鄭 政，曹月波

(1.深圳市水務規(guī)劃設計院股份有限公司，廣東 深圳 518001；2.深圳市城市公共安全技術研究院有限公司，廣東 深圳 518048)

0 引言

近年來在高速城市化過程中頻發(fā)的“城市內澇”已成為社會各方關注的熱點和焦點。城市化由于人口、資金、信息等要素高度聚集、高速流動，增大了城市主觀承災因子的脆弱性，加之近年來極端暴雨、風暴潮等客觀致災因子的危險性也同步增大，主客觀因子同向疊加導致逢雨必澇、大雨大澇、小雨小澇已成為常態(tài)化的城市頑疾。為加快推進城市內澇治理，國務院辦公廳發(fā)布《關于加強城市內澇治理的實施意見(國辦發(fā)〔2021〕11號)》，該意見對城市內澇治理作了頂層設計和總體部署，提出以系統(tǒng)建設城市排水防澇工程體系和提升城市排水防澇工作管理水平為抓手統(tǒng)籌推進城市內澇治理工作，力爭5年內澇治理工作取得明顯成效。

深圳市近年來高度重視城市內澇治理工作，針對歷年存量或新增內澇點采取“動態(tài)清零”的管理思路有序推動治理，“十三五”期間全市共完成積水點整治551個、實現(xiàn)積水點緩解188個。截止目前全市還存在易澇風險區(qū)總計46.01km2，占市域總面積的2.3%，各區(qū)零星分布有上百處積水內澇隱患點，對照國辦發(fā)〔2021〕11號部署和《深圳市防洪(潮)及內澇防治規(guī)劃(2021—2035)》要求仍需繼續(xù)大力推進相關治理工作。每一處內澇點因其具有分布的獨立性、成因的多樣性、邊界的復雜性等特點，在方案設計中需特別關注成因剖析的精準性、雨水系統(tǒng)的關聯(lián)性、技術方案的針對性等要點，以確保措施任務的匹配性和治理目標的可達性。

1 治理設計思路

1.1 城市雨水系統(tǒng)的四維度劃分

為摸清雨水系統(tǒng)的關聯(lián)性，根據服務對象及設計標準將其劃分為“大、中、小、微”等4個排水層級，如圖1所示：

圖1 城市雨水系統(tǒng)四個層級劃分

(1)大排水系統(tǒng)：主要指承泄超過50年一遇洪水的城市骨干防洪(潮)體系，包括調蓄湖庫、排洪通道、行泄通道、深層隧洞、大型地下調蓄池、擋潮閘、海堤等。

(2)中排水系統(tǒng)：主要針對地表徑流的疏導或調蓄，以排泄10～50年一遇洪水為主，包括排澇泵站、雨水調蓄池、山水截洪溝、公共調蓄水體等。

(3)小排水系統(tǒng)：主要服務城市區(qū)塊排水，對應1～10年一遇的暴雨重現(xiàn)期標準，包括雨水管渠、雨水泵站、小型雨水調節(jié)池、雨水口、截水溝等。

(4)微排水系統(tǒng)：屬于排水系統(tǒng)最上游，主要指從源頭通過雨水控制措施實現(xiàn)徑流管控，包括綠色屋頂、透水鋪裝、下凹綠地、雨水花園等。

1.2 城市內澇成因的四維度分析

為進一步精準剖析各城市內澇點的致災因子，根據城市雨水系統(tǒng)的流域空間分布，從“上、下、內、外”四個維度進一步分析“大、中、小、微”排水層級的共性內澇成因，如圖2所示：

圖2 城市內澇的雙重四維度成因分析

(1)“上”：低山丘陵區(qū)城市在山洪和城區(qū)雨水并存交織背景下，常見排水流域上游山洪攔截設施不完善，山洪水直接進入市政中小層級管網造成系統(tǒng)排水能力不足。

(2)“下”：市政建設層面常見中小層級的雨水管網系統(tǒng)建設標準偏低、密度不足、部分管段建設滯后缺失，甚至存在排水瓶頸問題；城市管理層面常見暗渠化導致的過流能力不夠、排水管網堵塞、攔截收集設施缺乏等問題。

(3)“內”：既包括因自然地勢低洼導致內水無法自排問題，又包括城市開發(fā)導致的下墊面改變、增大徑流系數(shù)等微排水系統(tǒng)層面的源頭徑流管控問題。

(4)“外”：由于部分河道防洪治理與城市內澇防治的設計標準不匹配，導致河道水位對管網排水出口造成頂托。

1.3 基于雙重四維度分析的治理設計思路

針對內澇點所屬的空間分布和排水系統(tǒng)的層級，分別從“上、下、內、外”及“大、中、小、微”等雙重四維度提出系統(tǒng)治理的技術思路，主要設計步驟見如圖3所示：

圖3 基于雙重四維度分析的城市內澇點治理設計思路

(1)確定目標：銜接城市防洪排澇專項規(guī)劃，復核排水區(qū)內保護對象，結合相關技術規(guī)范合理確定內澇點設計標準。

(2)厘清邊界：結合現(xiàn)狀及規(guī)劃的水系和管網準確劃分內澇點所在流域排水單元，復核工程區(qū)內相關水利和市政工程建設邊界。

(3)找準成因：以排水流域為研究對象，按“上、下、內、外”四個維度剖析找準內澇點“大、中、小、微”各排水層級的致災成因。

(4)系統(tǒng)施策：從流域系統(tǒng)層面針對性提出“大、中、小、微”的治理對策，明確需納入內澇點整治的工程措施，以及需由相關工程協(xié)調建設的達標邊界。

(5)模型驗證：基于水文、管網、下墊面、河道水位等基礎邊界數(shù)據建立水文水利數(shù)學模型，進一步復核內澇風險，驗證系統(tǒng)治理方案的可行性、目標的可達性。

2 典型案例設計

2.1 項目概況

2.1.1內澇點基本情況

南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)惠鹽高速橋洞內澇點位于深圳市龍崗區(qū)寶南路穿惠鹽高速橋洞處(如圖4所示)，排水區(qū)屬龍崗河，入河排口以上匯水面積172.2ha。流域內整體地勢呈東高西低、南高北低，積水區(qū)域位于寶南路與惠鹽高速交界處的橋洞處。該內澇點發(fā)生積水已久，2020年6月8日區(qū)域內發(fā)生最大1h降雨量為47.1mm、24h累積最大降雨量為86.8mm。本場次1h降雨強度接近一年一遇，該處積水的面積超過1000m2、水深平均0.5m、歷時約1h。

圖4 內澇點區(qū)位圖

2.1.2排水系統(tǒng)分析

根據流域地形、管涵走向和入河出口將內澇點所在區(qū)域劃分為3個排水單元，其中A0排水區(qū)匯水面積41.62ha，通過DN800—DN1200—DN1500市政雨水管穿越惠鹽高速路后匯入愛南路雨水系統(tǒng)就近排入龍崗河；A1排水區(qū)匯水面積25.46ha，通過DN800—2×DN800—DN1000市政雨水管穿越惠鹽高速路和愛南路后排入龍崗河；A2-A5排水區(qū)總匯水面積104.92ha，通過D800—DN1000-A1.4×1.4m-A1.5×1.7m市政雨水管涵沿寶南路、向銀路、龍崗大道走向排入龍崗河。

2.1.3工程建設邊界

為緩解該內澇點積水，2019年龍崗河流域全面消黑項目提出沿愛南路新建DN1500分洪雨水管，目前該項目正在實施過程中，但受自然高程、南約河河水頂托等因素限制，不能完全解決內澇積水問題。同時，水務部門正在推進的龍崗河和南約河碧道建設項目包含水安全內容，兩條承泄河道的水面線有降低的條件；交通部門正開展惠鹽高速路擴建工程建設，該項目擬將現(xiàn)狀寶南路涵洞拆除改建為橋梁，橋洞低洼點地面有抬高的契機。

2.2 內澇成因分析

基于雙重四維度分析得出本內澇點的主要成因如圖5所示，具體說明如下：

圖5 基于雙重四維度的內澇成因分析圖

(1)“上”：上游山體匯水面積達29ha，東側山區(qū)地勢高、地面坡度陡，山洪水對低區(qū)沖擊影響大；南聯(lián)工業(yè)區(qū)內均為水泥硬質化地面，寶南路部分管網過流能力不足、現(xiàn)狀雨水篦子數(shù)量少且堵塞嚴重。

(2)“下”：龍崗大道和向銀路雨水箱涵現(xiàn)狀過流能力僅達3年一遇，且向銀路箱涵存在223m長的倒坡。

(3)“內”：積水區(qū)域地面標高為36.19～36.64m，相比兩側路面低1.0～1.5m，為周邊地勢最低點且寶南路橋洞段無雨水排放管網。

(4)“外”：兩處排放點河道設計水位均高于雨水管涵頂高程，其中龍崗大道雨水箱涵入龍崗河涵底標高32.87m，對應龍崗河水位34.17m(P=1%)，愛南路雨水管入南約河口管頂標高34.91m，對應南約河水位37.78m(P=2%)。經模型驗算，50年一遇降雨工況下，兩處入河排口均淹沒出流，下游管段均為滿管運行，上游受河水頂托影響，退水緩慢加劇上游積水內澇。

2.3 治理方案設計

2.3.1設計標準確定

根據《深圳市防洪(潮)及內澇防治規(guī)劃(2021—2035)》、GB 51222—2017《城鎮(zhèn)內澇防治技術規(guī)范》、GB 50014—2021《室外排水設計標準》，結合區(qū)內保護對象復核和建設規(guī)劃協(xié)調，確定本工程內澇防治設計重現(xiàn)期為50年一遇，新建雨水管設計重現(xiàn)期為5年一遇，截洪溝和惠鹽高速路橋洞管道的設計重現(xiàn)期為50年一遇。

2.3.2 總體方案擬定

結合內澇成因的系統(tǒng)剖析，提出“南北分區(qū)、高低分排、山洪截排、源頭減排、統(tǒng)籌建設”的系統(tǒng)治理方案。以內澇點所在的惠鹽高速路為界劃定南北分區(qū)，各區(qū)治理方案的工程布局見表1，如圖6所示。主要工程措施如下：

表1 基于雙重思維分析確定的分區(qū)系統(tǒng)治理方案

(1)南區(qū)：采取源頭減排、雨水收集系統(tǒng)完善、山水分洪高排等綜合措施。其中針對微排水層級因地制宜開展源頭減排，結合海綿城市建設市政綠化帶雨水模塊4處、改造生態(tài)化停車場4873m2；針對小排水層級按5年一遇設計標準擴建管道，沿寶南路新建DN1200～DN1600干管965m，沿寶南路增設10道橫向截水溝、增加雨水收集篦子；針對中排水層級按50年一遇設計標準完善截洪溝及高排系統(tǒng)建設，沿片區(qū)東側山體和建成區(qū)邊界新建A1.8×1m～2.2×2.2m截洪溝355m，再平行惠鹽高速路沿山體布置DN2200的高水通道770m，通過新開排口匯入南約河。

(2)北區(qū)：在南區(qū)高水高排的基礎上，將寶南路雨水管接至愛南路在建雨水管進一步分洪至南約河，向銀路箱涵匯水面積可縮減50ha，減少了箱涵擴寬規(guī)模和實施難度。按5年一遇設計標準改擴建愛南路以下段向銀路排水箱涵，其中向銀路改建A2.5×1.8～A3.7×2.6m箱涵，長1180m；針對龍崗大道箱涵擴建涉及地鐵安評及交通疏解占道等施工難點，在南側新建DN2400分洪頂管316m，通過新開排口匯入龍崗河，新建分洪管和北側現(xiàn)有A2.5×2m箱涵共同承泄上游來水，整體實現(xiàn)5年一遇排水達標。

(3)統(tǒng)籌建設邊界

結合龍崗河和南約河碧道建設提高河道防洪能力，降低南北區(qū)排水出口處河道水位；結合寶南路和愛南路交叉口道路豎向復核，協(xié)調惠鹽高速擴建工程建設將橋洞積水低洼點路面由現(xiàn)狀的36.19m抬高至37.69m，同時埋設穿高速路DN1500雨水管61m。

2.4 目標可達性驗證

采用SWMM軟件建立片區(qū)的雨水管網模型開展排水系統(tǒng)復核評估，內澇點治理前后的風險分析如圖7所示。按龍崗河和南約河碧道建設前規(guī)劃水位復核發(fā)生50年一遇降雨時內澇點積水情況，在片區(qū)市政管網系統(tǒng)全面按5年一遇設計標準建成、同時將寶南路橋涵地面高程抬高至37.69m的邊界條件下，內澇點所在區(qū)域積水范圍為653m2、最大積水深度0.12m、積水時間為15min，地面積水控制目標符合GB 50014—2021要求。后續(xù)結合龍崗河和南約河碧道建設進一步降低排口銜接處河道水位后，可全面實現(xiàn)50年一遇的內澇防治目標。

3 結論

(1)城市內澇點具有分布的獨立性、成因的多樣性、邊界的復雜性等特點，方案設計中需特別關注成因剖析的精準性、排水系統(tǒng)的關聯(lián)性和技術方案的針對性，確保措施任務的匹配性和治理目標的可達性。

(2)城市雨水系統(tǒng)可依據服務對象及設計標準劃分為“大、中、小、微”等4個層級；按各城市內澇點的流域空間分布，可從“上、下、內、外”四個維度進一步找準各排水層級的致災成因。

(3)基于雙重四維度分析提出了確定目標、厘清邊界、找準成因、系統(tǒng)施策、模型驗證的內澇治理設計技術思路，相關方法可助力設計師快速識別內澇成因、合理制定系統(tǒng)方案。

(4)按上述技術思路開展南聯(lián)第六工業(yè)區(qū)惠鹽高速橋洞內澇點的典型設計，提出“南北分區(qū)、高低分排、山洪截排、源頭減排、統(tǒng)籌建設”的系統(tǒng)治理方案。經模型驗證表明該方案能有效消除該片區(qū)的內澇風險，結合相關水利和市政工程邊界的協(xié)同建設可實現(xiàn)50年一遇的內澇防治目標。