摘要
石家莊市是典型的北方平原城市，具有地勢平坦，降雨分布集中，排水通道較少，地道橋較多，排水管網(wǎng)基礎(chǔ)差等特點。結(jié)合城市排水系統(tǒng)特點，規(guī)劃對石家莊市排水防澇提出了優(yōu)先解決排水出路、科學(xué)劃分排水分區(qū)、提高管網(wǎng)和泵站建設(shè)標準、合理布置調(diào)蓄設(shè)施的系統(tǒng)性解決策略。
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石家莊市中心城區(qū)特點
（1）地勢平坦。石家莊市中心城區(qū)地處華北平原，西鄰太行山，北瀕滹沱河，地勢起伏較為平坦，自然地形由西北向東南傾斜，平均坡度約千分之一，海拔標高在44~129 m。
（2）降雨分布集中，年際變化較大。見表1。
（3）城市水系建設(shè)滯后，排水出路不完善。石家莊市城區(qū)水系建設(shè)史見表2。
現(xiàn)狀石家莊市城區(qū)主要的排水出路是民心河，建設(shè)于1997~1999年，主要包括總退水渠、元村明渠、東明渠、南栗明渠、橋西明渠、五支渠等。目前城市嚴重缺乏排水退路，現(xiàn)狀老城區(qū)排水主要依靠總退水渠的退水能力，目前總退水渠承擔了約138 km2建成區(qū)的排水，但最大設(shè)計流量僅為175 m3/s，排水能力已遠遠不能滿足現(xiàn)狀排水需求。
（4）城市水系排水與景觀功能沖突?，F(xiàn)狀城市水系主要是民心河，民心河承擔著石家莊市城區(qū)重要的水景觀功能。目前民心河沿岸共布置有61個排水閘門，平時雨季為了防止初期雨水污染民心河水質(zhì)，閘門基本處于關(guān)閉狀態(tài)，喪失了民心河本身的雨水調(diào)蓄與排放功能。
（5）排水系統(tǒng)受鐵路分割嚴重，地道橋較多，多為內(nèi)澇多發(fā)區(qū)。受鐵路系統(tǒng)分割，目前石家莊市城區(qū)共12個排水系統(tǒng)（見圖1）。
由于鐵路的分割，與鐵路交叉的道路多以地道橋形式存在，現(xiàn)狀城市共有37座排水泵站，其中36座為地道橋泵站。
（6）城市排水管網(wǎng)基礎(chǔ)差，標準低。石家莊市現(xiàn)狀中華大街、平安大街、建設(shè)大街等南北向主干管所承擔的雨水匯水區(qū)面積約3~4 km2，而主干管管徑多在2.5 m以下，如果按照匯水面積3 km2，管網(wǎng)坡度0.8‰，設(shè)計標準2年一遇估算，雨水主管網(wǎng)最大尺寸約3.6 m×2.8 m的方涵。
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中心城區(qū)排水（雨水）防澇規(guī)劃總體思路
結(jié)合石家莊市的降雨、土壤、水資源等因素，綜合考慮石家莊市排水系統(tǒng)的特點，制定石家莊市解決城市排水和內(nèi)澇問題的總體思路如下：
（1）摸現(xiàn)狀，識別問題。
（2）建模型，科學(xué)評估。建立石家莊市中心城區(qū)雨水管網(wǎng)、河道和地表的耦合模型，對于不同重現(xiàn)期下的降雨進行模擬，分析現(xiàn)狀雨水管網(wǎng)排水標準，以及劃定城市內(nèi)澇風險區(qū)。
（3）識風險，支撐規(guī)劃。
（4）拓出路，確保暢通。針對石家莊市西部四支渠片區(qū)以及東部新建地區(qū)缺乏排水出路的問題，規(guī)劃恢復(fù)四支渠排水通道，同時在新建開發(fā)區(qū)合理布置排水水系，尤其是要確保目前排入環(huán)山湖的雨水、部分排入東南環(huán)水系的雨水和一部分汪洋溝排水系統(tǒng)的雨水能夠通過規(guī)劃新建退水明渠，匯入到?jīng)┖?，確保石家莊中心城區(qū)東部的排水安全。
（5）調(diào)分區(qū)，重劃流域。
（6）治內(nèi)河，提升能力。
（7）改主干，梳理系統(tǒng)。石家莊市地勢平坦，管網(wǎng)設(shè)計坡度較小，匯水區(qū)的大小直接影響著主干雨水管網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模。同時，老城區(qū)管網(wǎng)由于全面提標比較困難，因此結(jié)合排水分區(qū)調(diào)整，適當改建主干管網(wǎng)，實現(xiàn)“四兩撥千斤”的效果。
（8）提標準，對接規(guī)范。
（9）控源頭，削減徑流。通過低影響開發(fā)措施等一系列的措施，促進雨水下滲，不僅能起到降低降雨徑流的峰值流量，延滯峰值來臨時間，更能夠補充地下水。
（10）修調(diào)蓄，治理積水。針對地道橋等積水區(qū)，因地制宜的選擇空間，合理布置調(diào)蓄設(shè)施，結(jié)合排澇泵站建設(shè)，系統(tǒng)治理積水區(qū)域。
整體技術(shù)路線見圖2。
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石家莊市排水防澇主要規(guī)劃方案
3.1內(nèi)澇風險評估
3.1.1模型構(gòu)建
本研究通過MIKE21和ARCGIS建立二維地表模型；通過MIKE URBAN和ARCGIS建立雨水管網(wǎng)模型；通過MIKE11建立河道模型。城市雨水管網(wǎng)排水能力評估以及內(nèi)澇風險評估，是在3個模型的基礎(chǔ)上，通過MIKE FLOOD平臺進行耦合計算，并通過相關(guān)統(tǒng)計得到的結(jié)果，MIKE FLOOD城市內(nèi)澇風險評估模型構(gòu)架見圖3。
3.1.2城市雨水管網(wǎng)排水能力評估
經(jīng)過統(tǒng)計分析，石家莊市雨水管網(wǎng)排水能力小于1年一遇的比例為64.5%，僅28.9%比例的雨水管網(wǎng)排水能力大于2年一遇。石家莊市現(xiàn)狀管網(wǎng)排水能力評估結(jié)果具體見圖4。
3.1.3城市內(nèi)澇風險區(qū)劃
基于MIKE FLOOD耦合模擬結(jié)果，在不同暴雨重現(xiàn)期降雨事件下，結(jié)合城市地表積水時間和積水深度，城市內(nèi)澇風險評估采用雙因子評估方法，總體將內(nèi)澇風險劃分為3類：內(nèi)澇低風險區(qū)、內(nèi)澇中風險區(qū)和內(nèi)澇高風險區(qū)。石家莊市內(nèi)澇風險矩陣表見表3。
利用ARCGIS軟件對模擬結(jié)果進行統(tǒng)計，通過對每個區(qū)域內(nèi)澇積水時間和內(nèi)澇積水深度進行分析，繪制出石家莊市10年一遇、20年一遇和50年一遇2 h內(nèi)澇風險區(qū)劃圖，其中50年一遇內(nèi)澇風險圖5。
由內(nèi)澇風險區(qū)劃圖可知，石家莊市內(nèi)澇風險高風險區(qū)主要集中在和平西路與京廣鐵路交叉區(qū)域，東部環(huán)山湖附近區(qū)域，其余高風險區(qū)主要分布在地道橋區(qū)域。
3.2城市內(nèi)河水系綜合治理
內(nèi)河水系綜合治理總體方案是西部恢復(fù)四支渠；中部連通石津南支渠與東明渠；東部新建高速公路西明渠、南石明渠、產(chǎn)業(yè)區(qū)明渠、滹沱河排水通道等排水水系；整治現(xiàn)狀汪洋溝(見圖6)。
主要河道規(guī)劃方案如下。
（1）四支渠。規(guī)劃整治四支渠，沿苑東街、西王街、苑西街、吉恒街等規(guī)劃道路，最終接入南泄洪渠。四支渠為梯形斷面，斷面寬度12~15 m，最大深度3.5 m，總長10.4 km，渠道坡度0.4‰~0.8‰。四支渠匯水范圍為南水北調(diào)中線干渠與四支渠之間、四支渠以東部分地區(qū)，匯水總面積約為16.3 km2。
（2）東部退水明渠?，F(xiàn)狀北部地區(qū)排入環(huán)山湖，利用公園水面調(diào)蓄雨水，其余地區(qū)雨水無明確排放出處。規(guī)劃新建東部退水明渠，北起環(huán)山湖，沿燕山大街至方郄路，向東至東石環(huán)路西側(cè)，沿東石環(huán)路往南，沿化工南路向東，下游接入洨河。東部退水明渠斷面為梯形斷面，斷面寬度20~35 m，最大深度4.5 m，總長約16.5 km，渠道坡度0.4‰~0.8‰。東部退水明渠連接?xùn)|環(huán)水系、環(huán)山湖，收集該排水系統(tǒng)雨水。
（3）南石明渠。東南環(huán)水系主要為景觀水體，渠底坡度平緩，排水路徑較長，排水能力較弱。規(guī)劃新建南石明渠，以東南環(huán)水系與京港澳高速交叉口的東南角為起點，連接?xùn)|南環(huán)水系，沿南石環(huán)路向東匯入東部退水明渠，增加?xùn)|南環(huán)水系向下游的排水流量，提高東環(huán)水系雨水分區(qū)內(nèi)的內(nèi)澇防治水平。
（4）高速公路西明渠。石津干渠以南、東二環(huán)以北、東明渠以東、京珠高速公路以西大部分地區(qū)現(xiàn)狀排水主
3.3排水管渠規(guī)劃
3.3.1排水分區(qū)
規(guī)劃區(qū)內(nèi)雨水受納水體眾多，按照地形地勢、規(guī)劃水系、城市建設(shè)時序等劃分為五支渠、四支渠、南泄洪渠、橋西明渠、東明渠、元村明渠、南栗明渠、總退水渠、石津渠、滹沱河、東環(huán)水系、南環(huán)水系、高速公路西明渠、東部退水明渠、汪洋溝、產(chǎn)業(yè)區(qū)東明渠16個雨水分區(qū)（見表4）。
3.3.2排水管網(wǎng)
對于現(xiàn)狀雨水管網(wǎng)，由于雨水管網(wǎng)的系統(tǒng)性非常強，其設(shè)計標準的提升要求上下游各管段在能力應(yīng)相互匹配，一般單獨對個別管段進行提標改造意義不大，故本規(guī)劃不要求專門對現(xiàn)狀雨水管線進行大規(guī)模的提標改造，而是要求在道路改建或雨污分流改造時，相應(yīng)的雨水管渠按新標準進行建設(shè)，以逐步實現(xiàn)整個雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的提標。
3.4泵站規(guī)劃
規(guī)劃新建13個排水（雨水）泵站，主要集中在地道橋、下穿式立交橋處以及排水明渠入滹沱河河口附近；對現(xiàn)狀9個排水（雨水）泵站實施改造，詳見表5。
3.5調(diào)蓄設(shè)施規(guī)劃
調(diào)蓄設(shè)施的布局綜合考慮內(nèi)澇風險區(qū)的分布；結(jié)合地道橋、立交橋等積水點；就近排水主干管網(wǎng)系統(tǒng)布置；結(jié)合現(xiàn)狀及規(guī)劃用地空間布局。
調(diào)蓄設(shè)施主要包括地面調(diào)蓄設(shè)施和地下調(diào)蓄設(shè)施（見圖7）。
綜合考慮可實施性，減少占地，地下調(diào)蓄設(shè)施盡量結(jié)合城市公園綠地布局，在其下方設(shè)置。規(guī)劃設(shè)置35座，調(diào)蓄容量共計14萬m3。
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結(jié)語
石家莊市中心城區(qū)地勢平坦，降雨分布集中，排水通道較少，地道橋較多，排水管網(wǎng)基礎(chǔ)差，遭遇高強度降雨易出現(xiàn)城市內(nèi)澇，具有典型的平原地區(qū)城市排水系統(tǒng)特點。針對石家莊市的特點，提出了優(yōu)先解決排水出路，科學(xué)劃分排水分區(qū)，提高管網(wǎng)和泵站建設(shè)標準，合理布置調(diào)蓄設(shè)施的系統(tǒng)性解決策略。
石家莊內(nèi)澇問題的解決重在構(gòu)建大排水系統(tǒng)，大排水系統(tǒng)的關(guān)鍵之處在于排水出路的解決。規(guī)劃恢復(fù)四支渠；連通石津南支渠與東明渠；新建高速公路西明渠、南石明渠、產(chǎn)業(yè)區(qū)明渠；整治現(xiàn)狀汪洋溝等一系列排水通道。這些水系治理方案的落實是石家莊市排水系統(tǒng)建設(shè)的重點。
地道橋等局部內(nèi)澇點的解決應(yīng)結(jié)合管網(wǎng)改造，泵站提升，調(diào)蓄設(shè)施的建設(shè)綜合整治。地道橋匯水區(qū)重在通過合理的管網(wǎng)系統(tǒng)和適當?shù)呢Q向調(diào)整，控制橋區(qū)客水水量的匯入。
本文作者：張偉、王家卓，原文標題：《北方平原地區(qū)城市排水(雨水)防澇規(guī)劃經(jīng)驗探索—以石家莊市為例》，刊登在《給水排水》2016年10期。
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