黃鴻強

（中山火炬高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)水利所,廣東 中山 528437）

珠江三角洲平原河網(wǎng)區(qū),水系縱橫交錯,居民鄰水而居。改革開放以來,珠三角洲城市化進程居全國前列,原始臨河而居的村落部分成為城中村。隨著城市建設(shè)不斷推進,城中村（局部）和城市系統(tǒng)（整體）之間的矛盾日顯突出[1],由于歷史上土地使用管理不足,居民侵占河岸、河道修建房屋,造成現(xiàn)在城中村河道狹窄,排洪能力不足。加之,城中村房屋布置混亂,道路狹窄,排水管道布置不合理、不達標,導致珠三角地區(qū)出現(xiàn)許多城中村水浸街。

珠三角經(jīng)濟發(fā)達,土地資源珍貴,地價較高,在解決城中村水浸街內(nèi)澇問題時,城中村改造資金需求過大。因此,上述地區(qū)排水系統(tǒng)的更新及河道拓寬短期內(nèi)難以實施。在河道中修建應(yīng)急泵站則成為在城中村改造以前解決內(nèi)澇問題的有效方法。

1 區(qū)域概況

中山火炬開發(fā)區(qū)位于中山市的中東部,五桂山北麓,東臨珠江口,北瀕橫門水道,與民眾鎮(zhèn)、港口鎮(zhèn)隔河相望；東南部與南朗鎮(zhèn)接界,西部與中山市中心城區(qū)相連。區(qū)內(nèi)主要交通干道有京珠高速公路、番中公路、廣珠輕軌、中山港也位于本區(qū),水陸交通非常便利?；鹁鎱^(qū)總面積92.23 km2,轄聯(lián)富、城東、張家邊、六和、海濱、中山港和博凱共7個社區(qū),全區(qū)2020 年常住人口28.95 萬。2019 年,火炬區(qū)生產(chǎn)總值391.56 億元。

長期以來,火炬開發(fā)區(qū)局部城中村水浸點內(nèi)澇一直滯后于當?shù)貒窠?jīng)濟的發(fā)展水平,聯(lián)富社區(qū)濠頭水浸點位于濠頭涌流域,濠頭涌是岐江河右岸支流,濠頭涌與岐江交匯處建有濠頭水閘,除此之外,濠頭涌上目前沒有其他水利工程,當鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)降雨,濠頭涌村落段河道兩岸房屋密布,河道狹窄,行洪能力有限,然而短期內(nèi)又無法大范圍實施拆遷,布置完善的排水管道、拓寬河道,以形成達標的大、小排水系統(tǒng)。濠頭涌下游接岐江河,岐江河控制水位為1.6 m（珠基,下同）,而濠頭村落上游部分地區(qū)海拔低于1.6 m,河道上下游水位差小,幾乎不能自排,致使內(nèi)澇頻繁發(fā)生,損失慘重。而水浸區(qū)下游,濠頭涌以開挖新的河涌,排洪能力足夠。上述情況在珠三角河網(wǎng)密布、城市化程度高的地區(qū)及其常見。此時將濠頭水浸區(qū)水強排至河道下游,進而流入岐江河則是一個簡單、有效的解決方案[2]。

2 泵站建設(shè)必要性

濠頭片區(qū)與東區(qū)接壤,城市化程度較高,當遭遇岐江河水位高于片區(qū)內(nèi)水位時,濠頭水閘需關(guān)閘擋水,歷年來發(fā)揮了重要的防洪（潮）減災(zāi)效益。由于濠頭涌河口無外排泵站,圍內(nèi)降雨使閘內(nèi)水位升高,而濠頭片區(qū)屬沖積平原、地勢低洼,在上下游洪水以及臺風的襲擊下,致使區(qū)內(nèi)的洪澇等自然災(zāi)害交錯頻繁出現(xiàn),給片區(qū)內(nèi)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財產(chǎn)帶來嚴重威脅。

近年來隨著極端惡劣天氣的出現(xiàn),火炬區(qū)“水浸街”現(xiàn)象十分嚴重,有統(tǒng)計表明：2001 年、2002 年、2003 年、2004 年、2008 年、2012 年和2013 年曾發(fā)生大面積水浸。特別是2013 年5 月8 日下午,受高強度暴雨影響,火炬區(qū)濠頭大街地勢地洼地段受浸嚴重。濠頭涌上游段濠頭大街沿線的水浸黑點繼續(xù)采取工程措施予以解決。

由于平原區(qū)受平坦地形客觀條件的限制,現(xiàn)有濠頭涌及周邊居民區(qū)排水管道的坡降較小,河涌及管道水流速度慢。當下暴雨或特大暴雨時,受河涌流程較長等因素制約及岐江河水位頂托影響,造成河涌水位雍高,頂托排水管道出口,使水浸點的水無法在短時間內(nèi)排出形成內(nèi)澇。

按照《中山火炬高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)水利規(guī)劃（2012～2030）》,火炬區(qū)泵站排澇標準采用20 年一遇24 h暴雨一天排干不致災(zāi)設(shè)計；水閘和河涌排澇標準采用30 年一遇。規(guī)劃濠頭涌將新開河道,出口處新建泵站,從而解決濠頭涌沿線內(nèi)澇問題。

水浸街治理設(shè)計面很廣,是一項系統(tǒng)工程[2]。由于征地問題,以及資金投入較大,規(guī)劃短期內(nèi)實施不易,近期在濠頭涌上游,水浸點下游,河道村落段末端新建“濠頭應(yīng)急泵站”。由于濠頭涌上游段基本為居民區(qū),下游段基本為農(nóng)地,泵站對上游澇水強排至下游,能快速有效降低濠頭涌上游段河涌水位,為周邊排水系統(tǒng)營造良好的排水條件,使周邊居民區(qū)排水管道不受頂托將澇水排至濠頭涌,顯著降低水浸點內(nèi)澇風險。

3 區(qū)域水文

濠頭涌流域,濠頭涌是岐江河右岸支流,河口處集雨面積15.44 km2,干流長度8.27 km,上游流經(jīng)大、小鰲溪,濠頭村,濠四村,經(jīng)濠頭水閘匯入岐江河,現(xiàn)狀河寬介于4 m～20 m之間。濠頭涌河口建有濠頭水閘,水閘建于1991 年,為3 孔,總凈寬15 m,水閘底板高程為-2.45 m。

考慮本工程區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)化程度較高,近年地段已作雨水管網(wǎng)改造,因此對工程集雨區(qū)主要雨水管網(wǎng)進行勾繪,對于地勢較高的地段,根據(jù)匯流走向,最終勾繪出集水區(qū)域的分水邊界線。濠頭應(yīng)急泵站集雨面積4.3 km2,流域內(nèi)主河道長4.42 km,平均干流比降0.2‰。濠頭應(yīng)急泵站所在斷面集雨面積范圍見圖1。

圖1 濠頭應(yīng)急泵站匯水范圍圖

本工程集雨區(qū)內(nèi)無實測水文資料,臨近水文站有橫門水文站、東河水閘站。水文測站分布見圖2。

圖2 水文測站分布見圖

工程區(qū)無實測暴雨資料,本次設(shè)計暴雨由廣東省水文局2003年編制《廣東省暴雨徑流查算圖表》使用手冊推求。年最大1 h、6 h、24 h、72 h暴雨統(tǒng)計參數(shù)（均值、CV值）等值線圖,查得各歷時暴雨參數(shù)Ht和CV,CS取3.5CV,在《查算手冊》中查出各歷時暴雨P(guān)=5%、P=10%、P=20%和3.33%對應(yīng)的Kp值,按公式Htp=Ht·Kp計算不同頻率的最大1 小時、6小時、24小時和72小時的設(shè)計點暴雨值,并根據(jù)河涌匯水區(qū)面積F,查出對應(yīng)歷時的點面換算系數(shù)at,再按公式Htp面=at·Htp計算河涌不同頻率的最大1 h、6 h、24 h和72 h的設(shè)計面暴雨值。設(shè)計頻率暴雨成果見表1。

表1 設(shè)計頻率暴雨成果表

本次設(shè)計洪水應(yīng)用廣東省綜合單位線方法及推理公式法（1988 年修訂）兩種方法計算設(shè)計洪水,在對參數(shù)合理調(diào)整的前提下,使兩種方法的設(shè)計洪峰流量相差不超過20%后,原則上應(yīng)采用廣東省綜合單位線方法的設(shè)計洪水成果。

根據(jù)上述計算方法,采用廣東省水文水資源勘測局編制的《廣東省綜合單位線法》及廣東省水文水資源勘測局編制的《廣東省推理公式法》軟件進行計算,計算結(jié)果見表2、表3。

表2 廣東省綜合單位線法計算成果表

表3 推理公式法洪峰流量計算成果表

經(jīng)上述計算對比,綜合單位線法計算成果略大,偏安全考慮,采用綜合單位線法計算成果。

本工程由設(shè)計暴雨推求設(shè)計洪水,并采用廣東省綜合單位線法及推理公式法兩種方法進行計算,并最終采用廣東省綜合單位線法的計算結(jié)果。根據(jù)本項目各頻率設(shè)計洪水成果,求得相應(yīng)頻率的洪峰模數(shù),見表4。

表4 洪峰模數(shù)及流量成果表

4 泵站規(guī)模

泵站設(shè)置自排水閘,采用平底閘,當為堰流時,水閘泄流能力計算采用一下公式：

其中：

式中：Q為水閘的泄流量,m3/s ；δ為淹沒系數(shù)；ε為側(cè)收縮系數(shù),按水力學的弗朗西斯公式計算確定；m為流量系數(shù),取0.385；B0為水閘過流凈寬,m；g為重力加速度,采用9.81 m/s2；hs為堰頂算起的下游水深,m；H0為計入行近流速水頭的堰上水深,m,近似采用堰上水頭H0≈H。

當堰流處于高淹沒度時（hs/H0≥0.9）,水閘的泄流能力采用如下公式計算：

擬定水閘凈寬7 m 或8 m,計算閘門過流能力,計算結(jié)果見表5。

表5 閘孔總凈寬計算表

續(xù)表5

根據(jù)計算閘孔總凈寬取7.0 m時,在遭遇閘下水位1.0 m時,其過閘水位差為0.27 m；閘孔總凈寬取8.0 m時,在遭遇閘下水位1.0 m時,其過閘水位差為0.20 m。兩種閘寬均滿足過閘水位差“0.1 m～0.3 m”的一般規(guī)定,考慮到水閘建設(shè)的經(jīng)濟性,本次水閘閘室總凈寬取7.0 m。

根據(jù)洪水計算結(jié)果,P=5%洪峰流量為29.2 m3/s,濠頭應(yīng)急泵閘處上游河道調(diào)蓄能力有限,洪峰流量即泵站設(shè)計規(guī)模,因此本次濠頭應(yīng)急泵站20 年一遇設(shè)計規(guī)模為29.2 m3/s,而濠頭涌上游道寬度最窄處約5.0 m左右,現(xiàn)狀過水流量僅5.76 m3/s左右,考慮濠頭涌水浸區(qū)域段河道較窄,在水浸點下游修建泵站的主要目的是迅速降低上游河道水位,減少河道對排水管網(wǎng)的頂托,給排位官網(wǎng)創(chuàng)造良好的排水條件,因此設(shè)置應(yīng)急泵站建設(shè)規(guī)模為5.76 m3/s。

5 結(jié)語

中山火炬高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)濠頭水浸點是典型的珠三角地區(qū)城中村水浸點,由于歷史原因,水浸區(qū)域排水管網(wǎng)、河道排水系統(tǒng)均不達標,遇雨成澇,人民的幸福感與區(qū)域經(jīng)濟水平極不匹配,但城中村改造工作牽扯諸多矛盾,短期內(nèi)無法實施,在水浸區(qū)域下游修建應(yīng)急泵站,人工降低水浸區(qū)河道的水位,加快排水系統(tǒng)自流排水,在短期內(nèi)能有效緩解區(qū)域澇水情況,提升群眾生活幸福感。