南昌高新湖西片区积水问题分析及初步解决方案

彭江喜

（南昌市城市规划设计研究总院，江西 南昌330038）

0 引 言

近年来，由于全球气候变暖，导致大气气流季节性异常，我国极端天气频发，很多地方出现特大暴雨。有些城市甚至遭遇百年一遇的特大暴雨，短时内大量降雨，造成城市排水系统瘫痪。

2016年6月1～2日、7月16日南昌市降大暴雨，根据南昌市气象局统计资料，6月1日12时～2日12时总降雨约229.1mm，造成南昌市主城区的大面积积水，高新区湖西片区（以下简称“湖西片区”）在该轮强降雨过程中也受涝严重。

为解决该片区积水问题，探究造成积水的原因，现利用丹华DHIMIKE系列对“湖西片区”范围雨水管网进行水力模拟并提出解决方案。

1 “湖西片区”排水系统

1.1“湖西片区”范围

高新艾溪湖以西片区（简称“湖西片区”）建成区面积约15km2，北至富大有路、西至高新大道（青山湖大道）、南至创业路、东至艾溪湖西堤，详见图1所示。

1.2 主要排水系统

1.2.1 排涝电排站

艾溪湖以西雨水在非汛期通过低排沟经鱼尾闸直排入赣江，汛期鱼尾闸关闭，低排沟雨水经吴公庙与鱼尾电排站联合（吴公庙与鱼尾电排站前池采用连通渠连通）排入赣江。

图1 湖西片区范围图

吴公庙电排站装机2800kW（10台泵），设计排涝流量30.2m3/s，最高蓄涝水位定为16.7m（黄海标高，以下类同），起排水位为15.7m。

鱼尾电排站装机4000kW（8台泵），设计排涝流量40.9m3/s，最高蓄涝水位定为17.2m，起排水位为15.7m。

1.2.2 雨水管网

高新艾溪湖以西片区主要排水流向如下：

（1）创业路周边区域雨水汇至创业路下排水箱涵（断面B×H=2.2m×1.6m），由西向东排入低排沟。

（2）创业路至火炬二路区域，雨水汇至火炬大街排水箱涵(断面为d500～B×H=2m×2m)，由西向东排入低排沟。且在火炬大街与低排沟交叉处西北处设置排水泵站。当暴雨时，关闭排入低排沟自排闸，启动排水泵站排入低排沟。

（3）火炬二路至艾溪湖北路区域，雨水主要汇至暗渠（走向为穿高新大道—沿高新五路—沿火炬三路—沿京东大道—火炬四路—排入低排沟，断面为B×H=1.5m×1.5m～B×H=7m×1.8m），排水由西向东排入低排沟。

（4）艾溪湖北路至富大有路区域，雨水主要汇至火炬六路南侧北沥排水明渠，最终排入吴公庙电排站前池。

2 模拟软件介绍

丹华DHI公司的MIKE系列软件由4个程序组成。其中：MIKEURBAN用于模拟降雨产生的径流及管网排水,MIKE21用于模拟城市地形,MIKE11用于模拟河道水体水动力学。MIKEFLOOD是一个动态耦合的模拟系统，它将一维模型MIKEURBAN、MIKE11和二维模型MIKE21两者或三者耦合，可以动态模拟排水管网、明渠、河道、各种水工构筑物及二维坡面水的流态。

3 暴雨内涝模拟情况

3.1 管涵排水能力模拟

用2016年6月1～2日的降雨资料，利用模型对现状管网排水进行模拟，模拟结果如图2所示，其中红色的为不满足排水流量要求的管涵，绿色的为满足排水流量要求的管涵。

图2 改造前管涵排水能力模拟图

下面以具体管道说明：

图3 为改造前低排水沟最高水位图。

图3 改造前低排沟最高水位图

从图3可以看出，若电排站起排水位（15.7m）和控制水位（16.7m）过高，导致低排沟水位过高（最高水位17.8m），对排入其中的管道水位形成顶托，影响南京东路、创业路、火炬大街、高新五路暗渠等排水能力，导致道路地面较低的地方出现积水。

图4 为改造前火矩大街管道最高水位图。

图4 改造前火炬大街管道最高水位图

从图4可以看出，在雨量很大时（2016年6月2日3时～8时），火炬大街的雨水管道排水能力不能满足要求，道路地面较低的地方出现积水。

3.2 积水深度模拟

利用MIKEFLOOD软件，将一维模型MIKE URBAN、MIKE11和二维模型MIKE21三者耦合，动态模拟排水管网、渠道和地面水的流态，并对最大积水深度进行统计，得出结果如下：

积水较为严重的地方为京东大道沿线，高新七路与火炬大街交叉口、高新五路沿线等处,积水深度最大达到0.8m左右。

根据模型的模拟结果显示，积水区域和积水深度与智慧管网监测结果基本一致。

4 暴雨期间内涝产生原因分析

（1）吴公庙电排站和鱼尾电排站的排水位和最高蓄涝水位过高，导致低排沟水位非常高，对排入管道水位形成顶托，影响南京东路、创业路、火炬大街、高新五路暗渠等排水能力，导致道路地面较低地方积水。

（2）超设计标准的降雨量频繁出现，且“湖西片区”雨水调蓄容积较小。

（3）现状“湖西片区”地面标高普遍较低，当排水通道不畅通时易导致路面积水。

（4）由于明山渠施工，围堰阻隔，导致低排沟水位非常高，顶托严重。吴公庙电排站基本为满负荷运行，其前池水位超过最高蓄涝水位；鱼尾电排站没有满负荷运行，未超过最高蓄涝水位。

（5）暗渠（走向为穿高新大道—沿高新五路—沿火炬三路—沿京东大道—火炬四路—排入低排沟）、孺子二路排水明渠前端淤积严重，以及低排沟还存在部分堵塞等情况。

（6）“湖西片区”道路的雨水管涵均有不同程度的淤积，过水断面缩减。

（7）因幸福水系整治施工，在洛阳路与京东大道交汇处设置临时涵导流，将原本排入幸福水渠的雨水排入低排沟，增加低排沟排水量。

5 初步解决积水问题的措施

（1）针对该区域设计标准较低的情况，考虑新建一条排水通道，沿高新五路设一条雨水箱涵（断面B×H=10m×2m），由南往北接入北沥排水渠。

该箱涵与火炬大街、火炬二路、高新五路暗渠、火炬三路、火炬四路、东元路、火炬五路、北沥南路等雨水管涵接通。

（2）降低吴公庙和鱼尾电排站起排水位0.5m至15.2m，降低最高蓄涝水位至16.1m。

此时，低排沟断面充分利用且减少对排入管网水位顶托作用。

（3）在南京东路排水管与低排沟连接处设置溢流闸，其上游设置调节闸。暴雨时，调节排入下游低排沟的水量和溢流入艾溪湖的水量。

（4）结合道路改造同步改造道路下排水管涵：

a.结合路面改造调整火炬大街（高新一路—高新五路）断面至d1200～B×H=3m×1.5m。

b.调整京东大道（火炬二路—火炬三路）管道断面由d1000调整至d1500，城东一路—火炬四路段管道断面由d1200调整至d1500。

c.改造火炬大街雨水泵站，小雨时排入低排沟，暴雨时雨水排入艾溪湖。

（5）为充分发挥城市绿地和道路绿化带对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，根据海绵城市建设的要求，制定低影响开发专项规划，利用道路的绿化带、人行道等建设下沉式绿地、植草沟、雨水湿地、透水铺装、渗管/渠等低影响开发设施，实现低影响开发控制目标。

（6）明山渠施工完成后拆除围堰阻隔，保证沟渠畅通。

（7）对区域内道路的雨水管涵、高新五路暗渠、孺子二路排水明渠、低排沟等存在堵塞、淤积的进行清通维护。

（8）待幸福水系整治施工完成后，封堵洛阳路与京东大道交汇处临时导流涵，将汛期雨水排入幸福水渠。

6 采取措施后管道模拟情况

改造后各道路管网排水模拟情况如图5所示。

图5 改造后火炬大街管道最高水位图

改造后，管道最高水位标高低于路面标高，即雨水流入管涵后不会上路，不会造成路面积水，见图6所示。

图6 改造后管涵排水能力模拟图

综合考虑社会影响和工程造价等多方面因素，“湖西片区”大部分路面不积水，火炬大街起端、京东大道等部分路面积水深度小于27cm，积水时间小于30min，对路面机动车通行和人员安全不会造成影响，满足预期的要求。图7为改造后积水风险图。

图7 改造后积水风险图

该模拟区域总汇水面积20.78km2，“湖西片区”汇水面积15km2，转输上游汇水面积5.78km2，

排涝泵站起排水位降低0.5m至15.2m，最高控制水位控制在16.1m，电排站泵排最大流量32.34m3/s。