閔行區(qū)浦江中心鎮(zhèn)圩區(qū)蓄排水能力研究

肖咸忠 丁國川 徐貴泉

(上海市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 上海 200232)

1 引言

閔行區(qū)浦江鎮(zhèn)位于黃浦江東岸,與浦東新區(qū)、奉賢區(qū)接壤,是上海市 “一城九鎮(zhèn)”試點(diǎn)城鎮(zhèn)規(guī)劃中的一鎮(zhèn),也是上海全市 “1966”城鄉(xiāng)規(guī)劃體系中的一個(gè)新市鎮(zhèn)。到2020年基本建成具有獨(dú)特城市風(fēng)貌的新市鎮(zhèn),成為具有示范作用的科技城鎮(zhèn)、創(chuàng)新城鎮(zhèn)和特色風(fēng)貌城鎮(zhèn)。規(guī)劃功能為航天科技產(chǎn)業(yè)基地、國家級高科技生產(chǎn)研發(fā)基地、現(xiàn)代特色風(fēng)貌居住區(qū)。

浦江鎮(zhèn)中心鎮(zhèn)區(qū)是整個(gè)浦江鎮(zhèn)發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域,是現(xiàn)代特色風(fēng)貌展示區(qū),中心鎮(zhèn)區(qū)對原有的河網(wǎng)布局有較大的調(diào)整,對水質(zhì)、水位控制及景觀等要求較高,為此,浦江鎮(zhèn)水務(wù)專業(yè)規(guī)劃根據(jù)總體規(guī)劃要求,提出中心鎮(zhèn)建立相對獨(dú)立的圩區(qū),以確保中心鎮(zhèn)的水質(zhì)、景觀、安全可以達(dá)到與小區(qū)功能相適應(yīng)的環(huán)境要求。

隨著浦江鎮(zhèn)開發(fā)建設(shè)的深入,居民、企業(yè)大量入駐,對提高防汛能力的要求十分迫切,中心鎮(zhèn)圩區(qū)建設(shè)需要盡快上馬。為了使圩區(qū)排澇工程更加經(jīng)濟(jì)合理,有必要對規(guī)劃方案深入研究,分析河面率、泵站、水閘等配置對圩區(qū)蓄排水和最高水位的影響,為工程建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

2 研究思路及方法

以浦江鎮(zhèn)總體規(guī)劃為指導(dǎo),以保障浦江鎮(zhèn)防洪除澇安全為目標(biāo),按照浦江鎮(zhèn)規(guī)劃達(dá)到20年一遇的排澇標(biāo)準(zhǔn)要求,與區(qū)域控制性詳細(xì)規(guī)劃、城鎮(zhèn)雨水排水系統(tǒng)、綠化環(huán)保等規(guī)劃相協(xié)調(diào),堅(jiān)持人水和諧、蓄排兼顧、興利除害、綜合治理,應(yīng)用經(jīng)過持續(xù)率定驗(yàn)證的浦東大片河網(wǎng)一維水文水動力模型,科學(xué)計(jì)算、系統(tǒng)分析、優(yōu)化比選,深入研究影響浦江鎮(zhèn)中心鎮(zhèn)圩區(qū)蓄排水能力的主要影響因素即及其程度,選擇經(jīng)濟(jì)合理的排澇配置方案。

3 浦江中心鎮(zhèn)水系現(xiàn)狀與規(guī)劃分析

3.1 水系現(xiàn)狀

在浦江鎮(zhèn)開發(fā)之前,現(xiàn)狀大多為尚未開發(fā)的農(nóng)村地區(qū),主要由農(nóng)田、村莊、鄉(xiāng)間道路及河網(wǎng)水系組成,基本沒有雨水管網(wǎng)排水系統(tǒng),雨水排水以地面漫流形式入河。河網(wǎng)水系除少量骨干河道外,大量是規(guī)模小、密度高的村前宅河,經(jīng)統(tǒng)計(jì),規(guī)劃鎮(zhèn)區(qū)現(xiàn)狀河面率約6%左右。沿黃浦江除大治河西樞紐外,還建有周浦塘、友誼河、黎明河、中心河等多座套閘,這些套閘大多建于上世紀(jì)60、70年代,于上世紀(jì)90年代末、本世紀(jì)初進(jìn)行除險(xiǎn)加固。根據(jù)計(jì)算,現(xiàn)狀的排澇能力大約10年一遇。

3.2 規(guī)劃分析

3.2.1 圩區(qū)規(guī)劃成果

為滿足中心鎮(zhèn)區(qū)水質(zhì)、水位控制及景觀要求,浦江鎮(zhèn)水務(wù)專業(yè)規(guī)劃依據(jù)總體規(guī)劃,結(jié)合水系條件,將中心鎮(zhèn)區(qū)建成相對獨(dú)立的城市圩區(qū)。中心鎮(zhèn)圩區(qū)范圍為:西至黃浦江,北至老中心河,東至三魯河,南至沈莊塘,涵蓋浦江中心鎮(zhèn)區(qū)、發(fā)展備用地和漕河涇開發(fā)區(qū)浦江高科技園區(qū)部分區(qū)域,圩區(qū)匯水面積約為20.9km2,圩區(qū)內(nèi)河面率4.92%,規(guī)劃建設(shè)老周浦塘泵站、黎明河泵閘、友誼河泵閘,泵站總流量為48m3/s,詳見圖1。為了實(shí)現(xiàn)圩區(qū)與周邊水系的可分可合,在與圩外連通河道上布置若干座節(jié)制閘或涵閘。圩內(nèi)的規(guī)劃水位控制為:常水位2.5m～2.7m(上海吳淞高程,下同),除澇預(yù)降最低水位2.0m,圩內(nèi)最高水位3.2m。

圖1 中心鎮(zhèn)圩區(qū)水利規(guī)劃示意圖

3.2.2 水利工程建設(shè)情況

中心鎮(zhèn)圩區(qū)內(nèi)規(guī)劃工程中,已實(shí)施的河道長度約14km,河面積33萬m2,部分內(nèi)河節(jié)制工程也部分實(shí)施。鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)已開發(fā)地塊、已建設(shè)道路相應(yīng)的雨水排水系統(tǒng)均按照規(guī)劃方案同步實(shí)施。

3.2.3 需求分析

(1)排澇能力有待進(jìn)一步提高,以保障區(qū)域防汛安全。隨著區(qū)域開發(fā)建設(shè)的加快,對防汛排澇安全的要求不斷提高,但水利工程投資力度跟不上城市建設(shè)步伐,區(qū)域排澇不達(dá)標(biāo)。其次是建設(shè)打亂了原有水系,建設(shè)又不同步,導(dǎo)致排水不暢,內(nèi)河水位抬升,降低雨水系統(tǒng)排水效率,影響防汛安全。2005年 “麥莎”臺風(fēng)期間,內(nèi)河水位達(dá)到4.0m,近100家企業(yè)、約1000戶居民家進(jìn)水。

(2)排澇泵站需要加快建設(shè),以發(fā)揮水利綜合效益。鎮(zhèn)內(nèi)雖治理了部分水系,但與之配套的控制工程仍然是上世紀(jì)建造的老套閘,規(guī)模偏小,排澇能力受到抑制,無法充分發(fā)揮河、閘、泵的綜合效益。

(3)水資源調(diào)控能力有待增強(qiáng),以改善河道水質(zhì)?，F(xiàn)有老套閘規(guī)模較小,引排水能力有限,調(diào)引黃浦江水量相對較慢,影響調(diào)水效率,有待進(jìn)一步提高引排能力。

4 蓄排水能力研究

4.1 方案擬定

根據(jù)上海多年的治水經(jīng)驗(yàn),影響圩區(qū)蓄排水能力的主要因素有河面率、水閘及泵站規(guī)模配置等。結(jié)合浦江鎮(zhèn)的規(guī)劃成果和設(shè)計(jì)水文邊界條件,擬定如下方案來分析研究中心鎮(zhèn)圩區(qū)的蓄排水能力。

方案一:規(guī)劃方案,圩內(nèi)河面率4.98%,周浦塘設(shè)14m節(jié)制閘一座及泵站18m3/s(泵站選址老周浦塘),友誼河與黎明河各設(shè)一座8m節(jié)制閘、泵站15m3/s。

方案二:河面率提高到現(xiàn)狀的6%,其它控制同方案一。

方案三:純水閘方案,河面率按照規(guī)劃的4.98%控制,周浦塘設(shè)14m節(jié)制閘一座,黎明河及友誼河各設(shè)一座8m的節(jié)制閘。

方案四:純泵站方案,排澇過程中,節(jié)制閘關(guān)閉,只開啟3座泵站48m3/s。

為了減少排澇泵站數(shù)量,提出如下兩個(gè)合并泵站方案。

案五:周浦塘、友誼河兩泵站合并方案,該方案老周浦塘泵站裝機(jī)33m3/s,友誼河保留規(guī)劃一座8m節(jié)制閘 (根據(jù)建設(shè)計(jì)劃,圩區(qū)擬先建設(shè)友誼河泵閘和老周浦塘泵站)。

方案六:合并為單一泵站,將圩區(qū)規(guī)劃的48m3/s泵站全部安排在老周浦塘上,周浦塘、友誼河和黎明河為節(jié)制閘。

表1 方案組合明晰表

4.2 計(jì)算結(jié)果及分析

計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表2,圩區(qū)代表節(jié)點(diǎn)水位過程線見圖2。

從表2中的除澇演算結(jié)果可知,方案一(即規(guī)劃方案)的面平均水位及節(jié)點(diǎn)水位均達(dá)到規(guī)劃目標(biāo),能夠保證圩區(qū)排澇安全。

圖2 各方案節(jié)點(diǎn)水位過程圖

表2 除澇演算結(jié)果匯總表

方案二提高圩區(qū)內(nèi)河面率1個(gè)百分點(diǎn),圩內(nèi)面平均最高水位約降低14.6cm,外排水量與方案一大致相當(dāng)。從計(jì)算可以分析得出,提高地區(qū)的河面率,可降低除澇最高水位,減少外排水量,除澇效果較好。

但是若增加1%的的河面率,將減少浦江中心鎮(zhèn)區(qū)約0.21km2土地的開發(fā)建設(shè)面積,與已有的鎮(zhèn)區(qū)總體規(guī)劃和控詳規(guī)劃不協(xié)調(diào),可操作性不強(qiáng)。

方案三的計(jì)算結(jié)果反映,只考慮規(guī)劃水閘參與排澇,受規(guī)劃工況黃浦江高潮位頂托,水閘排水能力受限,導(dǎo)致澇水不能及時(shí)排除,外排水量較規(guī)劃減少11.0%,圩內(nèi)最高水位達(dá)4.0m以上,超過規(guī)劃最高水位的時(shí)長達(dá)6.5h,無法滿足圩區(qū)內(nèi)市政雨水系統(tǒng)按照最高水位3.2m設(shè)計(jì)的要求,由于該方案高水位較高,持續(xù)時(shí)間較長,退水緩慢,防汛壓力巨大。

方案四只依靠排澇泵站,若按規(guī)劃規(guī)模布置,基本上可以將圩區(qū)內(nèi)最高水位控制在規(guī)劃的3.2m附近,超過規(guī)劃最高水位的時(shí)長約1.5h,至高水位時(shí)外排水量較規(guī)劃略有增加,約2.0%。但是該方案未利用浦江鎮(zhèn)濱臨黃浦江潮汐動力優(yōu)勢,實(shí)行水閘趁落潮自流排水,不符合節(jié)能要求。

方案五、方案六為泵站合并方案,從計(jì)算結(jié)果可以看出,泵站合并后,如果按照原來規(guī)劃的總規(guī)模配置,圩內(nèi)最高水位均不能控制到規(guī)劃的3.2m,最高水位分別上升12.4cm和34.4cm,超過規(guī)劃最高水位時(shí)長為4.25h和5h,至最高水位時(shí)外排水量也減少了4.0%和9.6%,而且合并程度越高,最高水位抬升越嚴(yán)重,也就是說,泵站集中后,泵站的效率降低了,為了滿足最高水位控制到規(guī)劃水平,方案五、方案六需要分別增加泵站裝機(jī)10m3/s和18m3/s,建設(shè)投資及運(yùn)行成本都大大增加。

泵站所在河段由于泵站規(guī)模增大,河道最大流速也急劇增加,泵站所在河段最大流速達(dá)到1.97m/s和2.63m/s,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了上海地區(qū)一般土質(zhì)河床的允許最大不沖流速,需要擴(kuò)大河道斷面或者通過增加護(hù)岸護(hù)坡護(hù)底等措施增強(qiáng)河道的防沖能力。

5 結(jié)語

(1)圩區(qū)的蓄排水能力受河面率、水閘規(guī)模、排澇泵站共同影響,分散、多頭、多向排水效率最高、效果最好,而且所需水利工程規(guī)模最小、投資最省。圩區(qū)增加河面率,可擴(kuò)大調(diào)蓄能力,從而降低圩內(nèi)最高水位;水閘乘落潮排澇效果好,排澇成本較低,但是會受到外圍高潮頂托制約,高潮期只能蓄以待排;排澇泵站亦可增加外排水量,減輕內(nèi)部防汛壓力,分散布置的泵站排水效果比集中布置好,對河道的沖刷影響程度和防沖防護(hù)工程量也較小。

(2)圩區(qū)排澇方案的制定應(yīng)在規(guī)劃等前期階段深入研究,充分發(fā)揮自然區(qū)位優(yōu)勢、潮汐動力優(yōu)勢和水資源優(yōu)勢,優(yōu)化工程布局和規(guī)模,優(yōu)化配置河面率、水閘和排澇泵站組成,優(yōu)化最大蓄排水能力比例,以發(fā)揮水利工程的綜合效益。

(3)通過研究分析,浦江鎮(zhèn)水務(wù)專業(yè)規(guī)劃推薦的中心鎮(zhèn)圩區(qū)方案排澇效果最好,工程規(guī)模比較合理,可操作性較強(qiáng),建議按照規(guī)劃加快推進(jìn)實(shí)施,以確保區(qū)域防汛排澇安全。

1 上海市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.《閔行區(qū)水務(wù)規(guī)劃水利篇(修編)》.2005年.

2 閔行區(qū)人民政府.《閔行區(qū)浦江鎮(zhèn)總體規(guī)劃(2007-2020)》.2007年.

3 上海市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.《＜浦江鎮(zhèn)水務(wù)專業(yè)規(guī)劃＞修編(水利篇)》.2007年.

4 上海市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、上海市水利工程設(shè)計(jì)研究院.《周浦塘泵站、友誼河泵閘工程項(xiàng)建書》.2008.