广州市内涝点排水改造工程设计及技术审查要点分析

吉 娜

（广州市水务工程技术中心，广东 广州 510640）

1 广州市“水浸街”现象原因分析

“水浸街”是指城市的某些区域在降雨时，由于排泄不畅，雨水积留在城市地面，达到一定深度和时间，对民众生活产生一定影响的现象。

1.1 城市下垫面硬底化、设计标准偏低

许多城市区域的建筑密度、路面面积随着城市的发展而大大增加，使得城市下垫面由原来的树林、草地、滩池变成了没有吸纳、渗透、储蓄雨水能力的水泥、沥青屋面或地面等；导致了降雨时雨水被大地吸纳的水量变小，径流系数变大，在路面上形成的地面径流量变大。广州市道路雨水系统的建设标准中设计重现期大多小于2年，排水系统的规模较有限，加之城市下垫面的不断硬化，增加了城市排水系统给的排水负荷，使得积水区域的积水严重程度加大，影响居民的正常生活，甚至对居民的人身财产安全产生威胁[1]。

1.2 排水设施存在结构性或功能性缺陷

由于施工、管理不到位等原因，管道系统出现了堵塞、断裂等病害时，管道输水能力降低，进而导致“水浸街”现象发生，此类问题在现实中非常常见。在排水改造工程中，不应盲目进行升级改造，应摸清排水管道健康情况，对于存在结构性缺陷的设施，应予以局部修复或重建；对于存在功能性缺陷的设施，应尽量采用清淤等维护管养措施恢复管道过流能力。

1.3 污水量的快速增长

由于经济的发展，大量人口涌入城市，而广州市部分区域承担了大量人口的居住功能，如城中村，广州市部分城中村区域的流动人口数远远超过常住人口数。白云区大源村户籍人口约1万人，实际居住人口经统计约为25万人，现状污水管仅为d400～d600（i=2‰），原合流制排水管无法满足旱季污水的转输需求，更无空间转输雨水径流。

1.4 下游水位顶托，重力排放不畅

由于成本原因，城市排水系统基本上都是利用水的重力自流作用进行系统设计，最终排入江河湖库等水体中，这就要求受纳的水位低于上游地面一定程度，否则，将产生“顶托”效应，上游地面的雨水无法顺利排入水体中，从而产生积水现象。在城市排水系统设计中，应核算水面差是否满足排水需求，在此基础上核实是否需要设置排水泵站的强排措施。

1.5 城市发展对河道断面的改变、挤占

广州市河道众多，由于城中村房屋建设无序或地下设施建设，侵占或改变了河道断面，河涌宽度变小的情况非常多见，而且难以管理；大量垃圾被倒入河道，导致了行洪断面的不足，雨季雨水漫堤或对排水系统造成顶托，导致内涝发生。

1.6 城市排水系统设计不合理

排水系统设计时，应分析区域地势高程特点及排放路线，并控制好汇水面积。雨水应就近排放，避免“长途辗转”排放不畅。立交桥或其他存在明显地势低洼的地点，应采取措施控制不属于设计汇水面积的径流排入；低洼地有自流条件的，可使高处雨水与地处雨水各成系统，互不连通，单独排放；低洼地无自流条件的，则需要在低洼处或下游出口处水位设置强排泵站辅助排水。如果工程设计中没有考虑按照该设计原则进行设计，则可能出现积水问题。

2 “水浸街”排水改造工程设计要点

2.1 对现状排水系统进行评价，找到水浸原因

（1）分析水浸区域排水管道现状排水能力。应分析汇水范围，根据下垫面情况选择径流系数，核算现状管道过流能力能够满足多大暴雨重现期的水量需求。

（2）分析上下游区域的地势、水文情况，结合下游的泵站运行工况，计算出水面线，与路面高程进行对比，判断是否存在顶托问题。

（3）分析片区排水设施健康情况，应明确是否存在功能性缺陷、结构性缺陷。如存在，应明确其位置、程度。

2.2 设计解决方案

为控制和减少雨水径流量，提高城市雨水系统排放标准，减少城市遭受内涝灾害的频率，可以采取排水管渠改造、控制地表径流、增加强排设施、设置调蓄设施等措施。由于下游顶托引起排水不畅的，应分析排入其他水体的可能性，并考虑设置强排措施，应近水近排。因管道缺陷引起的，应结合道路交通情况、地下管网分布情况、排水管道排水标准情况等进行局部修复与全段整体重建的方案对比及施工工法的对比。排水改造方案应进行多方案的技术、经济比选。

3 内涝点排水改造设计实例演示

3.1 项目概况

项目水浸范围及地面高程图如图1所示，区域现状排水系统示意图如图2所示。

图1 水浸范围及地面高程

图2 区域现状排水系统示意图

由图1、图2可以看出，水浸区域南侧及北侧地势均较高、水浸区域地势低洼，下雨时无法自流排入南侧的A涌中，只能通过现有排水管道排入西侧的主干路3.4m×2.0m的雨水渠箱中，渠箱水力坡度为0.00035，在下游由B村B泵站排入外涌，管渠全长1400m。B村渠箱与外涌连接处存在排涝泵站B泵站，经水面线推算，A村工业区道路起点管道水面线约为7.65m，高于地面约60cm。A村工业区域地势低洼，该区域的雨水既无法通过该渠箱顺利排放进入外涌，又无法通过自排就近流入A涌，因此下雨时会出现“水浸街”现象。

3.2 项目排水改造标准

根据《广州市排水管理办法实施细则》等规定，一般区域重新期选用3年，确有困难的区域经论证后选用2年；根据《广州市流域综合规划（2010—2030）》，已建成区排涝标准采用20年一遇24h暴雨不成灾。

3.3 改造方案及设计步骤

改造方案考虑将A村工业区以南区域雨水就近排入A涌。这就需要核实A涌雨季水位是否会对新建雨水管“顶托”而导致方案不可行，且需要复核该片区雨水排入A涌后A涌防洪排涝能力是否满足控制标准。A涌水力坡度0.0005、新建管道坡度为0.001，以下游排涝泵站为起点往上游排水管道进行水面线推算，水面线高程由6.20m（启泵水位）推算至上游工业区道路新建管道的水面线水位变为6.62m，低于现状地面标高6.65m，A涌水力坡度为0.00035；根据下游启泵水位6.20m的进行水面线推算，至上游地势最低点处管道水面线水位为6.62m，低于现状地面，说明该方案能够满足项目区域雨水重力自排要求。再根据20年一遇设计流量按河道纵横断面推求河道水面线，复核出现设计标准以内的设计流量是否会出现漫堤风险。具体步骤如下：

（1）根据道路地下管位及交通情况等因素，确定雨水管渠设计标准，并通过水力计算确定管渠尺寸、坡度等设计参数。

（2）计算河涌设计水面线，复核排涝泵站能力。具体方法为分析水位-容积关系、计算设计洪峰流量、进行洪水遭遇分析，并进行河涌水面线推算。

如经水面线推算，对原有河涌的汇水面积进行划分、整合后，水面线复核仍能够满足要求，则方案设计合理可行。如不能够满足要求，则需要研究考虑增加泵站排涝能力等措施。事实上，市政排水工程与水利工程存在不同标准衔接的问题，该因素应予以研究考虑，更为合理地确定排涝设施的规模。

4 排水改造工程设计、技术审查工作要点

（1）设计报告中应论证工程建设的必要性及迫切程度，应有内涝水浸次数、持续时间、影响范围、水浸深度等图文资料加以说明。存在病害的，应有明确管道检测图文资料。对于存在严重的功能性缺陷的，应以清淤为解决措施，不应轻易废弃原有管道。

（2）在设计报告的内涝点水浸原因分析论证中，应有现状排水系统过流能力核算分析。

（3）下游水体水位通过泵闸控制的，应进行水面线推算校核，可利用水力模型对区域雨季排涝能力进行校核。此部分涉及水文水利专业的计算，应由具备专业知识的人员进行设计和审查。

（4）管道系统出现上游大管接下游小管的情况时，应做好溢流或调蓄设计，保证雨季顺利排水，避免内涝现象产生。

（5）在方案可实施性论证中，应结合道路宽度、地下管线分布、周边建构筑物结构情况等，核实是否有管道敷设条件，并做好交通疏解设计。

（6）改造方案应解决制约瓶颈，否则应明确说明需要配套实施的工程，以供业主、职能部门审批决策及制定进一步的措施。

5 结束语

内涝点整治往往既涉及给排水工程相关知识，又涉及水利工程知识，设计、审查时应注意学科的交叉综合。这就要求市政工程设计、审查人员在设计工作中不断提高认知水平，为广州市排水系统的科学建设贡献应有力量。