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        基于分流理念的東莞市新開(kāi)河系統(tǒng)內(nèi)澇整治工程設(shè)計(jì)

        2020-06-20 09:57:02張曉維胡亮
        工程建設(shè)與設(shè)計(jì) 2020年10期
        關(guān)鍵詞:匯水調(diào)蓄內(nèi)澇

        張曉維,胡亮

        (中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司,武漢430010)

        1 工程概況

        東莞每年4~10 月份進(jìn)入汛期后,整治前,新開(kāi)河系統(tǒng)排澇標(biāo)準(zhǔn)不足1a 重現(xiàn)期,基本逢雨必淹。因此,需要通過(guò)整治將重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)提高至5a。

        新開(kāi)河系統(tǒng)匯水范圍高達(dá)12.02km2,豎向標(biāo)高呈東高西低,南北兩側(cè)高,中間低的狀況。整治前,雨水匯集到最低處(東縱大道)后,由其下現(xiàn)狀(2~5)m×3m 排水箱涵由東向西排入東引運(yùn)河,因排水能力不足,陷入逢水必淹的困境。經(jīng)分析,其內(nèi)澇成因主要有:

        1)系統(tǒng)主干排水系統(tǒng)排水能力不足。系統(tǒng)內(nèi)的主干排水系統(tǒng)為早期建設(shè),隨著城市化進(jìn)程,下墊面條件已發(fā)生較大的變化,雨水的徑流量增加;同時(shí)近年來(lái)極端天氣頻發(fā),現(xiàn)狀排水系統(tǒng)的排水能力已遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)排水要求。經(jīng)評(píng)估,排水能力不足1a 重現(xiàn)期。

        2)系統(tǒng)內(nèi)湖泊的調(diào)蓄功能未利用。系統(tǒng)內(nèi)庫(kù)容較大的湖泊有人民公園湖泊、理工學(xué)院湖泊、旗峰公園湖泊、黃旗廣場(chǎng)湖泊等,整治前,并未利用系統(tǒng)內(nèi)的湖泊進(jìn)行調(diào)蓄,削減洪峰流量。

        3)排水設(shè)施管理維護(hù)水平低。部分排水管渠損壞與淤塞情況嚴(yán)重,過(guò)水?dāng)嗝嬷鹉昕s小,從而加劇內(nèi)澇程度。

        4)下墊面條件變化。附著城市化進(jìn)程,匯水范圍內(nèi)的下墊面條件發(fā)生了較大的變化,硬化程度逐漸增加,導(dǎo)致雨水的徑流量增加,超過(guò)了排水管渠的排水能力[1]。

        2 內(nèi)澇整治方案

        如前所述,新開(kāi)河系統(tǒng)內(nèi)澇的主要成因是匯水范圍大,歷時(shí)短,大瞬時(shí)流量的雨水通過(guò)地面徑流及管道轉(zhuǎn)輸快速匯集至系統(tǒng)最低處——東縱大道,暴雨量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)東縱大道排水主干管的排水能力,引發(fā)內(nèi)澇。由于系統(tǒng)內(nèi)呈現(xiàn)東高西低,南北兩側(cè)高,中間低的地勢(shì)特點(diǎn),從內(nèi)澇最主要的成因出發(fā),按照“高水高排,低水低排”的原則,重新劃分排水區(qū)域,新建排水干管系統(tǒng)。同時(shí),輔助以湖泊調(diào)蓄,管道清淤等措施,解決系統(tǒng)內(nèi)澇問(wèn)題。

        2.1 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度公式

        采用東莞市2016 年11 月編制的《東莞市暴雨強(qiáng)度公式》,東莞市的暴雨強(qiáng)度公式:

        式中,t為降雨歷時(shí),t=t1+t2(t1為地面集水時(shí)間,min,視距離長(zhǎng)短、地形坡度和地面鋪蓋情況而定,取10~20min;t2為管內(nèi)流行時(shí)間,min);P為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期,a。

        2.2 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P 值的選擇

        綜合考慮工程實(shí)施條件、工程效果、交通影響等因素,本次設(shè)計(jì)方案將設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P定為5 年。

        2.3 徑流系數(shù)

        本工程所屬片區(qū)為東城與莞城,屬較老的城區(qū),匯水范圍內(nèi)綠地不多,因此,本工程綜合徑流系數(shù)基本取0.8。

        2.4 設(shè)計(jì)暴雨量Q

        式中,q為暴雨強(qiáng)度,L/(s·ha);F為匯水面積,ha;ψ為徑流系數(shù)。

        2.5 工程措施

        1)新建分流管涵。依據(jù)“高水高排,低水低排”的原則,以東城大道為界,將新開(kāi)河系統(tǒng)劃分為南北兩側(cè)系統(tǒng)分區(qū)。重新劃分分區(qū)后,北側(cè)匯水范圍為897.19ha,南側(cè)匯水范圍為295.41ha。

        在北側(cè)系統(tǒng)分區(qū)內(nèi),在東縱大道這一系統(tǒng)最低洼處,新建DN2800mm 的雙管,長(zhǎng)度為1912m,與現(xiàn)狀的雙孔5m×3m 箱涵組成北側(cè)排水干管系統(tǒng),東縱大道收集的雨水原則上通過(guò)新河北路的東門河排出運(yùn)河,對(duì)于超量雨水則進(jìn)入人民公園湖泊進(jìn)行調(diào)蓄,然后通過(guò)新建的東門泵站強(qiáng)排至運(yùn)河。東北泵站的設(shè)計(jì)規(guī)模為19m3/s,出水壓力管為DN2800mm,長(zhǎng)度為1200m。

        在南側(cè)系統(tǒng)分區(qū)內(nèi),主要沿東城大道、八達(dá)路、創(chuàng)業(yè)路敷設(shè)雨水主干管涵,同時(shí),沿著東城南路、合和路、旗峰路敷設(shè)支干管,兩排水干管匯合后,最終重力流排入運(yùn)河。主要分流干管措施如圖1 所示。

        圖1 新開(kāi)河系統(tǒng)分流管涵布置圖

        2)湖泊調(diào)蓄功能的開(kāi)啟。系統(tǒng)內(nèi)較大的湖泊有人民公園湖泊、理工學(xué)院湖泊、旗峰公園湖泊、黃旗廣場(chǎng)湖泊等,考慮平時(shí)湖泊的景觀功能,結(jié)合溢流水位,測(cè)算出4 個(gè)湖泊總的調(diào)蓄庫(kù)容為67 800m3,可起到削減洪峰流量的作用[2]。

        3)現(xiàn)狀管道的疏通。本工程擬對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的管道的進(jìn)行疏通,恢復(fù)其設(shè)計(jì)排水能力。

        3 工程特點(diǎn)分析

        3.1 匯流范圍大,分流流量大

        采取分流措施后,北側(cè)分流工程的匯水范圍為897.19ha,本次工程設(shè)計(jì)分流流量為31.7m3/s;南側(cè)分流工程的匯水范圍為295.41ha,本次工程設(shè)計(jì)分流流量為72.88m3/s;設(shè)計(jì)分流流量大,可有效解決現(xiàn)狀排水能力不足的問(wèn)題,整治完成后達(dá)到重現(xiàn)期5a 的標(biāo)準(zhǔn)。

        3.2 分流管徑大,施工工法復(fù)雜

        本工程的設(shè)計(jì)管涵規(guī)格有,總長(zhǎng)度6 206m,東西向橫穿了東莞市主城區(qū)。施工工法主要涵蓋了放坡開(kāi)挖、支護(hù)開(kāi)挖、頂管施工、地下連續(xù)墻、盾構(gòu)法施工,施工工法非常復(fù)雜。包括DN3 000mm 的大口徑頂管施工,D5 400mm 盾構(gòu)法施工,其中盾構(gòu)法施工在東莞排澇工程中屬于首例。

        3.3 蓄排結(jié)合

        本工程充分考慮了匯水范圍內(nèi)的湖泊調(diào)蓄,結(jié)合海綿城市的“滲、滯、蓄、凈、用、排”設(shè)計(jì)理念。因本工程位于東莞市中心城區(qū),已基本完成城市化建設(shè),下墊面硬化鋪裝比例大,“滲、滯”較難實(shí)現(xiàn)。因此,本工程主要考慮利用湖泊進(jìn)行調(diào)蓄,削減洪峰流量,減小下游排水箱涵的規(guī)格。

        4 結(jié)語(yǔ)

        近年來(lái),隨著城市化率的提高,極端暴雨天氣頻發(fā),導(dǎo)致內(nèi)澇現(xiàn)象不時(shí)發(fā)生,對(duì)市民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。本工程采取分流措施,解決困擾多年的新開(kāi)河系統(tǒng)內(nèi)澇問(wèn)題。本工程分流流量大、管涵規(guī)格大、施工工法復(fù)雜,可為其他同類型工程提供一定的參考價(jià)值。

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