沿海城市雨水系統改造規劃對策研究—以深圳市南山區為例

引言南山區位于深圳特區的西部，東臨深圳灣，西瀕珠江口，北靠羊臺山，南至大鏟島和內伶仃島，與香港元朗隔海相望，全區總面積151km2。目前擁有長約40km海岸線，為深圳擁有海岸線最長的城區，是典型的濱海城區。經過多年的發展，南山區已成為深圳市最重要的港口基地、高新技術產業基地、教育基地、旅游區，并擁有相對特區其它轄區較多的城市用地儲備，對深圳經濟的可持續發展起著舉足輕重的作用。 　　然而，南山區日益被污染的水環境和年年發生的內澇嚴重阻礙著城區乃至整個特區的發展。據不完全統計，沿岸約有6.37萬m3/d的污水未經處理便區內唯一一條河流———大沙河，約占大沙河旱季流量80%，導致該河嚴重污染，水質超過內陸V類地表水水質標準。自1997年以來南山區受洪澇災害直接經濟損失為：1997年3500萬元，死亡2人，受傷2人；1998年1100萬元；1999年3800萬元；2000年“4.14”暴雨受損3500萬元，死亡8人，受傷3人。造成以上水災的洪水頻率多為5年至20年一遇的洪峰，只有2000年4月14日發生的洪水是深圳市8年實測資料中發生的最大洪水，當時24小時內降雨達331毫米，以致造成了嚴重的經濟損 失和人員傷亡。 　　1現狀雨水系統存在問題及分析歷經數月的調研，我們掌握了南山區現狀雨水系統的第一手資料，找出了目前雨水系統存在的問題及產生癥結的原因。 　　1.1雨水系統現狀南山區北高南低,北靠羊臺山，南瀕臨蛇口港及深圳灣，整個城區排水自然條件較好。區內的河流僅有大沙河一條，屬海灣水系，集水面積90.69km2，河長18.0km，自北向南穿過南山城區再注入深圳灣，為南山區主要泄洪通道，也是南山區北部、中部及東部城區最終城市排水咽喉。流域面積小于10km2大于1km2的主要小溪流有金雞干渠、鄭寶坑渠、桂廟路干渠等3條，均屬珠江口水系，西南橫穿城區下注珠江口的前海。這三條干渠為南山區西部城區主要城市排水要道。現狀河道防洪標準皆為100年一遇。 　　由于靠近海灣，前、后海地區及蛇口片區、赤灣與媽灣的城市排水主要由管渠收集后分段就近排入后海及蛇口港。 　　南山區的排水系統經過多年的規劃建設，已形成了以麒麟路———南油大道———大小南山為雨水分水嶺的幾大較完善的排水系統：深圳灣排水系統、前海排水系統及港灣排水系統。每個系統均有自己獨立的排水管網，一般地面雨水由小區管網收集后通過市政道路雨水系統排入河道或直接排海。在具有較完善排水系統的表面下，每逢暴雨，仍有部分城區面臨著受淹的困擾，而且原本清潔秀麗的大沙河和整個海岸線等水體都遭到不同程度的污染。 　　1.2存在的主要問題目前南山區雨水系統主要存在城區經常發生洪澇災害和雨污合流、混流兩大類問題，主要表現在以下幾方面：（1）局部地勢低洼的城區長久以來一直受到潮洪威脅形成內澇。目前南山區內澇區主要集中在沙河片區、白石洲地區、南頭檢查站、南頭舊村、南油舊村及工業區、蛇口片區局部地段。 　　（2）部分地區在開發建設初期沒有充分考慮防洪問題，存在一定洪水災害的隱患。如龍珠個別舊村、蛇口西片區。 　　（3）部分地區雨水系統極不完善且雨污合流或混流嚴重，合流廢水排入河道或近海，嚴重地破壞了城區的生態水環境。目前存在雨污合流現象的地區主要分布在舊村和老工業區。 　　（4）部分地區雨水串接到污水管，加重了污水廠運行負荷。這種現象為分散點狀況，并沒有集中在某一片，但每片區都或多或少存在有這種問題。 　　1.3原因分析城區內澇及作為受水體的河道與近海受污染的原因有其自身地形特點的因素，也有雨水系統規劃設計原因。 　　（1）部分地區地勢低洼，極易發生內澇某些地區地勢低洼，通常比四周市政道路路面低1m左右，導致區內低洼地段每逢2～5年一遇的雨洪時便不能自排接入市政雨水系統，極易形成雨洪倒灌。如位于城區中西部的南頭、南油片區部分地面標高低于深圳灣5年、100年一遇的潮水位2.32m和2.79m，個別舊村局部地方地面高程甚至還低于2年一遇的潮水位2.08m。而大沙河沿岸區域部分地面標高也低于現狀大沙河入海口處50年、100年一遇的洪水位3.0m和3.5m。 　　（2）原設計的潮水位標準偏低原來城區雨水管道的規劃設計是以0.99m多年平均高潮位作為管道計算的出海口標高，這一數據小于一年一遇的潮水位1.82m。當外水洪、潮水位大于0.99m時，排水干渠受洪、潮水位頂托，抬高了水位線，導致上游地面積水。同時部分排水管渠設計沒將地形特點和洪潮水位結合考慮，雖符合城市排水標準，但由于管徑偏小，水力坡降遠大于地面坡降，抬高了管渠水位線，導致上游受淹。 　　（3）部分現狀排水管渠斷面偏小，尤其是低洼地段部分管渠設計未能達到城市排水標準。 　　如地處大沙河流域的沙河白石洲地區，局部地勢低洼，承擔著上游塘朗山部分排洪，現狀排洪渠總排水能力為35.5m3/s，小于片區暴雨重現期P=1年的洪峰流量49.9m3/s，更達不到20年一遇和50年一遇的洪峰流量57.6m3/s和73.1m3/s。 　　（4）在城市飛速建設過程中，破壞了原有的雨水排放系統城市建設中人為的填溝占道，破壞了原有的雨水排放系統。 　　一些老區改造后，下游管渠沒有及時配套修建。同時城市發展使植被減少，不透水地面增加，造成徑流量的增加，雨水管渠個別地方因此成為排水瓶頸，致使雨水排水不暢。 　　（5）區內舊村和老工業區排水系統不完備由于歷史遺留等原因，南山區的所有自然村和部分老工業區排水體制均采用雨污合流，沒有嚴格意義上的排水系統，大部分雨污廢水通過道路邊溝排放。雨水管渠容易被各種垃圾淤積堵塞，而清淤工作又不及時，人為減小了管渠的過水斷面，導致一下雨地面就積水。 　　（6）建設初期缺乏統一的規劃由于區內華僑城、蛇口工業區及南油工業區等工業區早期擁有較大的規劃建設自主權，導致南山區城市及其配套設施建設各自為政，雨水系統在總體上不協調。 　　2雨水系統改造規劃對策通過對目前南山區雨水系統存在的各種問題產生的原因進行分析，擬訂合理的工程措施與解決問題對策。 　　2.1原則（1）在整治河道的基礎上完善城市排水設施，提高城市排澇、排洪能力，逐步消除市區的雨澇災害；（2）選擇合理的排水、排洪、防潮方案。用最經濟的手段充分利用地形，結合城市防洪標準，嚴格遵守高水高排，低水低排，分散就近排入受水體；（3）在經濟、合理、可行的前提下，城區的雨水排放盡量采取“平時自排為主、汛期電排為輔”的方式合理布置排水管道和設施。 　　（4）整個城區雨水系統的改造規劃應結合城區的土地利用規劃，做到以近期為主，近遠期相結合，避免在短期內進行二次改造。 　　2.2設計標準根據南山區自然地形特點與社會經濟地位，確定城區雨水系統的設計標準。 　　（1）根據《深圳市城市總體規劃》規定：一般城區雨水管(渠)設計降雨重現期T取1年，低洼易澇城區T取采用2年，特別重要地段如鐵路、橋梁T采用5年。 　　（2）雨水地表綜合徑流系數Ψ老城區取0.6～0.65，新區取0.7。 　　（3）設計降雨歷時t取10～15min。 　　（4）排洪按照《深圳市城市總體規劃》確定：城區主要大型排洪道按100年一遇設計，如大沙河；已整治和已暗渠化的按50年一遇復核，達不到此標準，則按100年一遇標準改造。 　　（5）排澇采用10年一遇24小時雨水24小時排干的標準。 　　（6）洪潮遭遇按以下兩種情況組合，比較計算各干渠水力線。 　　第一種組合：設計頻率洪峰徑流與汛期平均高潮位遭遇。 　　第二種組合：設計頻率最高潮位與多年平均最大洪峰徑流遭遇。 　　（7）城區雨水管渠的水力計算，一般采用設計頻率暴雨量與平均高潮位0.99m遭遇，并用設計頻率暴雨量與汛期平均高潮位2.08m遭遇進行校核。對于抽排區泵站下游管渠水力計算,采用設計頻率暴雨量與5年一遇高潮位2.32m遭遇。 　　2.3具體對策（1）盡量利用已有的排水設施，局部增加現有管渠容量。對于成片現狀地勢低洼區（主要集中在舊村），由于集體改造代價太高，而且也不現實，建議近期設臨時泵站，同時對合流管渠進行截流改造。遠期在舊村改造的同時，逐步提高現狀地面標高，重新設置分流排水管渠。 　　（2）盡快完善管道建設，堅持排水管道與設施建設和交通道路建設同步進行。加強排水管理，健全管理機構，做好水土保持工作，及時進行管渠、河道清淤，保證雨水排放系統的暢通。 　　（3）城區雨水系統規劃應將城市排水、防澇、防潮統一考慮，鑒于南山區特殊地理位置，建議將以后規劃填海區的雨水管(渠)設計標準提升為重現期1.5年，低洼區提升為重現期3年。 　　（4）全區雨水系統應統一規劃，統籌考慮，統一標準。規劃要有系統性、綜合性和超前性。規劃市政配套設施用地時應考慮擴建、改建的可能，適當留有余地，避免出現類似目前鄭寶坑渠排水泵站選址困難的情況。 　　（5）考慮海床由于年年淤積，海底不斷上升，而且受海潮頂托的影響，對填海區做好地面豎向規劃，并盡可能地抬高雨水入海口標高。 　　3結論由于沿海城市有其地理的特殊性，其雨水工程的規劃改造也很有特色，通過深圳市南山區的雨水現狀分析，可得出如下結論： 　　（1）沿海城市普遍有地勢低洼，雨水干管（渠）極易受海潮頂托的地形特點，建議適當提高雨水管(渠)的設計標準。 　　（2）采取高水高排，低水低排；自排為主、抽排為輔；以近期為主，近遠期相結合等排澇原則，用最經濟可行的手段解決城市排水需求。 　　（3）考慮海床由于年年淤積，海底不斷上升，而且受海潮頂托的影響，對新區做好地面豎向規劃，并盡可能地抬高雨水入海口標高。在實際規劃設計中應因地制宜，充分吸收各地的先進經驗，有針對性地采取切實可行的措施，使沿海城市雨水規劃更趨于合理化。（作者單位：深圳市城市規劃設計研究院）