新基河系统内涝整治方案探究

2022-10-13陈镇杰

水利科学与寒区工程 2022年9期

陈镇杰

(东莞市水务局(东莞市运河治理中心)，广东东莞 523000)

1 问题的提出

近年来，随着东莞市经济的飞速发展，新基河排水防涝短板问题日益突出。新基河位于广东省东莞市，属于东引运河左岸一级支流，其发源于东城牛山，经南城西平，横穿东莞大道、宏图路、莞太路，于南城步行街西末端汇入东引运河。新基河河道总长10.03 km，流域面积18.70 km2，上游建有西平水库，水库集雨面积6.84 km2，水库以下河道加权比降为2.8‰。

流域范围内现状有三处易涝点，分别位于环城路雅园桥底、绿色路世纪城路段、城市风景街，其中，城市风景街内涝情况尤为严重，最严重时积水深度可达1.2 m，积水范围达0.15 hm2，给周边居民的生命及财产造成严重威胁[1]。经分析内涝成因主要为：(1)新基河流域未进行整体系统性排水防涝规划建设，导致新基河流域内排水防涝设施建设标准参差不齐，尤其是末端加盖的暗涵断面尺寸不一，局部形成过洪瓶颈，严重影响系统排水。(2)新基河雨水分区为西平水库溢洪道至运河区间汇水范围，区内道路虽已基本覆盖雨水管网，但雨水管网建设标准较低，局部低洼区域自排能力不足，极易引起内涝。

为提高新基河系统防洪排涝能力，保障人民生命财产安全，亟须开展新基河流域系统性内涝整治。本文基于分流理念重新划定流域内汇水分区，通过新建分流管涵来有效削减洪峰流量，解决内涝问题，从而满足区域社会经济可持续发展需求。该项目的实施，可为我国城市内涝整治提供一定的借鉴经验。

2 内涝整治方案论证

2.1 系统排洪流量确定和解决思路

按市政暴雨重现期5 a标准叠加西平水库100 a一遇泄洪流量52.2 m3/s后，新基河总的泄洪负荷为243.11 m3/s。采用水力模型法模拟在100年一遇下游水位(CBD中心公园段)、上游西平水库设计最大泄洪以及同频率降雨的情况下，新基河河口洪峰流量约为204.8 m3/s。经水力计算，目前新基河排涝系统最明显的瓶颈是末端宏图路～运河段，该河段为加盖暗涵，排水能力较弱(过流能力为129.8 m3/s)，仍有75.0 m3/s的流量缺口。为彻底解决内涝问题，结合新基河流域已高度城镇化的现状，本研究提出分流整治方案，即通过新建分流排水通道解决排水流量缺口问题，以改善流域现状排水状况。

2.2 整治方案对比分析

整治方案以新建泄洪量75 m3/s的分流通道为主要内容，并综合考虑项目可实施性、工程造价、对周边居民影响等因素，提出以下3个方案进行对比分析：(1)方案一(扩宽现状暗渠)：保持现有渠道的走向，将瓶颈暗涵段扩宽8～10 m。(2)方案二(沿宏图路、广彩路、莞太路、环城路走向新建分流箱涵)：考虑拓宽现状暗渠施工难度较大，在暗渠上游的石竹新花园处开始分流，此处的河道断面为2孔7.0 m×3.5 m箱涵，新建分流箱涵后将涝水沿着宏图路、广彩路、莞太路、环城路，最终引入周溪水陂涌。(3)方案三(沿东莞大道、广彩路、莞太路、环城路走向新建分流箱涵)：在东莞大道北侧中心湖公园内的新基河明渠处进行分流，然后，沿着东莞大道、广彩路、莞太路、环城路新建分流管涵，最终涝水进入周溪水陂涌。不同方案优缺点对比如表1。通过综合比选后，确定方案三为推荐方案。

表1 内涝整治方案对比

2.3 分流规模论证

新建分流管涵后，新基河流域雨水分区基本维持不变，流域内现状排水管渠仍排入新基河。分流点上游的排水系统收集流域雨水后，于分流点分为两个支流：支流一为新建的分流管涵，分流通道设计泄洪能力为75.0 m3/s(箱涵汇水进入周溪水陂涌，该河涌出口处运河P=1%洪水位为3.44 m(85高程)；支流二(即原新基河)为原有的泄洪主通道，当雨量较大时，河道泄洪量会超出分流通道泄洪能力，超出的雨水量将通过支流二排入运河，其设计泄洪能力约为129.8 m3/s，该通道出口处运河P=1%洪水位为3.52 m(85高程)。分流口下游排水系统维持不变，现状排水管渠接入新基河主通道，最终汇入运河。

3 工程方案设计

3.1 工程建设内容

新建分流管涵规模为2根D4000钢筋混凝土管,2孔B×H5.0m×3.5 m箱涵，分流能力为75.0 m3/s。具体内容为：(1)新建分流管涵与新基河的接水口。(2)沿东莞大道敷设2根D4000钢筋混凝土管，单根管长274 m；沿广彩路敷设2根D4000钢筋混凝土管，单根管长1529 m；敷设B×H=5.0 m×3.5 m箱涵，箱涵长141 m；沿莞太路敷设2孔B×H=5.0 m×3.5 m箱涵，箱涵总长555 m；沿环城路辅道敷设2孔B×H=5.0 m×3.5 m箱涵，箱涵接入位于南城中学内预留的接口，箱涵长324 m。(3)改建环城西路接入周溪水陂涌的现状5.0 m×3.5 m箱涵(南城中学校内段)，直接沿着环城西路接入水陂涌明渠，改建箱涵长180 m。(4)沿莞太路敷设D1650钢筋混凝土管，管长190 m，引环城西路-莞太路桥底涝水排入新建分流管涵。

3.2 工艺设计

3.2.1 分流管涵接水口设计

分流口拟建在位于新基河东莞大道过路箱涵段北侧自然明渠处，分流口部分位于CBD中心公园内，部分位于东莞大道北侧绿化带。分流口设置可调钢坝，其位于中心公园景观台下方，用于调节主通道与分流通道的过流量。旱季时,可根据中心公园景观水体对水量、水质的要求,灵活调节钢坝高度，合理分配新基河上游来水在主通道与分流通道的流量比例；雨季时,则完全打开钢坝，确保双通道畅通，通过自然水头差完成流量分配，从而满足系统防洪排涝要求。

3.2.2 分流管涵设计

拟在东莞大道北侧中心公园内敷设2根D4000分流管道，管道埋深8.34～11.56 m，采用顶管施工方式。中心公园以外管段位于商务区地块规划绿化带下，现状为空地。由于东莞大道车行道和辅道下为地铁R2一级控制区，为避免对地铁正常运行造成影响，分流口处顶管接收井设置在新基河东莞大道过路箱涵西侧出口最南线南侧。

拟在广彩路南段(东莞大道至南城社区卫生站)采用2根D4000钢筋混凝土管道，由于新建分流管埋深约12.75～16.65 m，覆土深8.45～12.35 m，因此，采用顶管施工。广彩路北段(南城社区卫生站至莞太路)地势较低，设计分流通道覆土相对南段较浅，拟采用开挖方式建设两孔箱涵，并以灌注桩进行临时支护。

分流管涵出广彩路进入莞太路后，由于莞太路两侧非机动车道下现状管线繁多，新建分流箱涵设置在机动车道下。此段分流箱涵与莞惠地铁在平面上存在交叠，交叠的长度约555 m。莞惠城际在此段埋深为28.0～36.0 m，箱涵底部与莞惠城际顶部的净距为14.44～26.08 m。通过进行抗浮、抗渗设计，可最大程度减小对地铁运行的影响。

莞太路段分流箱涵沿环城路的辅道转弯，通过辅道进入南城中学，与校内周溪水陂涌预留的接口相接。环城路段分流箱涵埋深4.00～6.98 m。环城路西侧的袁屋边片区有雨水通过环城路箱涵进入周溪水陂涌，环城路现状排水箱涵线路与新基河设计分流箱涵线路重合，需将此现状箱涵改线，从而保证新基河分流箱涵的顺利实施。现状箱涵尺寸可满足汇水分区5年一遇降雨量要求，改建箱涵尺寸按现状B×H=5.0 m×3.5 m实施，沿环城路辅路敷设，斜穿育才横路后接入周溪水陂涌，改建箱涵长约180 m。

3.3 结构设计

3.3.1 设计标准

工程结构设计使用年限为50年，建(构)筑物结构安全等级为二级。根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)[2]划分，拟建场地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05 g，场地设计特征周期值为0.35 s。场地类别为Ⅱ类，场地土类型为中软土～中硬土。

3.3.2 顶管结构设计

目前，顶管法施工技术已比较成熟，不仅对现有道路、毗邻建筑物及管线等影响较小，同时，土方开挖、回填量亦较少[3]。东莞大道及广彩路2根D4000钢筋混凝土管道埋深较大，故采用顶管施工方案。沿线顶管所处土层为砂质黏性土，该土层工程性质较好，中继间考虑约100 m间距设置一个。

为满足双排平行顶管施工的工作面，经过核算，考虑设置D20m圆形顶管工作井1个(壁厚1.4 m，井筒深度12.0 m，井高17 m)，10 m×14 m(长×宽)矩形顶管工作井2个，8 m×14 m(长×宽)矩形顶管接收井3个。由于市区内道路狭窄且交通繁忙，应尽量减少施工占道，选择较空旷且交通量小的地方布置顶管井，以减小对道路交通的影响和路面恢复工程量。

3.3.3 箱涵基坑支护设计

为了保证箱涵安全施工，必须采取科学合理的基坑支护措施[4]。新建分流箱涵修建在已建道路下，施工时，必须考虑尽可能减少对现有道路的破坏，并避免损坏现有道路下已埋设的各种管线设施(必要时应采取有效的保护措施)；同时，须考虑临街房屋的安全和尽可能减少对周围环境、居民生活、道路交通的影响。城市区基坑支护常见措施有3种方案[5]，对比如表2。

表2 箱涵基坑支护对比情况

续表2

图1 新基河洪峰分流后水面线

图2 分流箱涵水面线

4 内涝整治效果分析

新基河在上游实施分流工程后，百年一遇水面线如图1。工程实施后，与现状情况相比，新基河分流断面以下水面线大幅下降，尤其是国际商务区上游最高水位约6.85 m，低于规划控制水位(7.20 m)。分流箱涵水面线，如图2，始终低于涵内顶线，说明箱涵的过流能力充足，其最大水位为起点水位(约6.85 m)。在圆管与矩形箱涵连接处，因过流能力增加，水面线与上游相比有所下降。工程实践表明，实施分流工程后，能分担新基河上游洪峰流量约75 m3/s，有效地保障了流域内水安全。