道路暴雨内涝积水改造分析与道路雨水设计

黄玲芳

（厦门市政管廊投资管理有限公司，福建 厦门 361000）

0 工程概况

湖滨南路是厦门老城区的一条主干道，于20 世纪80 年代建成，因路面沉降，形成低洼地带，由于地下排水系统沉降淤塞以及筼筜湖水位提高等原因，湖滨南路中心血站及污水处理厂路段雨天积水很深，严重阻碍车辆通行及行人出行。因此，对湖滨南路进行积水整治势在必行。

1 现状雨水系统概况

1.1 现状排水问题

湖滨南路属于厦门城市中心的一条主干道，道路两侧高楼林立，是厦门的商业及住宅中心之一。道路上车辆通行，轻则造成交通滞留，重则车辆熄火趴窝，交通瘫痪。同时，路面积水形成的“水塘”（现场图如图1 所示），也给行人及非机动车通行带来困难，干扰市民出行、生活，由此给市民的生产生活带来不便甚至造成直接或间接损失。因此，只有找出积水形成的原因，才能有效整治道路积水。

图1 现状积水现场图

1.2 现状排水系统

湖滨南路原始地貌为海湾，由于城市建设需要，回填整平，现状为沥青路面，地面平坦、开阔，做为老城区东西向交通要道，车流量很大。筼筜湖排水区域已建1～10 号排洪沟，由南向北穿越湖滨南路后排入筼筜湖。筼筜湖常水位为0.0m，汛期则结合外海潮位及强排降低水位。经测算，大部分排洪沟按设计断面及坡度能满足重现期1 年时的排水要求。1）道路沉降，路下排洪沟也相应下沉并在湖滨南路形成凹底。2）现状排洪沟系早期建设，存在淤积，泄洪能力达不到设计要求。3）湖滨南路以内段排洪沟内底低于筼筜湖常水位，排洪沟有效过水断面及过水能力均低于原设计，若突降大雨，而筼筜湖水位受潮位等影响未能及时下降，则雨水来不及排除，积于低洼地从而形成内涝。4）筼筜湖水域面积相对较小，山洪从周边汇水区域沿30 余条沟渠汇集到湖区，由于周围地势坡度大，地面硬化程度高，降水汇流速度快，洪峰流量大，洪峰到达时间短，暴雨期间，由于洪水汇流时间短，特别是受海潮顶托作用，湖区水位上升很快。5）有一些沟渠在湖区的出口位置较低，洪水期的高水位大大削弱了它的泄洪能力，区域洪水无法很快汇集到湖区，甚至从下水道反冒出地面，造成湖滨南路中山医院段、邮政局段等多处地段被淹，市区交通中断，威胁人民生命财产安全。

现状湖滨南路路面雨水通过雨水箅子汇入就近排洪沟，最终排入筼筜湖。因路下排洪沟在湖滨南路下沉，同时排洪沟内淤塞，使排洪沟内沿程及局部水头损失增大，由此造成排洪沟总水头损失大增。而湖滨南路路面不断下沉，最低点已下沉至0.5m，同时筼筜湖常水位却由-0.5m 提高至0.0m，两者水位差缩小，当水位差不足以克服总水头损失时，路面雨水将无法排出，从而形成积水。现状积水分布图如图2 所示。

图2 现状积水分布图

2 总体改造方案

要解决湖滨南路积水的问题，必须从增大排洪沟过水能力、减小水头损失及增加水位差等方面着手进行综合整治。

2.1 增大排洪沟过水能力，减小水头损失

对现状排洪沟进行清淤改造，可增大排洪沟过水能力。因排洪沟建成年份久，片区住宅容积率高，排洪沟整体提升改造涉及面广、难度大，建议管理部门可对排洪沟下沉段结构提升或断面改造进行进一步研究。

2.2 增加水位差，加强筼筜湖水位调度

抬高湖滨南路低洼地的道路标高，可快捷有效地增加水位差，同时，也将为筼筜湖水位调度争取更多时间。降雨初期，流量较小，水头损失也小，路面抬高后雨水可顺利排出。同时，合理利用大潮的有利条件，当海水位低于筼筜湖水位时，开启闸门排水，腾出库容蓄洪；当海水位升高不能自排时，须开启排涝泵站抽水排水，提高湖区防汛能力。因路面抬高，道路积水所需时间加长，所以筼筜湖泄水量增加，水位下降值增大，当达到洪峰流量时，虽水头损失增大，但水位差及排洪沟有效过水断面也增大，路面雨水通过该效应顺利排出。

2.3 加强筼筜湖区防汛排涝能力、发挥筼筜湖区滞洪区的作用

筼筜湖泄洪主要依靠西堤闸门、西堤南侧筼筜湖排涝泵站自流通道泄洪，以自排为主，在潮位高于湖水位时辅以水泵抽排控制湖水位的上涨。

筼筜湖区淹没灾害主要为内涝，由于筼筜湖为厦门岛的主要滞洪泄洪区，应严禁侵占、挤占筼筜湖流域内的滞洪区水面及库容，并充分发挥松柏湖、东山水库、万石岩水库等的滞洪作用，做好流域内的水土保持工作，以缓解湖区的洪峰压力。在有可能的情况下，建议扩大湖区滞洪的面积，缓解筼筜湖区防汛压力。

同时，增加筼筜湖排洪泵站的数量，扩大自排洪水量，增强泵站排洪能力，加强对湖水位的调控管理，可提高整体片区的防汛能力。

2.4 实施方案

湖滨南路西起湖滨西路，东至厦禾路，是厦门市中心城区一条东西向主干道，全长约4416m，道路红线宽度为44m。对雨天积水严重段，进行提升改造。

对现状雨水系统的规划如下。现状湖滨南路路面雨水通过雨水箅子收集排入雨水管道系统，汇入就近排洪沟，最终排入筼筜湖。并且在桩号K1+500～K1+770段道路两侧辅道上均设有连续排水箅子。但是因路下排洪沟在湖滨南路下沉，增加了排洪沟局部水头损失，同时现状排洪沟淤塞严重，路面雨水依旧无法顺利排出，从而形成积水。

该工程拟废除湖滨南路两侧辅道内现状雨水箅子，改造为雨水口加密串联排放系统，沿机动车道路缘石新建雨水口，同时，对洼地路段路面进行加高，防止路面雨水淤积；在道路低点增设雨水箅子及雨水管，并增加必要的排出管，及时排除路面积水；为解决主车道的排水问题，在侧分带增加开口，使主车道路面雨水由侧分带进入辅道新建雨水系统，解决主车道排水问题。

雨水最终排向筼筜湖，为保证新建管道管内底标高高于筼筜湖平时水位，避免管井常年积水滋生蚊蝇，根据筼筜湖平时水位线控制，该设计雨水管道除接入排洪沟段，其余管道埋深不超过1m。湖滨南路为主干路，交通量大，改造宜快速完成，管材选择采用带管座钢筋砼Ⅲ级管，橡胶圈接口，对不满足规范覆土要求段管道增设管道保护处理[1]。

3 排洪能力计算及改造后效果

作为厦门岛核心休闲区的筼筜湖区，位于厦门岛的中部，原为筼筜港，后于1971 年修建西堤，港区变成湖区，形成了现状闭合水域，为厦门岛主要滞洪、泄洪区。湖区多年平均降雨量1300mm，多年平均气温20.6℃，年平均湖水水温22.2℃，目前湖区面积2.4km2，水域面积1.6km2（含松柏湖）。

湖区周边土地为围海新填地，地质较软，平均高程为1.0m～1.5m，沿湖堤岸设计堤顶高程为0.50m。湖水主要靠天文潮汐引入和排出，平时湖内正常水位为0.00m，汛期预降水位为-0.70m。筼筜湖自然特征及主要参数见表1～表3。

表1 筼筜湖特征及主要参数表

表2 筼筜湖湖面面积组成情况表

表3 筼筜湖水位～库容～面积关系表

筼筜湖经过多年的建设，已具备一定的城市防洪排涝能力，且筼筜湖防汛排涝系统庞大，涉及面广，尤其以西堤南端排涝泵站最为重要。防汛排涝是一个系统工程，它与海洋潮汐、水文条件、蓄洪库容及防汛设备都有关联。只有适当的运作筼筜湖流域内的防汛排涝系统，结合海洋水文情况，及时调整运作模式，才能发挥该系统最大潜能，确保市区防洪排涝安全。

由于洪水和潮汐是两个相互独立的自然现场，洪水和潮水的遭遇尚无一定规律可循。筼筜湖排洪设计考虑的洪潮组合为50 年一遇洪水与多年平均最高潮位遭遇的情况，但该情况出现的概率很小，并且可通过合理调度筼筜湖排涝泵站对湖水水位进行调整，腾出库容蓄洪。洪涝组合改造应以涝为主，以洪为辅，若采用50 年一遇防洪标准，将导致计算结果不合理偏大。且①路下现状排洪沟并非全部满足50 年一遇标准；②筼筜湖50 年一遇洪水位为1.41m，至湖滨南路所需水头不小于0.4m，50 年一遇道路不涝的标高不低于1.81m，则湖滨南路全线均需抬高，沿线地块建筑将受较大影响。因此，该工程主要用于保证通常情况下道路不会内涝，因工程造价、工期等多种因素影响，所以该设计暂不考虑洪潮组合遭遇情况，仅为改善湖滨南路积水危害。

根据多年经验，筼筜湖水很少漫溢至岸上，则该设计以筼筜湖水位不淹没驳岸的情况为设计前提。排洪能力水力计算选用暗渠压力流淹没出流公式进行校核计算，如式（1）。

式中：μ0为流量系数；w为暗渠横断面面积，m2；g为重力加速度，m/s2；Z0为包括行进流速水头在内的作用水头，m。

该项目所处筼筜湖驳岸标高为0.4m～0.5m，在该项目两段设计范围内，各选择一处排水情况最不利的地方计算水力，分别为2#排洪沟和9#排洪沟，按排洪沟的设计断面及坡度，经过计算得出如下结论（如表4）。

表4 洪峰流量比对表

2#排洪沟处，根据25 年一遇洪峰流量Q=15.67m3/s 进行计算，筼筜湖排出口至湖滨南路南侧车道边线所需水头为0.4m，则该点不涝的最低标高为0.5（驳岸标高）+0.4=0.9m，该点现状辅道地面标高为0.7m ＜0.9m，容易导致雨水无法及时排除，造成路面雨水淤积。改造后地面标高H=1.22m ＞0.9m，满足排水水头需求。该段距2#排洪沟最远处雨水收集口位于桩号K0+340，按两年一遇暴雨强度标准流量计算，排洪沟至该点水头损失0.04m，K0+340 处改造后路面标高H=1.36 ＞0.9+0.04=0.94m，满足排水水头要求。所以该段改造后，当2#排洪沟洪峰流量达25 年一遇时，路面2 年一遇的雨水仍可顺利排出。

9#排洪沟处，根据10 年一遇洪峰流量Q=25.65m3/s 进行计算，筼筜湖排出口至湖滨南路南侧车道边线所需水头为0.67m，则该点不涝的最低标高为0.4（驳岸标高）+0.67=1.07m，该点现状辅道地面标高为0.95m ＜1.07m，容易造成雨水无法及时排除，导致路面雨水淤积；改造后地面标高H=1.20m＞1.07m，满足排水水头要求。又因路面改造条件限制，该次改造设计接入9#排洪沟处的设计排水边沟有一段为逆坡，按2 年一遇暴雨强度标准流量计算，逆坡段设计中最不利点K1+730 处到9#排洪沟处的水头损失为0.05m，K1+730 处改造后路面标高H=1.27 ＞1.07+0.05=1.12m，满足排水水头要求。所以该段改造后，当9#排洪沟洪峰流量达10 年一遇时，路面2 年一遇的雨水仍可顺利排出（改造前后对比表如表5）。

表5 改造前后对比表

综上所述，路面抬高后，可防止低洼路面雨水淤积，使雨水顺利排出。新建雨水系统增大了过水面积，加快排水速度，缩短积水时间，使中小雨时少积水、甚至不积水，大雨的积水时间也大大缩短，能满足25 年一遇（部分路段10 年一遇）的洪峰流量排洪需求，并且能同时满足路面雨水2 年一遇暴雨强度标准流量的排水需求。

4 结语

随着异常天气出现的次数增多，全国多地暴雨强度历史新高的情况多发，老城区排水系统建设年限早，已无法满足现今排洪需求，同时，老城区容积率高，道路较窄，路下管线密布，改造困难，雨水系统出现扩容难、调蓄难的现象，排水改造方案难以实施。设计人员应对改造工程的实际情况进行分析，找出积水形成的原因，做好方案比选，选择可实施、有针对性、有效果的改造方案，不劳民伤财，不过度建设，以人为本，建设美丽宜居城市。