深2.3m,基礎(chǔ)埋深0.4m,其排澇能力為33.7 m3/s,兩條暗渠共同運行時的排澇能力為71.9m3/s,能夠滿足劉家沖出口處的20年一遇洪峰流量66.8m3/s的防洪標準.

3.3.2 行洪河道配套研究

規(guī)劃區(qū)內(nèi)部分河道由于資金、人力等原因,長時間未進行治理,目前淤積現(xiàn)象非常嚴重,雜草叢生,建筑、生活垃圾侵占河床,使得河道過水斷面急劇減小,河道行洪能力遠不能滿足20年一遇排澇要求.規(guī)劃對該部分河道進行疏浚整治,采用自排的方式即可滿足20年一遇排澇要求.根據(jù)設(shè)計洪水和治澇水文計算成果及各行洪河道的排澇范圍,推求其設(shè)計洪峰流量,并依據(jù)明渠恒定流公式對現(xiàn)狀行洪河道的排澇能力進行復(fù)核,從而確定河道整治的標準.河道整治典型斷面如圖2所示,經(jīng)過整治后可以滿足行洪要求.

圖2 河道整治典型斷面圖

3.4 進一步規(guī)劃相關(guān)建議

隨著經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的進一步快速發(fā)展,必然對開發(fā)區(qū)的防洪排澇能力提出更大的要求和挑戰(zhàn).因此,從開發(fā)區(qū)長遠發(fā)展來考慮,防洪排澇規(guī)劃另提出以下兩點建議.

(1)攔截山洪的排洪渠控制.開發(fā)區(qū)的主要設(shè)防對象即為山洪.高強度的集中降雨是引起山洪災(zāi)害最主要的原因.劉家沖位于長陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)中心地區(qū),是防洪治理重點之一.暴雨致使劉家沖出口漫水而影響道路通行及正常生產(chǎn)生活的情況經(jīng)常發(fā)生,為了阻止該片暴雨形成的山洪全部匯集到劉家沖出口,經(jīng)過現(xiàn)場考察,可考慮在楊家灣一帶沿山坡布置排洪渠,并且盡量利用原有的山溝和山溪,以減小工程量,從而使一部分洪水沿東西向分泄,并最后經(jīng)原有的南北向雨水管網(wǎng)匯入白氏溪,即迫使這部分洪水不流經(jīng)三岔路暗渠就可匯入白氏溪.

(2)提高開發(fā)區(qū)綠化面積,降低徑流系數(shù).開發(fā)區(qū)建設(shè)地表硬化,使雨水下滲率降低,當徑流量超過城市排水能力時,往往造成城區(qū)積水,給城市居民生活帶來不便.據(jù)調(diào)查,硬化地表的降雨徑流系數(shù)一般大于0.7,自然地表的降雨平均徑流系數(shù)一般為0.3,而公園綠地的降雨平均徑流系數(shù)一般小于0.15.因而,相對于硬化地表,綠地的徑流系數(shù)能至少降低0.55;相較于自然地表,綠地的徑流系數(shù)能至少降低0.15.可見,增加開發(fā)區(qū)綠化面積,能夠有效減小綜合徑流系數(shù).按每年平均降雨1000mm計算,相較于自然地表,地表綠化后每年要平均減少徑流雨水150 mm,相對于硬化地表,地表綠化后每年要平均減少徑流雨水550mm.

據(jù)相關(guān)研究觀測,植被覆蓋率75%的草地,完全沒有沖刷;人工草地能比坡耕地減少徑流22%[3].也有研究實測表明:草被覆蓋度達到35%～40%,可減少地面徑流15%～18%,草被覆蓋度大于90%,可減少地面徑流47.8%[4].可見,通過加強植被綠化對地表徑流起到減緩作用,減少地表徑流和水土流失.開發(fā)區(qū)內(nèi)有些民房搬遷后的土地以及部分集散地,可有效利用進行開發(fā)區(qū)的生態(tài)景觀建設(shè),重點建設(shè)小游園以及街頭綠地,進一步完善城市防洪體系.

4 結(jié) 語

長陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)防洪規(guī)劃工程,可結(jié)合長陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)城市發(fā)展和防洪排澇工程現(xiàn)狀按照“全面規(guī)劃、逐步實施”.防洪工程應(yīng)先于或與開發(fā)區(qū)建設(shè)同步實施,特別是經(jīng)濟開發(fā)區(qū)建設(shè)應(yīng)將城市防洪工程作為基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)一安排;盡快開展排水工程規(guī)劃,以便和治澇規(guī)劃銜接;開發(fā)區(qū)局部臨河低洼地區(qū)應(yīng)予以抬高減少排澇機遇;城市道路規(guī)劃的近堤道路應(yīng)盡可能與防洪規(guī)劃的堤防結(jié)合.

[1] 于琪洋.加強城市雨洪資源利用,保障城市可持續(xù)發(fā)展[J].水利發(fā)展研究,2002,2(3):12-14.

[2] 張 靜,何俊仕.城市排澇體系優(yōu)化規(guī)劃研究[J].大連理工大學學報,2006,46(4):24-25.

[3] 王亞松,王銀福.延安林業(yè)生態(tài)建設(shè)的成就與效益[J].中國水土保持科學,2004(3):79.

[4] 林建平.華南水土流失區(qū)植被建設(shè)研究[J].熱帶地理, 1998(4):318.