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上游沿江城市防洪規劃初探

10-12 12:18:41  瀏覽次數:373次  欄目:給水排水
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  城市防洪規劃是城市防災規劃的一個重要組成部份。我們一般所指的城市防洪規劃是一個廣義的概念,實際上它包括外排和內排即江河防汛和城市排水排澇兩個方面的內容,由于兩者既相對獨立,又互相影響,下面將其作為不同的對象進行探討,進而將兩者聯系起來提出綜合的城市防洪措施。

  一.江河防汛

  上游江河沿岸城市流域面積少則數百平方公里,一般為數千平方公里,多則數萬平方公里,流域越小,洪水量就越小,洪峰經過城市的時間就越短,否則流域越大,洪水量就越大,洪峰流經城市所需的時間就越長。城市防汛則希望盡可能地削減和降低洪峰,使其最高洪水位低于設防洪水位,保證城市安全。通常采取的措施有下列幾種:

  1.利用上游水庫調蓄洪水,削減洪峰

  水庫的最低蓄水位與最高設計水位所能容納的水量之差即為水庫的有效調節容積,將汛期超過河流允許通行能力的洪水攔入水庫儲存起來,待河道洪峰過后,再將水庫攔蓄的洪水按一定的流量要求排入河道,這就是水庫調蓄洪水、削減洪峰的原理。

  利用現有大中型骨干水利工程或新建上游水庫調蓄洪水,是保證下游城市安全度汛的最有效方法,同時還可將水庫攔蓄的水量用作農田灌溉、水力發電、養殖等,是個一舉多得的工程措施,應結合流域綜合治理規劃、本地社會經濟發展規劃和技術經濟可行性論證優先考慮。

  在一條江河干流沿線一般有多個水庫,這些水庫以串連的型式存在,同時某一級水庫還可能與其支流水庫相連,相對于江河干流來說,它們以并聯的方式運行,所有這些水庫共同組成一個水庫群(如下圖),

  為了在防訊期間使每個水庫科學合理地運行,應對串聯或并聯的每個水庫水位與每段江河的流量進行適時探測,利用現代信息技術對每個水庫的進、出水量進行智能控制,聯合調度,使水庫群發揮其最大的調蓄功能,盡可能使江河以平穩的流量宣泄,避免或減小洪峰,保證水庫下游城市的安全度汛。

  2.修建防洪堤

  在城市規劃區外圍建設防洪堤,防止外江洪水漫入規劃區,也是目前大多數江河沿岸城市的一種主要防洪措施。這種措施主要適用于城區部分或全部低于設計洪水頻率的洪水位,而又不能大面積提高規劃區地面設計標高的情況。對于呈組團布局的城市來說,每一組團的防洪堤設計防洪標準并不是固定不變的,應通過不同的防洪標準可減免的洪災損失與所需的防洪費用進行對比分析,并考慮堤段的服務人口、在整個城市中的社會經濟地位以及服務面積等因素綜合論證確定。

  防洪堤的斷面形式主要有斜坡式、直墻式以及直斜復合式三種。斜坡式占地較多,比較適合于土堤,有條件的城市可采用這種防洪堤,并植草護坡,實現河堤生態化。若城市用地有限,可采用直墻式防洪堤,但這種防洪堤缺乏親水性,景觀單一,因此可根據用地布局及城市景觀的需要,在不同的堤段使用不同的斷面形式,如濱江公園及其周圍采用生態河堤,居住及商貿區采用直墻式河堤。

  3.整治河道

  如果下游河段行洪不暢,就會致使上游河段雍水,抬高洪水位,整治河道的目的是為了水流順暢,增大流速,使江河的行洪能力得到提高,降低洪水位。河道整治主要包括以下三項內容:

 。1)清障:即清理河道行洪斷面上的淤積物、樹木、建(構)筑物、阻水橋墩等;

 。2)疏浚和擴大行洪斷面:沿水流方向加寬改造瓶頸處的河床、清除兩岸局部凸起的坡腳、加深擴寬河道,增加行洪流量。

 。3)截彎取直:在地形條件允許的情況下,將“S”形、“Ω”形河道改造成“一”字形河道,以減小流程長度,增大水力坡度,提高行洪能力。

  4.小流域綜合治理

  山區、丘陵農村應以水利建設為重點,堅持“改土、改水、興林、建園、修路、辦電”綜合治理的原則,大力提倡新建小水庫、山堰塘或蓄水池,這不僅有利于農村抗旱、水土保持,對江河洪峰流量也有一定的消減作用。

  植樹植草,封山育林不僅有利于改善氣候環境,維護生態平衡,還有利于保持水土、涵養水源,通過土壤和植物根系對大氣降水的充分吸收,將地表直接徑流入江河的水量控制在最低的限度,使洪水總量得以減少。通過流域內小環境的形成和氣候的改善,既可減少流域內滑坡、泥石流等地質災害,還可降低下游城市的洪水位,因此植樹造林不僅是利國利民的生態環境工程,同時也是下游流域內最有效的防洪工程之一。

  二.城市排水排澇

  城市排水(指雨水)和城市排澇是兩個相互聯系的不同概念。城市排水泛指城市規劃區內雨水及周邊小范圍山洪等雨水排除;城市排澇特指地勢平坦的低洼地區,由于排水不暢或外江水位高于規劃區,區內雨水不能正常排除時需采取的工程措施。城市排水排澇規劃的目的就是要使規劃區內的大氣降水和流入規劃區的山洪迅速排出規劃區,避免城市受淹、地面積水、地下水位升高、建筑物沉陷開裂、地面濕陷坍塌等現象。城區排水常見的兩種情況及解決方案如下:

  1.周邊無山洪的城區雨水工程規劃,根據地形坡度大小主要有兩種排水方案:

 。1)規劃區地形如果較周邊高,或者規劃區呈單面緩坡狀,將十分有利于城區雨水排除。為了保證城市用地的完整性,雨水管渠一般沿規劃道路布置。根據規劃的地形整治,將整個雨水系統劃分為若干個排水區域,每個區域即為一個獨立的管系,其干管應與受納水體呈正交布置,使各管系以最短的距離排入水體,節省工程造價。

 。2)當城市地形向受納水體方向傾斜坡度較大,為避免排水干管大坡大流速而造成嚴重的管道沖刷,應沿等高線平行方向劃分排水區域,使各管系的干管沿等高線方向布置,并在數條干管的末端敷設一條與等高線正交的主干管,主干管上設置跌水井以降低沿線流速。

  至于雨水管系的水力計算,在《給水排水設計手冊》和多種教科書中已有詳細介紹,且筆者已編制有方便適用的工程規劃設計電算程序,此不贅述。

  2. 規劃區周邊有山洪的排水方案

  當規劃區上游有流域面積數平方公里的山洪時,有條件者應將山洪改道,避免流經規劃區,因為山洪流經規劃區時,將對規劃區產生現實的或潛在的危害,輕者增加河道維護費用,重者造成洪水滯留或淹沒,甚至將泥石流災害帶入城市。如實在不行,也可將山洪引流經規劃區邊緣通過。

  當規劃區外圍的山洪不可避免地要從規劃區穿過時,應盡量利用原有河道,以減少不必要的工程量。若需改道則應盡量使河道與受納水體正交,這樣及節省投資,又可減輕山洪的潛在危害。穿越城區的河道需結合城區雨水排除進行斷面設計,同時進行河道整治,如清障、穩定河床、加固岸坡。

  3.城市排澇

  在平原或低洼地區,如因受納水體水位高于規劃區或因區內雨水系統自身排水不暢,將導致規劃區長期積水,產生澇漬災害,并可能引起規劃區建筑物沉陷,危及城市安全,因此需采取排澇措施。當澇漬區積水無法通過重力流排入受納水體時,最有效也是最直接而迅速解決辦法就是建設排澇泵站。但是排澇泵站投資大、維護費用高、利用率低,除非迫不得已,否則盡可能避免設排澇泵站,為了最大限度地降低排澇泵站規模,規劃應遵循以下原則:

 。1)有條件將雨水通過重力流排入江河的所有地段或片區,在其低處設置截洪溝,均以自流方式排放;

 。2)充分利用規劃區內的容泄區(如公園水體、湖泊、坑塘和洼地等)的調節功能調蓄流量,以降低排澇泵站的設計流量。

  三.最不利條件下的城市排水方案

  最不利條件是指汛期時外江洪水位高于城市規劃區,而同時規劃區及其周圍又出現暴雨,山洪進入規劃區的情況。對于周圍屬于山地的沿江城市來說,這種情況是比較普遍的。在這種情況下,沿江低洼地帶往往形成澇災,在城市總體規劃和詳細規劃編制過程中,規劃設計人員的須引起高度重視,經過較長時間的工作實踐,筆者提出如下解決方案與各位同仁商權:

  1.按規劃的設防標準建設防洪堤,防止外江河水對規劃區造成威脅。根據規劃區建設時序的安排及經濟承受能力,防洪堤的建設可按近遠期分步實施,比如遠期50年一遇的設防標準,近期可按20年一遇標準實施,遠期按50年一遇標準改造,當然如條件許可能實現一步到位是最為理想而一勞永逸的方案。

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