合肥某小区内涝治理工程实践

2023-02-09赵飞立安徽北控水务环境产业有限公司安徽合肥230001

安徽建筑 2023年1期

赵飞立（安徽北控水务环境产业有限公司，安徽合肥 230001）

2020年洪涝灾害殃及28个省，七千余万人受灾，严重制约了社会经济发展[1]。2021年4月25日，《国务院办公厅关于加强城市内涝治理的实施意见》（国办发〔2021〕11号）指出，到2025年内涝治理系列目标——让城市告别“看海”现象。城市内涝治理问题已经迫在眉睫。

赵丰昌等[1]探讨以“径流峰值管控”为抓手、用海绵城市理念构建城市内涝防治体系的方法,并给出如何解决好体系内衔接问题。裴斅思[2]采用文献研究、案例分析等方式，分析并研究了丰台区内涝的原因，提出在城市开展绿色基础设施和多功能雨洪设施建设的必要性，同时也提出了改变灰色下垫面等措施。翁毅[3]以广州中心城区为例,分析了快速城市化过程中滨江城市演进与城区内涝的关系和形成机理。黄明光等[4]、刘兴坡等[5]分别从英国、法国、日本及新加坡等国家经验分析我国内涝治理的问题，并提出建议。文章以合肥某具体小区内涝治理为研究对象，通过对现状地形、雨水系统、污水系统等三个方面介绍小区现状，分析内涝形成的主要原因，从雨水管和污水管道两个方面考虑提出小区内涝解决设计方案，为城市内涝治理工作提供参考。

1 项目概况

合肥位于华东地区、长江三角洲西端，江淮之间，安徽省中部。合肥地处中纬度地带，属亚热带季风性湿润气候，季风明显，四季分明，气候温和，雨量适中。年均气温15.7℃，年均降水量约1000mm。

L公寓位于二十埠河与合宁铁路交口西北侧，东侧毗邻二十埠河，南侧毗邻合宁铁路。

根据调查显示，L公寓基本是每逢强降雨小区就会发生内涝。小区内部道路雨水、污水井晴天情况下均为满水情况，且水位标高基本一致；现状沿河污水主干管水位距离现状地面较近，大约1.5m～2m左右。

图1 L公寓区域位置图

2 项目分析

2.1 地形分析

根据L公寓地形图显示，小区整体地面标高在19.7m～21.5m，整体低于周边现状地面高程，最低点位于小区东侧出入口附近，仅有19.7m，高于百年一遇防洪水位18.19m，属于高排区。

图2 L公寓地形分析图

2.2 雨水系统现状

经现状调查L公寓南侧铁路下有一道过铁路明渠，明渠与下游已被人为封堵，该明渠与下游管径为1500mm的雨水排口不连通，汛期时渠道内水位上涨，易翻越南侧围墙进入L公寓，造成内涝风险。

根据物探成果显示，L公寓小区内部排水形式为雨污分流，小区内部雨水管管径300mm～400mm,在小区出口处有一道现状管径为600mm雨水管接入现状管径为1200mm雨水排口，最终排入二十埠河。该现状d600雨水管与现状截流井已不连接。

根据核算，小区出口处现状管径为600mm雨水管仅能满足P=1.5年重现期标准。

小区东侧现状管径为1200mm雨水排口，主要收集铁路边沟雨水及小区雨水，总汇水范围3.3ha（其中L公寓汇水范围2.9ha，铁路边沟汇水范围0.4ha），经核算该排口满足P=3年重现期标准。

图3 现状雨水走向图

2.3 污水系统现状

根据物探成果显示，小区内部排水形式为雨污分流，小区内部污水管管径为300mm,在小区出口处通过现状管径为300mm污水管接入现状截流井中,进而与现状管径为1400mm污水主干管连接，根据调查该现状截流井已不具备截流工程。

图4 现状污水走向图

根据现状沿河截污干管实测水位显示，管道水位保持在17m～19.45m，水位高时小区污水已不具备自流排除条件，管道内目前积水严重。现状沿河污水主干管水位距离现状地面较近，大约1.5m～2m左右，与水位实测数据相吻合。

3 内涝成因分析

造成市区内涝的主要成因是反常的梅雨天气，有记录以来数次的特大洪涝都是因为梅雨期特别长，雨量特别多，降雨集中，暴雨频繁且范围广、强度大而造成的。

造成市区内涝的另一个原因是在特殊情况下，台风低压深入不能顺利地移出，合肥日降雨量大于等于400mm的特大暴雨，多是因为台风低压所形成的局部严重水涝。

针对城市排水、排涝设施在应对强降雨天气中存在的问题，可归纳分析为四方面的的主要影响因素。

①河道水位顶托

近年来受气候因素影响，极端天气导致暴雨、特大暴雨频发。主汛期时，受上游水库洪水下泄、下游巢湖及河道高水位运行、短期超标强降雨等情况多重叠加影响，河道高水位顶托是合肥市城区积涝的直接和主要原因。2020年，巢湖流域连续遭遇9轮降雨，7月22日，巢湖水位高达13.43m，突破历史极值，造成河道上游水位抬高，降低了城区排水系统末端的主排排水能力，形成短时间内积涝现象。

②雨水排水系统不合格，已建城区改造困难

由于历史原因，排水管网不同时期施工标准不一致，导致管网系统水力学流态不合理，存在互相顶托、坡度不顺、主管道与支管衔接不合理、干管服务范围不均衡、支管乱接等问题。排水系统不完善，造成管道瓶颈，短时间积水内涝[6]。排水设施改造面临道路开挖影响交通、管线管位置限制、泵站征地限制、巨额的动拆迁费用等许多困难，改造难度很大。上一轮规划中，具备实施条件的地区基本已完成提标改造，遗留下来的均是“老大难”问题，需要通过创新驱动，探索新的系统方法。

③排水系统建设与市政建设衔接不畅[7]

排水管网主要随道路建设开展，各层级部门建设缺乏系统性，没有统一的规划，造成各自新建管道无法有效衔接、主排排水能力与服务范围不能很好的匹配。

④日常管养不足

道路上的树叶和垃圾未及时清理，堵塞雨水箅，使得地面雨水不能及时排除；管道养护不到位，导致淤塞、损坏等，降低管网雨污水通过能力[8]。

⑤应急管理水平较低及专业队伍建设不足

水情的信息化处理、传递沟通能力不足，现有管理组织不健全、管理方法落后，缺少管理人员及设施，不能适应现代化管理的需求，更不能适应未来城市发展和城市防汛排涝的需要。

4 内涝解决设计方案

4.1 设计标准

4.1.1 雨水设计标准

暴雨强度公式

采用新编合肥市暴雨强度公式：

①雨水设计流量按公式：

Q=qψF

Q—雨水设计流量（L/s）

q—设计暴雨强度（L/s·ha）

ψ—径流系数

F—汇水面积（ha）

②径流系数

径流系数应根据地面状况与重现期水平综合考虑。雨水管渠规划计算时，汇水面积的综合径流系数按《室外排水设计规范》（GB50014-2021）规定，按地面种类加权平均计算。

③设计暴雨重现期

根据《合肥市城市排水（雨水）防涝综合规划(2013年～2020年)》本次雨水重现期取值如下：

采用P=3年

雨水渠的降雨历时根据《室外排水设计标准》（GB50014-2021）规定，雨水管渠的降雨历时，取消折减系数m，按下式计算：

t=t1+t2

t—降雨历时（min）；

t1—地面集水时间（min），应根据汇水距离、地形坡度和地面种类通过计算确定，一般采用5min～15min；

t2—管渠内雨水流行时间（min）。

④管道粗糙系数

塑料管，n＝0.010；钢筋混凝土管（满流）n=0.013。

⑤管道设计流速

最大设计流速：金属管道为10m/s，非金属管道为5m/s；最小设计流速为0.75m/s。

4.1.2 污水设计标准

污水量公式：Q=KzFA(l/s)

其中，Kz—污水总变化系数

F—服务面积（ha）

A—城市污水量指标（L/s·ha）

①污水总变化系数

本工程两侧均无工业用地，故本次设计不考虑工业污水总变化系数。

综合生活污水总变化系数：由于没有生活污水总变化系数的实测资料，按照《室外排水设计标准》（GB50014-2021）取值。

②城市污水量指标

根据合肥市污水规划中确定的污水量指标进行计算，综合生活用地的污水量指标为0.5万 m3/km2.d～0.85万m3/km2.d。

③管道设计流速

最大设计流速：非金属管道为5m/s。最小设计流速为0.6m/s。

④管道粗糙系数

塑料管，n＝0.010。

⑤管道设计充满度

污水管道应按非满流计算，其最大设计充满度，按下表取值。

管径（mm）200～300 350～450 500～900≥1000最大设计充满度0.55 0.65 0.70 0.75

4.2 雨水管道设计

将铁路明渠上游雨水接入现状管径为1500mm雨水排口，减少外水翻入L公寓；为与拟建合安铁路进行衔接，本段拟采用明渠与上游明沟、下游现状管径为1500mm排口进行衔接。铁路明渠汇水范围 8.4ha，设计流量1.44m³/s，设计明渠 B×H=1.5×1.0。同时对合宁铁路（东二环-二十埠河）两侧铁路边沟进行修整，保持两侧排水畅通性。

本次设计在L公寓小区出口处废除现状管径为600mm雨水管道，新建管径为1000mm雨水管道与现状管径为1200mm排口衔接，同时对铁路边沟进行边坡整治保证排水畅通，其中L公寓汇水面积2.7ha，合宁铁路汇水范围0.4ha，小区范围外汇水面积0.2ha，汇水总面积3.3ha，设计流量0.8m³/s，设计管径为1000mm。