韶关市芙蓉新城排涝方案研究

张 杰

（广东省水利电力勘测设计研究院，广东 广州 510635）

1 研究区域概况

1.1 地理位置

规划芙蓉新城，位于韶关市西南部武江区内，距离韶关市中心约10 km，地理位置优越，交通发达。规划区东临北江，南接京珠高速，西连国道G 323，北通韶关市区，毗邻武广高铁，武广高铁韶关站位于规划区西南部，总规划用地面积16.09 km2[1]。

1.2 水系概况

1.2.1 北江

芙蓉新城南临北江，北江属于珠江北支，流经中国广东省北部。北江西源的武水出湖南省临武县西，北江东源的浈水出江西省信丰县石碣大茅山，两源南流在广东省韶关市汇合后始称北江，到三水同西江汇合。干流长468 km，流域面积4.67万km2。

北江从芙蓉新区南部经过，流向由东向西，河面宽150～600 m，在芙蓉新区南部车头洲上游，建有孟洲坝水电站。

1.2.2 沐溪河

沐溪河发源于韶关西山沐溪水库，从武江工业园附近流入西联新区，并在芙蓉新区西部呈蛇曲状迂回盘旋向南径流，汇入北江。沐溪河集雨面积35.35 km2，河长11.6 km，平均河床比降5.0‰，沐溪河河面宽10～30 m。上游有沐溪水库、长塘水库及佛塘水库。其中沐溪水库为多年调节的中型水库，水库以上集雨面积8.26 km2。

1.2.3 东冲河

东冲河为北江一级支流，发源于芙蓉山西南侧山脚下的东冲，从西联新区北面呈蛇曲状往南流，于车头洲村附近汇入北江。东冲河集雨面积19.28 km2，河长9.45 km，平均河床比降5.3‰。东冲河上游东北角有石背窝水库，水库集雨面积3.44 km2，河长3.28 km。

1.3 现状排涝能力分析

芙蓉新城三面环山，南面临北江。百旺路以北地势向北逐渐抬高，高程在50～115 m左右，场地以农田、果树、鱼塘为主。西联大道以南地势较为平坦，局部有峰从，高程为50～65 m左右，场地多为农田、鱼塘及村庄居住用地。

新城现状排水系统由沐溪河、东冲河、少部分已开挖建设的截洪沟、几个有调蓄作用的水塘组成。现状沐溪河和东冲河河口位置均没有水闸、泵站。

以现状排水系统进行排水分析，在新城内发生10年一遇暴雨遭遇北江30年一遇洪水时，百旺路以南区域的洪水位，均高于规划的地面标高。因此，新城现状排水系统的排涝能力未达到10年一遇标准，无法满足新城建设的需求。

2 建立模型

2.1 河网及建筑物概化

芙蓉新城水系河网纵横交错，相互连通自然分流，水流运动特性较为复杂，因此采用传统蓄排涝演算难以准确有效地模拟区内渠网的水流过程。采用MIKE 11一维非恒定水动力学模型，建立芙蓉新城区域内的河网水利计算模型。MIKE 11模型系统是一个经过大量工程实践验证的模型，适用于包括复杂平原河网在内的一维非恒定流计算，是模拟一维水流和水质的国际化工程软件[2]。本次研究范围内，沐溪河、东冲河上游区域属于山丘坡地、下游新城区域内属于河网区。本次河网主要概化北江（乳源河上游～韶关水文站）、沐溪河、东冲河、世纪涌、芙蓉渠，以及调蓄节点世纪湖、浈阳湖、湿地湖。河网共概化河道17条，河道节点共665个，研究区域河道概化见图1。

图1 河道概化图

2.2 模型边界条件

2.2.1 设计洪水

研究区域划分为11个集水区，总集雨面积约54.65 km2。各分区设计洪水以点源或沿程汇流的方式加入河网模型，集水分区见图2。

为了同时解决该样机的维间耦合和多维加载两个问题,本文提出了一种新的思路,即在获取标定数据时同时进行单维加载和多维加载,再使用上述两种方法分别解耦运算,观察解耦效果如何,是否可以投入使用。

图2 集水区域的划分

沐溪河上游、石背窝水库，采用广东省综合单位线法和推理公式法（1988年修订）两种方法对比计算，并参照协调两种方法的设计洪峰流量值相差不超过20%（以数值大者为分母）后，采用综合单位线的洪水成果。新城范围内的9个集水区域的设计洪水，采用雨量扣损法计算。根据不同的土地利用类型的产流系数，得出计算区域的综合产流系数，采用《广东省暴雨径流查算图表使用手册》[3]中的雨型成果，演算净雨过程，得到计算区域的流量过程。设计洪水计算成果见表1。

2.2.2 河道糙率

现状模型计算东冲河、沐溪河糙率采用0.033；整治后河道河床较为平整，两岸阻水植被少，规划模型计算东冲河、沐溪河糙率采用0.03，其余新建河道糙率为0.027。

3 排涝方案

3.1 暴雨洪水遭遇分析

韶关站位于韶关市北江桥下游70 m的北江右岸，距离新城中心约7 km，暴雨等值线在新城附近分布比较均匀，故采用韶关站的实测水位和暴雨资料进行洪水遭遇分析。采用1969—2013年逐日降雨和同系列的逐日水位进行遭遇分析。统计韶关站各年最高水位，进行P-III型曲线适线，频率分析成果见表2。

表1 研究区域设计洪水成果

表2 韶关站实测水位频率分析成果

3.1.1 以暴雨为主遭遇外江洪水分析

筛选出日降雨量不小于最大日雨量多年平均值，对应当日水位前后1天中的最高水位，以此作相关分析，相关分析见图3。

图3 以暴雨为主遭遇外江洪水相关图

1969—2013年大于多年平均日雨量的暴雨有27次，其中2000年9月1日，雨量157.4 mm，遭遇外江水位52.715 m，小于外江多年平均最高水位；1972年5月6日，雨量142 mm，遭遇外江水位54.935 m，约为5年一遇水位；1994年6月16日，雨量116.7 mm，遭遇外江水位56.625 m，为20年一遇水位，而此时的雨量大小不足5年一遇，由此，区域很少遭遇暴雨外江5～10年一遇洪水。

3.1.2 以外江洪水为主遭遇暴雨分析

图4 以外江洪水为主遭遇暴雨相关图

1969—2013年大于多年平均日水位的洪水有17场，其中最高水位为1994年6月16日，外江水位56.625 m，遭遇雨量116.7 mm，接近5年一遇雨量；1972年5月6日，外江水位54.935 m，遭遇雨量142 mm，接近10年一遇雨量。由此，外江稀遇洪水遭遇区域5～10年一遇暴雨。

从上图可以看出韶关站降雨量与水位没有明显的相关性，因此可以认为区内暴雨产生的洪水与外江潮位之间不存在必然的相关关系，可视为独立事件。

结合排涝标准按有效应对30年一遇分析，可分为内洪为主及外洪为主两种工况分析。其中内洪为主30年一遇暴雨遭遇外江10年一遇工况，低于防洪要求，可通过水闸自排出北江。因此，重点研究新城流域范围内，发生10年一遇暴雨遭遇外江30年一遇洪水位。

3.2 排涝方案计算

根据区域洪水特性、流域地形等因素，需要在沐溪河河口、东冲河河口建设排涝泵站，下面通过3个方案对比分析研究排涝泵站的规模，详见表3。

初始方案：采取预降水位至49.0 m，没有增加工程措施。

方案一：采取预降水位至49.0 m，对沐溪河水库进行加固建设，提高拦蓄洪水能力，将20年一遇以下（含）洪水全部拦蓄不放水。

方案二：采取预降水位至49.0 m，对沐溪河水库进行加固建设，提高拦蓄洪水能力，将20年一遇以下（含）洪水全部拦蓄不放水；在沐溪河河口位置建设1个人工湖拦蓄洪水，湖面面积79 546 m2。

经计算，在区域内20年一遇暴雨遭遇北江30年一遇洪水工况下，最小泵站规模为沐溪河泵站98 m3/s，东冲河泵站规模为60 m3/s；在区域内10年一遇暴雨遭遇北江30年一遇洪水工况下，最小泵站规模为沐溪河泵站68 m3/s，东冲河泵站规模为55 m3/s。

表3 三种方案比较

经对比分析，工况1（区域内20年一遇暴雨遭遇北江30年一遇洪水），两种方案泵站规模分别减少7 m3/s、14 m3/s；工况2（区域内10年一遇暴雨遭遇北江30年一遇洪水），两种方案泵站规模分别减少10 m3/s、15 m3/s。

4 结论

在研究芙蓉新城现状水系河网特征的基础上分析现状排涝能力，通过MIKE11模型对韶关芙蓉新城沐溪河、东冲河河网进行概化，加进水闸泵站等水工建筑物模块，并对调度方式建立一维水动力模型。在排涝标准及排涝目标下，根据暴雨洪水遭遇分析以及芙蓉新城现实条件，提出了加固沐溪水库、沐溪河河口增加调蓄湖的排涝方案，并通过建立的模型计算不同方案下的排涝泵站规模。