城市水系规划的竖向标高系统研究
生命法庭城市水系规划的竖向标高系统研究
刘志敏;卢继红;黄兆玮;徐辉荣
【摘 要】以南沙明珠湾区水系规划为对象,研究城市水系竖向标高系统.进行水利计算,初定防洪规划下的的布局与堤防高程,确定防潮堤结构形式为超级堤.针对河涌不同功能需求,确定平时内河涌管控水位和排涝安全管控水位.在防洪排涝竖向设计的基础上,确立了市政道路标高、桥梁通航净高、地块标高,实现了河涌多种功能之间的协调和衔接.成果对解决当前城镇化带来日益严重的城市内涝问题,满足水生态文明建设对城市河涌多功能要求,对滨海河网城市的竖向标高系统规划设计均具有一定的借鉴意义.
【期刊名称】《人民珠江》
【年(卷),期】2015(036)004
昱的拼音【总页数】4页(P32-35)大学学生会自我介绍
【关键词】竖向标高系统;防洪竖向标高;排涝管控水位;市政道路标高;桥梁通航净高
【作 者】刘志敏;卢继红;黄兆玮;徐辉荣
【作者单位】广东省水利电力勘测设计研究院,广东广州510635;湖北省水利水电科学研究院,湖北武汉430070;广东省水利电力勘测设计研究院,广东广州510635;广东省水利电力勘测设计研究院,广东广州510635
【正文语种】中 文
【中图分类】TV213.4
近年来,受极端天气影响,城市内涝问题越来越严重,对城市水系的规划设计提出了更高的要求。为了城市水系规划设计方案能够满足城市防洪、地面排水防涝、城市景观、道路桥梁交通以及建筑布置等多方面的要求,在规划过程中更好地引导城市空间形态的演化、重塑,城市竖向标高规划设计至关重要。城市水系竖向设计兼具城市设计与工程技术双重视野,综合考虑城市防洪、地面排水防涝、城市景观、道路桥梁交通以及建筑布置等多方面的要求,对自然地形进行利用、改造、确定坡度、控制高程和平衡土石方等工作[1-6]。下面,以南沙明珠湾起步区水系规划为对象,对城市水系竖向标高设计进行探讨性研究。
全面收集水文气象、地质地形、城市规划等基础资料,初步确定总体规划布局。进行设计潮位等水利计算,分别初定满足防洪潮标准要求的防洪带堤顶标高以及满足排涝标准和布局要求的平时内河涌管控水位和排涝安全管控水位。以此为基础,确定城市水系竖向标高系统,包括市政道路标高、桥梁通航净高、城市地块标高等。
2.1 南沙站设计潮位计算成果
根据河海大学完成的《南沙区风暴潮专题研究及防洪标高论证技术报告》南沙站设计潮位计算成果[7],经与2011年珠江委复核的设计潮位成果比较,变化不大。为了与历史研究成果有效衔接,本次研究仍采用珠委复核的设计潮位成果[8](表1)。
2.2 南沙站潮位频率曲线
分析1989—2009年南沙站逐日潮位,得到南沙站潮位频率曲线(图1)。由曲线可知,50%频率南沙潮位是5.01 m,4.7~5.3 m发生的频率为26.8%,即南沙站的多年平均潮位是5.01 m,有26.8%的潮位维持在4.7~5.3 m之间,一天平均为6.4 h。
3.1 防洪竖向标高的设计
参考各规范及相关报告成果[9-12],确定南沙新区明珠湾区防洪(潮)标准为200年一遇。
3.1.1 设计潮位高程
南沙站潮位采用成果见表1,但明珠湾区海堤位于南沙站上游,设计潮位略高于南沙站,所以明珠湾区设计潮位=南沙站设计潮位+明珠湾区与南沙站水面线潮位差,计算明珠湾区海堤的设计高程。由《南沙新区起步区防洪规划报告》计算得蕉门水道、上横沥、下横沥设计洪潮水面线,蕉门16断面(南沙站)200年一遇水位为7.83 m[13]。选取本次规划范围上横5断面(图2)作为规划的最上游断面,其200年一遇水面线(由上横3断面与上横7断面插值计算得)最多比南沙站200年一遇水位高0.07 m[13],故明珠湾区海堤200年一遇设计洪水位采取南沙站设计潮位加上0.07 m得到,即为7.93 m。由于明珠湾区域内水面线差值只有几厘米,所以整个明珠湾区海堤设计高程均采用统一值。
其余频率的设计潮位采用以上方法,以对应频率上横5断面水面线-蕉门16断面水面线+珠水规计函[2011]312号文复核的潮位得到,见表2。
3.1.2 防洪带顶标高的选定
明珠湾区范围内200年一遇潮水位为7.93 m。本次规划区域为沿海冲击平原,以大片农田、鱼塘为主,标高大多为4.0~6.0 m,道路、房屋地坪标高大多为5.0~6.0 m,大部分地面高程较低,所规划堤后保护的皆为城市建设用地,地面规划平整后高程为7.0~8.5 m,若不允许越浪,防浪墙顶高程将达到9.65~10.27 m,将造成堤防“围城”的境况,隔绝了城市与水,为体现水乡城市特,营造开放的滨水空间景观,规划海堤建设为超级堤,堤身设计允许越浪,在满足防洪(潮)安全前提下,加强堤身强度的同时,尽量降低堤顶标高。为此参照相关规范、规程要求的堤顶超高,以及有关工程设计实例所采用的堤顶超高值,同时,满足城市景观通视的要求,确定明珠湾区防洪带顶标高为200年一遇潮水位7.93 m加上0.5~0.6 m超高,取8.5 m为海堤堤顶高程。
3.2 排涝管控水位的竖向设计
针对区域内河涌不同功能需求,制定不同的水位管理方案,以满足河涌对防洪、排涝、水上交通、水景观等的要求。本次研究需要确定的控制水位主要有:
a) 平时内河涌管控水位:即日常内河涌保持的水位,主要能满足通航、景观的要求。
b) 排涝安全管控水位:即在区内发生暴雨涝水时,经过内河涌调蓄及水闸、泵站的运行,使内河涌达到的最高水位,城市建筑只有在此水位以上方能不受涝水的影响。
参考相关报告成果[9-12],确定南沙明珠湾区城建区采用50年一遇24 h暴雨不成灾,并以市政雨水排放标准进行复核,明珠湾区排水管道采用5年一遇市政排水标准。
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3.2.1 内河管控水位
经分析确定平时的内河涌管控水位为4.7~5.3 m,主要理由如下:
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a) 符合南沙站自然潮位特性。由图1得知,南沙站的多年平均潮位是5.01 m,因此正常水位定为5 m。根据南沙站多年高低潮和低高潮平均值为别为4.6、5.55 m,考虑景观的要求,正常高水位与正常低水位之间的水位差不宜太大,平时内河涌管控水位选择4.7~5.3 m,可充分利用水闸自排维持内河涌水环境而尽量少利用抽排,从而达到节能的目的。
b) 满足船闸通航要求。从图1知,南沙站有26.8%的时间潮位维持在4.7~5.3 m之间,平均一天有6.4 h能满足自由过船的需求。
c) 满足内河涌换水的需要。在日常内河涌控制水位4.7~5.3 m下,灵山岛尖水体流动活跃,换水时间短,水体更新速度快,即使在突发污染情景无人工处理时,各涌水质均可在一天内恢复正常水平[15]。
3.2.2 内河管控水位
3.2.2.1 排涝安全管控水位为6.3 m。
a) 符合南沙站自然潮位特性。在确定排涝安全管控水位时,需充分考虑自排的可能,尽量少使用泵站抽排。由图1得知,潮位高于6.3 m对应的频率为4.93%,即排涝安全管控水位定为6.3 m时有95.07%的机率是可以自排到外江的,因此选择6.3 m比较合适。

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