南京市哪吒河排涝方案研究

张 颖，赵燕霞，顾 冬

（1.南京市江宁区水务局，江苏 南京 210000；2.南京市水利规划设计院股份有限公司，江苏 南京 210000）

0 引 言

哪吒河属秦淮河水系，原为直通溧水河的一级支流，是南京市江宁区禄口街道和秣陵街道的界河。上世纪八十年代初期，因水系整治需要，于河口打坝，从而使哪吒河变为内河。2005年，河道上游的空港工业园开发建设，改变了流域下垫面条件，增加了河道两岸受淹风险，尤以2007年内涝最为严重，两岸共计5500亩农田受淹。2011年，为解决河道两岸农田受淹问题，于河口新建排涝泵站，泵站设计流量6.4m3/s。

近年来，由于禄口集镇和空港新城的开发建设，城市面积不断扩大，排水工况日益复杂，排涝要求也不断提高，加上极端天气频发，区域的排涝形势十分严峻。2016年汛期，秦淮河流域普降大雨，天禄大道（跨哪吒河市政道路）及哪吒河右堤多处漫堤，淹及堤后鱼塘；2020年6月15日，江宁区短期强降雨，哪吒河水位骤升，在高水位持续浸泡下，河道迎水坡多处大面积坍塌。

2016年，南京市规划局江宁分局主持编制了《禄口新城市政专项规划》，对禄口新城60.35km2区域的竖向、水系、排水、管线等分别进行规划，并融入了海绵城市规划理念，在水安全、水生态、水环境和水资源等方面确定海绵城市建设指标体系，通过生态护岸、植被缓冲带、海绵道路、海绵绿地等相关措施，实现社会水循环和自然水循环相互贯通。

本文以哪吒河为研究对象，通过分析其来水与排水情况，按现状工况和规划工况分别研究水文特性，计算河道流量和河口泵站排涝规模，在此基础上提出河道和泵站的调度运行方案。

1 研究范围

哪吒河位于禄口新城规划区东南侧，上游与如意湖（调蓄景观湖）两条通湖河道连通，下游通过河口泵站进入溧水河，泵站规模为6.4m3/s。河道总长3.5km，左岸为南京市江宁区秣陵街道，右岸位于南京市江宁区禄口街道。

哪吒河上游主排禄口空港新城来水，该区域地面高程7.1～30.2m，起伏很大，整体地势呈中间高两侧低、南高北低的形态。哪吒河位于区域东北角，附近地面高程9.5m左右，根据《禄口新城市政专项规划》属于低排区，但因空港新城排水系统尚未完全建成，现状存在高低水混排的情况，因此哪吒河目前尚承担高水低排任务。

据此，本研究分别按现状工况和规划工况确定河道汇水范围。

1.1 现状工况汇水范围

现状工况为哪吒河上游如意湖已建成，但辅湖及通湖河道均未开工，排水仍然是高低水混排。此时河道汇水面积7.63km2，分为山丘区3.36km2（高低水混排区）、农业圩区3.58km2（低排区）和附近居民小区0.69km2（低排区）。

1.2 规划工况汇水范围

规划工况为哪吒河上游如意湖及通湖河道均已建成，场地高程满足设计要求，管网均建设完工，整体达到《禄口新城市政专项规划》要求，如意湖通湖河道设置控制闸门，汛期主要通过楚风河闸、旱河闸排洪，洪水不进入哪吒河。此时哪吒河河道汇水面积6.8km2，分为山丘区2.53km2，农业圩区3.58km2和附近居民小区0.69km2，均为低排区。

2 排涝标准

哪吒河上游为城镇圩区，排涝标准为20a一遇降雨内河水位不超排涝控制水位；下游为农业圩区，排涝标准为20a一遇涝水雨后24h排出；管道设计降雨重现区取3a。

3 设计暴雨

3.1 设计面暴雨

因区域乏实测洪水资料，参照常规，设计暴雨采用《江苏省暴雨洪水图集》法计算，查得各历时暴雨点面折算系数K，据此得各历时各重现期设计面暴雨见表1。

表1 设计点暴雨及面暴雨计算表

3.2 设计净雨

采用图集法雨型，采用同频率法放大对典型雨型进行放大。将典型暴雨按最大24h、6h、1h雨量采用同频率法缩放至20a一遇设计暴雨。设计净雨按设计暴雨每小时扣损1mm计算成果见表2。

表2 设计净雨过程

4 哪吒河排水计算

4.1 现状工况

（1）山丘区设计洪水计算

现状工况下，哪吒河上游排水面积3.36km2，均为山丘区，干流比降5.679‰。

根据《江苏省暴雨洪水图集》（1984），区域汇水面积为3.36km2，流量系数Fc=F/（3.6Δt），得到Fc=0.93。各时段总径流量Ii=Ri×Fc，计算结果见表3。

表3 研究区20a一遇时段总径流量Ii

汇水区为山丘区，采用《江苏省暴雨洪水图集》（1984）中的瞬时单位线法推求洪水过程线。计算区

位于苏南山丘区，m2=1/3，m1通过以下公式求得：

当P＞5%时，m1=4.3（F/J）0.28；

当P≤5%时，m1=3.2（F/J）0.28。

干流比降为5.679‰，当P=5%时，m1=1.45。查m1和Δt=1h的单位线关系表，线性插值得该区1h单位线，乘以时段总径流量，并错开相加，得到设计洪水过程线见表4。

表4 研究区20a一遇设计洪水过程

根据哪吒河上游山丘区20a一遇入流过程，得到洪峰流量48.04m3/s。

（2）农业圩区排涝

农业圩区地势低洼，暴雨径流难以自排，往往需要排涝泵站辅助排涝[1]，合理设置排涝动力、确定排涝模数，对提高排涝效率，降低涝灾经济损失而言意义重大[2]。

哪吒河下游左岸为秣陵联圩，根据《江宁区秣陵街道水利工程建设规划（报批稿）》，排涝流量为2.69m3/s。

哪吒河下游右岸为禄口联圩，根据《南京市江宁区禄口街道水利工程建设规划报告（修订稿）》，排涝流量为1.94m3/s。

（3）居民小区排涝

哪吒河下游右岸局部为奥斯博恩庄园居民小区，现状通过泵站排涝，排涝规模为3.0m3/s。

（4）河道总排水流量

通过以上数据累计，哪吒河山丘区、农业圩区、居民小区总排水洪峰流量为55.67m3/s。

（5）河道控制水位计算

河口泵站现状排涝能力为6.4m3/s，哪吒河河道长3.75km，宽85m，将其概化为小水库，采用水库调洪演算推算最大调蓄水深[3-4]。哪吒河河道调蓄水位—库容—出流关系见表5。

表5 哪吒河调蓄水位—库容、水位—出流能力关系

哪吒河调洪演算过程详见表6。

表6 哪吒河调洪演算过程（20a一遇）

在河口泵站6.4m3/s、起调水位7.5m（河道常水位）条件下，哪吒河最高水位为9.77m，调蓄水深为2.27m。此时跨河道路天禄大道受淹（路面高程9.5m），与实际相符。

4.2 规划工况

（1）管网排水能力

哪吒河上游汇水区域内降雨产流先汇入雨水管网，通过管网排入哪吒河。涝水排入哪吒河上游的过程受雨水管网的排水能力约束，因此需要复核雨水管网排水能力。

根据《室外排水设计规范》（GB50014—2014）规定，特大城市非中心城区，雨水管渠设计重现期为2～3a；中心城区的重要地区，雨水管渠设计重现期为5～10a。本次雨水管渠设计重现期取3a。

径流系数选取依据《室外排水设计规范》（GB 50014—2014）规定，综合排水区用地性质，综合考虑定为0.5。

（2）排涝计算

a.内河入流过程

基于圩区排涝标准条件的设计暴雨过程计算产流得到净雨过程，以管道排水能力为上限，排入内河河道。当净雨过程流量小于管道排水能力时按净雨过程流量入内河，否则以管道排水能力入内河。

以管道3a一遇排水能力（取α=0.5，t=60min，h=27.60mm/h）为控制，推求内河入流过程，结果见表7。

表7 内河入流过程

b.排涝规模计算

根据常规内河调蓄经验，拟定哪吒河调蓄水深1.0m，即最高控制水位8.5m条件下，哪吒河调洪演算过程详见表8。

表8 规划工况下哪吒河调洪演算过程（调蓄水深1.0m）

此时计算得河道外排出流量28.2m3/s，现状河口泵站排涝流量6.4m3/s，为保证排涝片区排涝，需另新建排涝规模为21.8m3/s的外排泵站，该结果与《禄口新城市政专项规划》拟新建20.0m3/s规模的泵站基本吻合。

5 结论与排涝建议方案

5.1 结论

（1）现状工况下，哪吒河承担上游高、低水外排任务，排涝压力大，现有河口泵站规模不足，调蓄水深达2.27m，当在常水位7.5m时起调的条件下，河道高水位达9.77m，此时河道两岸及跨河市政道路（天禄大道实测标高9.5m）均有受淹风险。

（2）规划工况下，哪吒河上游来水通过管网汇入，排涝压力减小，按常规设定调蓄水深1.0m时，需新建21.8m3/s规模的外排泵站，该结论与《禄口新城市政专项规划》基本吻合。

5.2 排涝建议方案

现状工况下，为避免河道两岸及相关市政道路受淹，汛前河口泵站需提前开机，预降哪吒河水位，控制汛限水位不高于7.23m，此时最高水位9.5m，有条件时可将哪吒河水位降低至6.6m以满足超高要求，考虑到水位波动骤升骤降对河道岸坡的影响，建议相关部门对河道坡面进行必要的防护。

规划工况下仅需做好常规防汛调度，使河道汛限水位保持在7.5m（常水位）时即可保证河道最高水位不超8.5m。

因近期暂无河口泵站扩建计划，现状泵站仍需维持现有6.4m3/s运行，此时需加强汛期调度运行以避免发生严重洪涝灾害，远期建议泵站扩建至28.2m3/s后，能大幅降低相关部门防汛压力。