深圳市水务规划设计院股份有限公司 518000
摘要：在中国快速城市化的过程中，出现了城市功能不协调等问题。特别是近年来国内外媒体经常报道的城市洪水问题非常严重。一旦城市面临洪水，整个城市几乎陷入瘫痪，严重影响国民经济的可持续稳定发展，严重威胁着人民的正常工作、生活、生命和财产安全。在国际大都市的帮助下，即使在暴雨，城市交通的情况下，居民的工作和生活也不会受到太大影响。可以看出，中国城市管理和防洪系统存在明显的弊端。政府领导，各业专家，学科领导和群众必须紧急相互关注，采取措施积极回应。这是当前中国城市建设管理的必要工作。
关键词:海绵城市；建设整治思路；防洪排涝系统
前言
布吉街道地处深圳市中部、龙岗区西南部，其东临南湾街道，西邻坂田街道，南接罗湖区，北与平湖街道、龙华新区毗邻，是粤东、闽、赣等地进出深圳经济特区的咽喉地带，有着独特的地理位置优势。布吉街道将建设成为深圳原经济特区边缘以新型工业和第三产业为主导的经济繁荣、社会进步、环境优良、具有较高水准的现代化城镇，并使其逐渐成为深圳市中部发展轴重要的交通枢纽、高新技术生产基地和龙岗区的主要经济中心城镇。因此布吉河干流（龙岗段）以及其上游的水径水、塘径水、大芬水支流不仅担负着布吉片区的防洪重任，其水环境也直接影响城区的整体形象和投资环境。
一、城市防洪排涝综合整治思路
5月20日，布吉降雨量最大1小时为78mm，相当于10年一遇洪水，粤宝路桥达到20.30m，牛岭吓达到26.5m，现状10年一遇洪水水位达到100年一遇规划设计水位。根据现场调查及水文水利计算分析，布吉河干流水位顶托主要原因为下游海关箱涵未按规划要求建设到位，且布吉海关及布吉农批段箱涵因截污及补水管建设挤占行洪断面。支流水径水德兴城暗涵出口高程仅25.76m，受箱涵水位顶托影响，整段箱涵也为有压出流状态。由于布吉河原设计标准仅为50年一遇，最新防洪潮规划将其防洪标准提高到100年一遇，防洪标准的提高导致海关箱涵段及水径水德兴城段防洪排涝能力不足问题尤为突出。设计提出“立足河道行洪达标，统筹城市更新条件下雨水系统的构建，实现城市排水及防洪治涝达标”的基础上，项目组重新审视并系统分析布吉河防洪排涝存在的问题，提出“两种策略、三个方案”的综合整治思路，系统解决流域洪涝问题。
策略一：基于河道蓝线范围内城市更新，以河流治理促进城市空间形态再塑的理想方案，即全河段系统拓宽方案（方案一）；策略二：基于蓝线范围内征拆难实际，按空间均衡里面统筹治河排水的现实方案。在此基础上，以“全流域、系统性、整体性”的治理理念，针对罗湖段分洪方案，提出两个方案，即是罗湖分洪+龙岗局部拓宽方案（方案二）、罗湖龙岗系统分洪方案（方案三）。“两种策略、三个方案”的综合整治均能有效解决由于河道水位顶托导致的内涝问题，但为了彻底根治流域内内涝问题，还需同步推进管网提标、生态调蓄、旧改区海绵城市建设等配套综合措施系统解决片区管网不完善、区域开发下垫面改变缩短汇流时间增大排水量等问题。
1.1雨水管网提标改造
片区内现状雨水管网已建长度为81.42km，设计标准为1年一遇占84%，1~3年一遇占16%，均低于《深圳市排水（雨水）防涝综合规划》的管网要求，根据规划要求，片区内雨水管网规划设计标准为3~5年，规划管网长度158.33km，现有管网建成率为51%，规划改扩建雨水管渠76.91km，雨水管网提标改造工程不纳入本次综合整治工程中。详见图1-1片区雨水管网规划情况。
图1-1片区雨水管网规划情况
1.2生态控制区雨洪调蓄
龙岗段河道治理流域面积为26.93km2，生态控制线控制面积为9.75km2（含水库集水区2.68km2），生态控制区占流域面积的36%。流域内水库主要为三联水库、鸡公坑水库、人工湖水库及上水径水库，其中上水径水库已填埋，水库调蓄工程可调减下泄洪峰42m3/s，详见表1水库调蓄消减洪峰值表。建议政府部门应严禁上游水库区开发，保留水库的雨洪调蓄功能。
图1-3城市旧改区斑块
①旧改区斑块建设
根据法定图则，片区内规划城市更新单位为上水径片区、下水径片区、三联片区、大芬油画村片区等，城市更新面积较大。其中已落实旧改区域共4块，占地面积为58.0ha，其中，海心汇福园片区占地面积为1.2ha、三联片区占地面积为36.2ha、南门墩片区占地面积为13.2ha，及木棉湾片区占地面积为7.4ha。在旧改区设计、建设过程中，应按照海绵城市建设模式，构建雨水花园、绿色屋顶、滞蓄洪区、调蓄池等设施，减少区间排水对河道行洪的冲击。旧改区海绵建设要求年径流总量控制目标为60~85%；径流峰值控制目标：径流系数由0.7以上降低到0.6以下；径流污染控制目标SS总量去除率40~60%。旧改区海绵构建建议结合城市更新开发统一建设，并按照海绵城市规划要求严格控制。
②调蓄池建设
根据“5.20”暴雨降雨过程分析，吉华路和中心路内涝积水总量达2万m3。水径水德兴城箱涵现状安全泄流量仅187m3/s，50年一遇设计洪水为231.1m3/s。如仅解决吉华路内涝点积水，需建设2万m3的雨水调蓄池，但如需系统解决内涝点排水及德兴城箱涵防洪安全，则需建设44万m3的巨型雨水调蓄池。根据区域法定图则分析，水径片区无规划雨水调蓄设施用地，仅现状采石场为规划林地，林地面积为0.52km2，但现状采石场地面标高平均为100m，按系统方案，需将山体挖平建设44万m3的调蓄池，实施代价巨大。故通过集中调蓄解决吉华路内涝及水径水防洪问题不具有用地可行性及实际可操作性，需考虑分散调蓄方案。根据区域法定图则分析，水径片区现状可利用学校及绿地共8块，占地面积5.2ha，规划可利用学校及绿地共20块，占地面积21.1ha。基于片区内城市更新与河道综合整治工程的时间不匹配，实施沟通协调难度较大，建议分散调蓄工程结合旧城区改造实施。
二、防洪排涝工程建设方案分析
根据“两种策略、三个方案”的综合整治思路，对布吉河流域防洪排涝进行系统分析。根据布吉河干支流4条河流的现状防洪能力复核结果，以及现场对河道沿岸堤防情况的调查，确定本次防洪工程包括两个方面：一是对行洪断面不足的防洪瓶颈段进行整治，包括干流海关箱涵段（6+120~6+580）0.46km、可域酒店下游段（8+547~8+707）0.16km、水径水海心汇福园段（S1+425~S2+305）0.88km河段、水径水恒通工业园段（S4+340~S4+740）0.40km、塘径水富民城段（T0+921~T1+301）0.38km、塘径水三联片区段（T1+301~T2+441）1.14km、大芬水木棉湾段（D0+536~D1+396）0.68km和大芬油画村（D1+640~D2+260）0.62km河段，合计治理河长4.72km；二是对干支流上现状无堤防或堤防质量差、有破损等存在安全隐患的河段进行岸坡加固改造，两岸治理堤防长度1.38km。另外，对于塘径水中游三联片区的洼地排涝问题，由于此片区已明确进行城市更新，因此排涝问题由城市更新抬高场平解决，本项目中仅提出塘径水河道防洪改造方案。
2.1全河段系统拓宽（方案一）
以河道蓝线为依据，对沿河低矮及临时建筑、箱涵覆盖段进行系统拆除，通过河道岸线的系统梳理，打造流动的城市风景线，助力区域新发展。干支流拓宽方案如下：
（1）布吉河干流：
①粤宝路～湖南路段(8+005～8+367)：该段防洪满足，局部增设景观节点。②湖南路段～可域酒店段（8+367～8+761）：其中原防洪不满足段（8+547～8+707，共160m）从现状河宽24.8m拓宽至38.8m后，该段结合河岸空间拓展滨水绿地空间，打造城市休闲滨水文化。涉及收回国有已出让地块4300m2。③可域酒店～深圳东站段（8+761～9+200）：保留现状暗涵。④深圳东站～牛岭吓段（9+200～9+777）：其中原防洪不满足段（9+337～9+777，共440m）结合铁东路建设，从现状河宽15m拓宽至20m后，深圳东站～牛岭吓段改造现状直立驳岸型式，以跌差瀑布、挑台驳岸及退台驳岸的组合，营造开敞的河岸空间。左岸涉及铁东路扩建，右岸涉及广深铁路集团。
（2）水径水
①德兴箱涵段（S0+000～S1+425)：保留现状暗涵；②海心汇福园（S1+425～S2+305)：共880m，现状河宽7～8m，该段主河槽拓宽至13m，结合两岸空间对河道退台驳岸、微地形塑造、拓展滨水商业街等系统改造，打造绿色水径。防洪工程涉及拆迁7596m2，景观提升涉及拆迁4890m2。③海心汇福园～恒通工业区（S2+305～S4+340)：保持现状河宽，左岸通过挑台驳岸方式贯通3号绿廊，右岸整体景观绿化，与绿色水径相呼应。④恒通工业区～国防教育基地（S4+340～S4+960）：其中恒通工业区原防洪不足段（S4+340～S4+740，共400m）从现状河宽6～8m拓宽至9.5m，该段（S4+340～S4+960）通过绿道建设、客家文化墙等措施，串联3号绿廊。涉及拆迁2217m2。
（3）塘径水
①河口段（T0+000～T0+921):保持现状河宽，整体进行河岸梳理，结合规划铁东路建设及新建挡墙增设巡河路。②富民城（T0+921～T1+301)：原防洪不足段，共380m，现状河宽4～8m拓宽至9～11m；左岸结合规划绿地打造多功能湖泊湿地。防洪工程涉及拆迁4870m2，景观提升涉及拆迁9630m2。穿铁路涵拓宽涉及广铁集团协调。③三联片区段（T1+301～T2+441)：已纳入城市旧改范围，规划已落实。④上游段(T2+441～T4+000)：利用两岸空间进行断面重塑，采用退台处理、微地形塑造等方式，结合广深铁路，打造开放、动态绚丽的滨河视野，形成展示深圳生态文明建设的城市窗口。
（4）大芬水
①河口暗涵段（D0+000～D0+442)：保留现状暗涵。②木棉湾段（D0+442～D1+640)：其中防洪不足段（D0+536～D1+396，共680m)盖板涵打开、拓宽至22m，该段结合大芬浓厚文化底蕴，打造艺术大芬。涉及拆迁16738m2。③大芬油画村（D1+640～D2+260)：现状防洪不足，宽度4.5～5.6m拓宽至7m，采用双层河道的理念并退台处理，增强亲水特征，打造艺术水岸。
基于河道拓宽对干支流空间进行高标准打造，按一河一景的定位，布吉河干流结合补水重点打造以水景观为主题的城市客厅；水径水按照河流水系连接山城人居湖和三号绿廊的要求，结合绿道的建设打造绿色水径滨河绿廊；塘径水针对河流和铁路平行的特点，打造列车上的流动城市窗口；大芬水结合浓郁的油画村艺术氛围，通过文化滨水廊道构建，突出艺术水岸的特质。为保障上述效果，在确保防洪安全同时，本项目还提出相应的水质保障措施，一是基于已建污水干支管网系统构建沿河完善截污工程体系，对不具备就近接驳条件河段，分段埋设沿河截污管相对集中收集再就近转输进截污干管；二是实施生态补水，通过布吉污水厂尾水回用、上游小水库间歇性基流回补确保河道实现溪水长流。
2.2罗湖分洪+龙岗局部拓宽（方案二）
针对布吉海关段箱涵瓶颈段因涉及1.16万m2农民房拆迁、历经20年未能实施的情况，上层次规划提出实施分洪，本项目结合地铁3号、草埔污水处理厂补水线路交叉分析，将分洪通道调整至布吉河右岸（草埔铁路桥～笋岗滞洪区），洞径8m，长4km。基于上述分洪边界，龙岗段仅对防洪瓶颈段实施拆迁拓宽：
（1）布吉河干流：百鸽路至可域酒店暗涵段（8+547～8+707）长160m由现状24.8m拓宽至38.8m；深圳东站至牛岭吓段（9+337～9+777）长440m由现状15m拓宽至20m，河道平均挖深1.8m。（2）水径水：海心汇福园段（S1+425～S2+305）长880m，现状河宽7～8m，拓宽至13m，涉及拆迁量7596m2。恒通工业区段(S4+340～S4+740)长400m，现状河宽6～8m，拓宽至9.5m，涉及拆迁量2217m2。（3）塘径水：富民城段(T0+921～T1+301)长380m，现状河宽4～8m，拓宽至9～11m，涉及拆迁量4870m2。（4）大芬水：木棉湾段(D0+536～D1+396)长860m，现状河道宽度为4～6m，拓宽至22m，本段涉及拆迁量16738m2，需与城市更新结合；大芬油画村(D1+640～D2+260）长620m，现状河道宽度为4.5m，拓宽至10m（双层河道）。
2.3罗湖龙岗系统分洪（方案三）
鉴于布吉河深圳东站段和铁东路交叉、塘径水穿铁路涵拓宽、大芬水木棉湾段受旧改制约等协调问题难，且水径水海心汇福园段、木棉湾段等征拆量大实施难，提出通过分洪减少征地拆迁的设想：
（1）布吉河干流及水径水：从水官高速至笋岗滞洪区新建分洪隧洞，总长8km，洞径6～8m。在此基础上布吉河干流百鸽路至可域酒店段（8+547～8+707）长160m由现状24.8m拓宽至38.8m；深圳东站至牛岭吓段（9+337～9+777）长440m，河道平均挖深1.8m。水径水海心汇福园段（S1+425～S2+305）长880m，保持现状河道宽度，仅对现状浆砌石挡墙进行加固；恒通工业区段(S4+340～S4+740)长400m，现状河宽6～8m，拓宽至9.5m，涉及拆迁量2217m2。（2）塘径水：沿铁路东侧布置分洪隧洞，长0.8km，洞径5.5m。在分洪基础上，富民城段(T0+921～T1+301)保持现状河道宽度，对现状堤岸进行加固。（3）大芬水：沿龙岗大道辅道布置分洪箱涵，长1.2km，尺寸5×4m。木棉湾段(D0+536～D1+396)长860m，仅对现状存在安全隐患的盖板涵进行加固；大芬油画村(D1+640～D2+260）长620m，现状河道宽度为4.5m，拓宽至10m（双层河道）。
方案二和方案三水质改善思路及措施同方案一，由于大范围减少了征地拆迁，此两种方案受征拆制约，生态景观方面仅能重点保障布吉河干流城市客厅白鸽路～可域酒店段（长214m）和深圳东站段（长355m）、海心汇福园段（长345m）、大芬水布沙路-分流支渠段（长605m）等三河四点的效果。
2.4方案比选
三种方案下的工程特性见表2-4。
三、分洪防洪影响分析
3.1系统分洪总布局
经线路综合比选分析，分洪隧洞起点为水径水支流水官高速与吉华路交叉口，终点为泥岗桥下游河道，长度为8.0km。起点上游集雨面积4.16km2，流量117.9m3/s；沿线接入蕉坑水、莲花水、大小坑水等支流，在笋岗滞洪区处接入下游布吉河。
3.2分洪前后洪水分析
规划工程实施后，对布吉河支流水径水影响较大，1%的洪水从260.2m3/s降低到了172.9m3/s，大大减轻了水径水下游的防洪压力；对于布吉河干流，农贸市场以上1%设计洪水减少了78.5m3/s，海关箱涵入口处减少了101.2m3/s，大大减轻了草铺箱涵的过流压力。
3.3水面线计算
基于分洪边界下，结合布吉河综合整治，对布吉河干流整治前后的水面线进行复核。
根据“5.20”实测水位站实测数据及现场水痕调查，草埔站最高水位为14.14m，粤宝路桥最高水位为20.8m，牛岭吓最高水位为26.50m，率定现状河道糙率，明渠段糙率为0.030，暗涵段糙率为0.020。
各工况水面线计算结果见表3-3，综合分析如下：
①防洪标准P=1%治理前后
治理前：布吉海关段箱涵水面线高程为17.70~20.09m，箱涵为有压出流，壅水高度0.57~1.31m，导致海关箱涵进口~粤宝路桥段均不满足P=1%防洪标准，设计洪水位比现状堤防高0.37~1.52m。
分洪后：采用分洪方案，泥岗桥至牛岭吓段河道水面线下降0.5~0.8m，河长4904m。海关箱涵段为无压流，箱涵净空为0.1~0.3m，对上游水位无顶托，上游河段防洪满足P=1%防洪标准。
3.4分洪对泥岗桥下游影响分析
隧洞出口和布吉河干流交汇处规划后1%一遇的设计洪水增加9.2m3/s，占原设计洪水的1.5%，经洪湖滞洪区调洪计算后，最高水位仍为原设计的11.31m，因此规划工程建成后，对汇合口下游防洪不产生影响。
四、城市分洪工程影响及效益分析
系统分洪总布局：经线路综合比选分析，分洪隧洞起点为水径水支流水官高速与吉华路交叉口，终点为泥岗桥下游河道，长度为8.0km。起点上游集雨面积4.16km2，流量117.9m3/s；沿线接入蕉坑水、莲花水、大小坑水等支流，在笋岗滞洪区处接入下游布吉河。分洪前后洪水分析
规划工程实施后，对布吉河支流水径水影响较大，1%的洪水从260.2m3/s降低到了172.9m3/s，大大减轻了水径水下游的防洪压力；对于布吉河干流，农贸市场以上1%设计洪水减少了78.5m3/s，海关箱涵入口处减少了101.2m3/s，大大减轻了草铺箱涵的过流压力。
基于分洪边界下，结合布吉河综合整治，对布吉河干流整治前后的水面线进行复核。根据“5.20”实测水位站实测数据及现场水痕调查，草埔站最高水位为14.14m，粤宝路桥最高水位为20.8m，牛岭吓最高水位为26.50m，率定现状河道糙率，明渠段糙率为0.030，暗涵段糙率为0.020。隧洞出口和布吉河干流交汇处规划后1%一遇的设计洪水增加9.2m3/s，占原设计洪水的1.5%，经洪湖滞洪区调洪计算后，最高水位仍为原设计的11.31m，因此规划工程建成后，对汇合口下游防洪不产生影响。
4.1布吉河罗湖段
规划工程实施后，海关箱涵入口处减少了101.2m3/s，大大减轻了草铺箱涵的过流压力。P=1%，水位降低0.25~0.76m。使海关箱涵段由不满足P=2%防洪标准提高到P=1%防洪标准。规划工程实施后，避免了海关箱涵段3孔箱涵拓宽至4孔箱涵导致的吓屋村段16600m2房屋拆迁，经济效益明显。此外大小坑水和清水河支流，结合分洪后可自动提高到P=2%的防洪标准，增大了区间排水能力。
4.2布吉河龙岗段
规划工程实施后，水径水支流1%的洪峰流量减少87.3m3/s，布吉河干流农贸市场以上1%设计洪水减少了78.5m3/s。P=2%防洪标准下，对水径水德兴城箱涵出口段，分洪方案降低了河道水位0.5m，结合干流拓宽挖深，箱涵出口水位低于顶板高程，解决了水径片区排水问题。同时由于下游河道水位降低，减少了海心汇福园至水径加油站段涉及9500m2的拆迁量。此外蕉坑水和莲花水，结合分洪P=2%的洪峰流量各减少30.6、13.9m3/s，有利于片区排水。
4.3与市政道路结合
为了解决布吉片区防洪排涝及道路拥堵问题，分洪隧洞与市政道路结合，兼顾防洪排涝与市政道路，参照马来西亚精明隧洞，分洪隧洞集排水系统与道路系统结合，解决布吉片区洪涝灾害和减轻交通堵塞的问题。
4.4解放旱季基流
分洪通道截流服务范围内山洪面积约10.4km2，可剥离旱季基流100万m3/年，减少布吉污水处理厂基流处理费用约100万元/年。
五、城市防洪排涝工程能力
5.1起推水位
根据《深圳市防洪潮规划修编及河道整治规划—河道整治规划报告（2014~2020）》，布吉河干流泥岗桥位置P=1%设计洪水位为11.30m，作为干流河道水面线计算的起推水位；布吉河干流龙岗大道及牛岭吓汇合口P=2%设计洪水位分别为22.76m、27.28m，分别作为大芬水及水径水、塘径水水面线计算的起推水位。
5.2糙率选取
同§4.5.3章节，明渠段糙率为0.030，暗涵段糙率为0.020。
5.3堤顶高程及安全超高
根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013），布吉河干流防洪标准为100年一遇，堤防工程级别为1级，其三条支流防洪标准为50年一遇，堤防工程级别为2级。按照允许越浪，干流堤顶安全加高值为0.5m，支流堤顶安全加高值为0.4m。风浪爬高和风壅高度根据规范附录C计算，结果分别为干流取0.3m、支流取0.2m。则布吉河干、支流堤顶高程超高应分别为高于设计洪水位0.8m和0.6m。
5.4计算断面
布吉河干流及支流河道现状断面采用2014实测断面资料。本次可研采用MIKE11模型中的水动力学模型(HDmodel)计算布吉河干支流的水面线。MIKE11是一个基于丹麦水力研究所著名的SYSTEM11，用于模拟任何河流流量、水位、泥沙输送的软件系统。MIKE11功能较为齐全，包括多种模型。主要有：水动力学模型(HDmodel)、对流扩散及粘性输沙模型、非粘性沙传导模型、NAM降雨径流模型(NAMmodel)、单位线模型、洪水实时预报模型(FF)、地理信息系统。
MIKE11计算模型是有关非稳态流动的数学模拟程序，其理论基础是圣维南方程，这也是模型反映有关物理定律的微分方程：
对此微分方程进行线性化的有限差分格式，求解线性方程的算法。模型基于均质流体、一维流态、静水压力分布等假定，以及连续性方程（质量守恒定律）、动量方程（牛顿第二定律）。
沿河涉及到的桥梁及跌水在模式设置中已考虑设置，不再赘述。
5.5计算结果
根据以上边界条件及计算方法，对布吉河支流3条河道的现状防洪能力进行复核，现状水面线复核结果见表5-5。
结束语
布吉河龙岗段综合整治工程建设边界复杂，项目建设涉及征地拆迁、城市更新、法定图则、交通疏解等，需加强与规划国土、街道办、城市更新办、交通管理局等部门的沟通，争取相关部门的支持和落实，确保方案得以落地。针对片区雨污分流滞后的现状，以实现沿河截污管网全覆盖为目标优化污水布局，但为确保流域治理的最终效果，应同步推进区域的雨污分流工作；同时对覆盖河段顶部开孔排污行为，应加强水务执法要求整改落实。片区水系暗涵率较高，为确保防洪排涝安全，建议督促日常管养单位加强河道淤积定期清理维护。
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论文作者:于锐锋
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/1
标签：布吉论文; 河道论文; 干流论文; 现状论文; 水位论文; 方案论文; 片区论文; 《防护工程》2019年第6期论文;