浙江省位于我国东南沿海,全省陆域面积10.18万km²,其中山地和丘陵占70.4%,平原和盆地占23.2%,河流湖泊占6.4%,有“七山一水二分田”之称。全省境内江河湖荡众多,流域面积在100km²以上的河流238条,较大的有钱塘江、瓯江等。

　　 浙江省河流中上游的丘陵城市大部分依河而建,位于干支流交汇冲积平原,城市内部往往有多条小支流穿城而过,城市在防外江洪水侵袭的同时,如何将内部小支流洪水顺利排出不积涝,是浙江省丘陵城市防洪排涝面临的新问题。目前,浙江省丘陵地区城市排涝除一部分利用地形条件高水高排山洪外,普遍采用了排涝泵站强排的模式。对于排涝标准如何设置、需配置多大排涝流量的泵站,采用不同的排涝标准和不同的方法分析计算得到的排涝泵站装机容量相差较大,由于涉及水利与市政的交叉影响,而相关规程、规范有关条款对于城市排涝规模及计算方法原则性较强,如何确定排水防涝标准和泵站排涝流量,意见不尽一致^[1] 。本文选取浙江省内具代表性的丘陵地区城市———丽水市主城区西片为例(丽阳坑水系)探讨丘陵地区城市排涝泵站排水防涝标准及规模(排涝流量)。

　　 地形地势特点:丘陵地区城市大多处于山间盆地,面山靠海或依山傍河。外来山洪根据地形地势特点,可高水高排,直接就近撇入江河湖海;有的无法直接外排,成为流经城市内河的客水,并与城市本地涝水叠加。

　　 丘陵地区城市排水防涝存在的普遍问题有:内河水系与外江(海)相通,内河河口周围一般分布有居民商业集聚区和交通干道等。丘陵地区城市在防御外江洪水(外海潮水)的同时,内河河口可能遭遇外江(海)高水位,内部山水涝水叠加无法自排而形成内涝。如通过在内河河口内侧建设回水堤排水防涝,将涉及大量城市征地拆迁、严重影响城市交通和景观,难以实现。

　　 解决排水防涝问题的途径:为防外江洪水(外海潮水)倒灌入城,同时排泄内部涝水,考虑在内河出口,采取闸泵结合的方式进行排水防涝。降雨初期,外江(海)水位低于内河水位,闸门自排;当外江(海)水位达到关闸水位,即将高于内河水位时,关闸,视降雨情况酌情控制泵站开机台数。外江(海)水位峰值过后,当泵站前池水位达到开闸水位时,关泵开闸。

　　 城市排水防涝是解决城市一定汇流面积上暴雨产生的涝水排放问题,城市排水通常采用两级体系:一级排水防涝系统负责较大区域暴雨涝水以及市政雨水管网所汇集涝水的排除,属于水利范畴;二级排水防涝系统承担城市小区域的雨水排除,属于市政排水范畴。由于涵盖了市政排水和水利排水两个行业,采用的设计标准、行业规范各不相同^[2] 。

　　 城市排水防涝系统包括排水管渠、排涝河道、排涝泵站、雨水渗透设施、雨水调蓄设施以及低洼承泄区等^[3] 。对城市次要区域允许有一定的耐淹水深和耐淹历时,对重要区域一般不允许涝水漫溢^[4] 。

　　 丘陵地区城市排水防涝相对于平原地区有其自身特点:涝水大都由上游山洪排泄遇阻与本地强降雨叠加转变而成,河道较陡、汇水较快、内河调蓄容积相对较小,当外江洪水与内河涝水组合遭遇时,内涝更需短时间内排出,对流量关注度更高。

　　 水利部门主管的城市排水一般是解决较大集雨面积上的涝水排放问题,侧重于排涝泵站、城市内河、调蓄湖泊等计算。排涝范围包括城市区域内暴雨所产生的城市“内涝”,涉及途经城市区域排出的外围“客水”;还考虑外江或外海承泄区的阻水顶托,标准重现期较高。常用“10~20年一遇最大24小时暴雨24小时排出不成涝”,但长历时暴雨长历时排出较适合农排(农田允许一定时间淹涝)或城市次要区域,而城市重要区域涝水则需尽快排出。

　　 市政部门主管的城市排水一般是解决较小集雨面积上的涝水排放问题,侧重于排水管渠和排涝泵站计算。排水防涝范围主要针对城市区域内暴雨所产生的城市“内涝”;标准重现期较低,一般是1~3h短历时暴雨排出。

　　 (1)水利。统计城市防洪排涝区域历史暴雨与外江承泄区水位遭遇情况,分析发生遭遇规律,取偏不利情况进行组合;计算城市防洪排涝区域和外江一定重现期暴雨产汇流的基础上,分析城市防洪排涝区域外围的山洪“客水”与城市区域产生的涝水叠加。

　　 (2)市政。采用暴雨强度公式或流量公式计算的一定重现期的时段平均流量作为泵站流量。

　　 本文以丽水市主城区西片为例探讨丘陵地区城市排涝标准及泵站规模。

　　 丽水市位于浙江省南部山区,主城区座落于瓯江(浙江省第二大河)中游大溪与好溪汇合处的丽水盆地。大溪自西向东、好溪自北而南穿越主城区。丽水盆地地势西北高、东南低(见图1)。丽水主城区西片的内河丽阳坑水系集雨面积17.5km²。其中五一溪7.2km²,丽阳坑10.3km²,五一溪和丽阳坑汇合后入外江大溪。当城区发生暴雨,大溪洪水顶托时,城区雨水下泄受阻易形成涝灾。

　　 外江大溪:洪水的成因主要为梅雨和台风暴雨,本地的梅雨期一般在4月中旬~7月中旬,台风期一般在7月中旬~10月中旬,因受水汽输送的方向、路径和地形、地势等因素的影响,暴雨洪水有明显的地区差异。大溪丽水主城区上游以梅雨洪水为主,主城区下游以台风雨洪水为主。自上游至下游而言,则先以干流上游地区的梅雨为主逐渐向下游地区的台风雨为主转变,中部地区为过渡区。大溪的大洪水具有峰高量大、水量集中、涨落较快等特点。洪水过程的主要时段一般集中于3d左右。梅雨形成的洪水过程线形状较胖,且复峰型较多;台风雨形成的洪水过程稍瘦,单峰居多。

　　 内河丽阳坑水系:内河丽阳坑水系是穿行丽水主城区西片的大溪段支流,为小流域局地气候,既受梅雨洪水影响,又受台风雨洪水影响。

　　 选取历史上建水文站以来外江大溪高水位与相应的丽水城区降雨遭遇过程分析,取偏不利情况进行组合。较恶劣的20场外江与丽阳坑水系水位雨量遭遇情况见表1。

　　 分析内河和外江的雨洪遭遇规律,外江和内河遭遇组合选取内河20年一遇降雨碰外江10年一遇洪水;内河10年一遇降雨碰外江20年一遇洪水;内河5年一遇降雨碰外江20年一遇洪水。内河降雨形成的洪水洪峰一般早于外江洪水最高水位约7h。

　　 本文采用水利与市政两种方法对丽水主城区西片的排涝标准与泵站规模进行分析比较。

　　 内河水利计算模型以外江水利计算模型洪流演进至丽阳坑河口水位过程为下边界;外围“客水”入流过程作为上边界,分析涝水在城市排水系统里的演进,得到丽阳坑河口的排涝流量。

　　 水利方法采用如下方案:(1)丽阳坑水系20年一遇降雨遭遇大溪10年一遇洪水;(2)丽阳坑水系10年一遇降雨遭遇大溪20年一遇洪水;(3)丽阳坑水系5年一遇降雨遭遇大溪20年一遇洪水;(4)“2014820”洪水发生时,丽阳坑水系实测涝水排出。

　　 市政方法采用如下方案:(1)丽阳坑水系排涝标准按10年一遇最大3h暴雨3h排出不成涝;(2)“2014820”洪水发生时,最大1h暴雨2h排出不受涝;(3)丽阳坑水系排涝标准按城市排水短历时暴雨1~2年一遇分析,按2年一遇最大1h暴雨1h排出不成涝。

　　 丽阳坑河口地势相对平坦,建成区路面最低高程为51m。综合分析丽阳坑水系地形地势、区域内的城市建设、蓄滞洪区等情况,确定内河水位以不高于50.5m为控制目标。拟定不同分析计算方法求得的丽水市主城区西片排涝流量见表2。

　　 按水利方法,涝区暴雨与外江承泄区水位遭遇规律分析,5年一遇涝水遭遇外江20年一遇洪水时,此法求得的排涝泵站流量最小。按市政方法,2年一遇最大1h暴雨1h排出不成涝求得的排涝泵站规模最大;10年一遇最大3h暴雨3h排出不成涝求得的排涝装机容量次之。采用表2中的各种方法,求得的排涝泵站最大排涝流量是最小者的1.3倍左右。

　　 结合丽水市城市发展规划,排涝泵站排涝流量设计留有一定余地。因此综合考虑市政与水利的排涝分析成果相衔接,推荐排涝泵站设计流量为45m³/s。

　　 本工程作为丽水市主城区西片防洪排涝系统的组成部分,工程建成后,结合原有的防洪工程,将使丽水市主城区西片对大溪和好溪的防洪能力达到50年一遇,防山洪标准达到10年一遇,城市建成区排涝标准达到10年一遇3h暴雨3h排出(市政)或10年一遇24h降雨遭遇外江20年一遇洪水不受淹(水利)。

　　 本文探讨了丘陵地区城市的设计暴雨、排涝标准、内外江的洪涝水遭遇规律、城市外围山洪与城市内涝的组合、选择不同排涝标准和计算方法对泵站排涝流量大小的影响。分别采用水利和市政不同的排涝标准和方法分析计算,对比不同标准和方法对泵站排涝流量的影响,市政低重现期短历时标准下的泵站排涝流量与水利高重现期标准下的泵站排涝流量计算结果接近。

　　 丘陵地区城市排水防涝相对于平原地区,河道较陡、汇水较快、内河调蓄容积相对较小,计算时需特别考虑集水池大小和泵站流量的匹配关系。城市排涝泵站的设计流量和其匹配的装机容量应预留有一定的安全裕度,以适应日后城市发展的要求^[5] 。