基于水动力模型下的爱联河河道迁建方案.pdf

云南水力发电YUNNAN WATER POWER165第 40卷第 4期0 引言随着我国经济建设以及社会生活水平的不断发展，当前我国城市轨道交通等市政工程也在不断完善，并且也得到了较好发展1。在这样的前提下，分析城市轨道交通工程的实施方法，并对其中的问题进行分析和解决非常重要2-3。做好河道迁改工作同时，必须确保河道防洪标准不降低4。洪水灾害对人们的生命财产安全造成严重的威胁。因此，需要关注河道的防洪工程建设力度，提升河道的防洪能力，减少洪水灾害的发生概率，保障人们的生命财产安全5-6。深惠城际龙城站是支撑龙岗老中心的核心城际枢纽，是打造面向珠三角、连接都市圈，国际一流水准的现代化城际轨道枢纽，是打造龙岗区综合服务中心的重要支撑。以爱联河河道迁建工程为例，采用 Mike11 模型分析工程现状，提出了针对性的河道迁建方案及防洪工程。在不降低现状河道防洪标准的前提下，通过对现状河道进行基于水动力模型下的爱联河河道迁建方案贺涛（深圳市水务规划设计院股份有限公司，广东 深圳 518000）摘要：随着我国经济建设以及社会生活水平的不断发展，当前我国城市轨道交通等市政工程也在不断完善，并且也得到了较好发展。以爱联河河道迁建工程为例，采用 Mike11 模型分析工程现状，提出了针对性的河道迁建方案及防洪工程。在不降低现状河道防洪标准的前提下，通过对现状河道进行迁改，以满足龙城站建设需求。同时收纳沿线接入的雨水，对现状箱涵内已建设的沿河截污管进行同步迁改。为打造一体化的综合交通枢纽，方便各线间客流换乘，保障轨道交通线路客流保障的需要，提供了必要保障。关键词：水动力模型；河道迁建；雨水管迁；河道防洪中图分类号：TV85文献标识码：B文章编号：1006-3951(2024)04-0165-04DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2024.04.040Relocation and Construction Plan of Ailian River Channel Based on Hydrodynamic ModelHE Tao(Shenzhen Water Planning and Design Institute Co.,Ltd.,Shenzhen 518000,China)Abstract:With the continuous development of Chinese economic construction and social living standards,municipal projects such as urban rail transit are also constantly improving and have also achieved good development.Taking Ailian River relocation project as an example,this paper uses Mike 11 model to analyze the current situation of the project and proposes targeted river relocation plans and flood control projects.On the premise of not lowering the flood control standards of the current river channel,the current river channel will be relocated and modified to meet the construction needs of Longcheng Station.At the same time,the rainwater connected along the line will be collected,and the existing river interception pipes built in the current box culvert will be synchronously relocated.It provides necessary guarantees for building an integrated comprehensive transportation hub,facilitating passenger transfer between different lines,and ensuring the passenger flow guarantee of rail transit lines.Keywords:hydrodynamic model;river relocation and construction;rainwater pipe relocation;river flood control收稿日期：2023-09-27作者简介：贺涛（1993-），男，山西大同人，助理工程师，主要从事水利工程设计工作。*166云南水力发电2024 年第 4 期迁改，以满足龙城站建设需求。同时收纳沿线接入的雨水，对现状箱涵内已建设的沿河截污管进行同步迁改。为打造一体化的综合交通枢纽，方便各线间客流换乘，为轨道交通线路客流的需要，提供了必要保障。1 工程概况1.1 工程现状深惠城际位于广东省南部，途经深圳、东莞和惠州，是粤港澳大湾区城际铁路网的重要组成部分。岗区总面积 388.21 km2，地处南海之滨，属亚热带海洋性季风气候。雨量充沛，光照充足。常年主导风向为东南风。四季划分具有“夏长冬短”之特点。龙岗河流域位于深圳市东北部，是东江二级支流淡水河上游段，属于东江水系，河流进入惠州市蜿蜒曲折 4.888 km 后，从坑梓街道沙田村的北面开始，成为深圳市与惠州市的界河，接纳田坑水与田脚水后，流入惠州境内。流域面积 364.4 km2，河流全长 35.5 km，平均坡降 2.7%。爱联河为龙岗河的一级支流，起源于龙口水库排洪渠，河道经由荷坳社区到中心城，在龙城中路下方汇入龙岗河，大部分为暗涵段。流经龙岗区体育中心、龙岗区政府，在龙翔大道与龙城中路交叉口南侧附近汇入龙岗河干流。爱联河全长 8.66 km，其中从北理莫斯科大学段至爱联河口全部为暗涵，长 7.2 km。爱联河现状主要为被覆盖河道，明渠有 2 处，分别是起点神仙岭水库溢洪道下游段及深圳北理莫斯科大学段。爱联河流域控制面积 23.65 km2，河流全长 8.66 km，河道天然平均坡降 3.5%，设计防洪标准为 50 年一遇，洪峰流量为 301.5 m3/s。河道基流为龙口水库坝下渗漏水，流量为 574 m3/d。根据深惠城际龙城站站位以及设计文件，该项目主要工程任务为在不降低现状河道防洪标准的前提下，通过对现状河道进行迁改，以满足龙城站建设需求。同时收纳沿线接入的雨水，对现状箱涵内已建设的沿河截污管进行同步迁改。此次推求水面线选择 MIKE11 水动力模块采用 6 点 Abbottlonescu 有限差分格式对圣维南方程组求解。MIKE11 模型基于以下 3 个要素：反映有关物理定律的微分方程组；对微分方程组进行线性化的有限差分格式；求解线性方程组的算法。并基于以下几个假定：流体为不可压缩、均质流体；一维流态；坡降小、纵向断面变化幅度小；符合静水压力设定。将爱联河下游汇入龙岗河河口 50 年一遇设计水位作为本次水面线起推水位。根据深圳市防洪排涝规划中龙岗河流域干流水面线成果表，现状爱联河下游河口 50 年一遇水位为 32.64 m。河道糙率自下游入河口起至上游迁改段起点位置河道结构形式均为钢筋混凝土箱涵。根据水利计算手册，箱涵糙率取值为 0.014。根据以上方法以及参数取值，每隔 50 m 选择1 个河道横断面，在河道转弯、断面渐变上下游加密断面，推求现状爱联河 50 年一遇水面线，结果见表 1。表 1 爱联河现状水面线成果表m桩号50 年一遇水位箱涵底高程箱涵顶高程箱涵净空地面高程0+23733.0627.6033.100.0435.040+30533.1828.0132.41-0.7735.200+35033.3128.0432.44-0.8735.570+40033.3528.0932.49-0.8635.640+50033.4228.1932.59-0.8335.780+60033.4928.2932.69-0.8035.931.2 主要问题分析龙城站主体结构与爱联河暗涵结构冲突，为保证车站结构完整，不降低车站服务水平需要爱联河进行改移，存在以下冲突和矛盾。1）箱涵断面过流能力不足的问题。按照明渠均匀流对现状箱涵过流能力进行校核。选取典型断面对过流能力进行校核，现状爱联河箱涵允许最大流量为 261 m3/s，小于 50 年一遇设计流量301.5 m3/s。2）龙岗河顶托严重的问题。根据对现状爱联河 50 年一遇水面线进行复核，爱联河入河口高程低于龙岗河 50 年一遇洪水位，爱联河下游段为淹没出流。受龙岗河顶托影响，在遭遇 50 年一遇洪水时爱联河下游段自如意路起箱涵为满流状态，压力线高出箱涵结构顶高程约 1.4 m。爱联河顶部覆土厚度约 3 4 m，涵内水未溢流出地面。3）现状河道与拟建龙城站冲突问题。现状爱贺涛 基于水动力模型下的爱联河河道迁建方案167联河河口汇入龙岗河河口底部标高为 26.45 m，箱涵顶部标高为 30.35 m。根据龙岗河综合整治成果，龙岗河设计水位为 33.845 m。爱联河属于淹没出流有压流，龙岗河河口水位会对爱联河自河口向上游 3 km 造成顶托影响，该范围内的箱涵处于内部承压的状态。2 河道迁建方案分析2.1 河道断面设计1）纵断面设计。爱联河迁改段上下游顺接现状箱涵按照接入箱涵底标高进行设计，上游标高为 28.35 m，下游标高为 27.71 m，上跨车站配线段受车站影响，该段平坡处理，标高为 28.28 m。设计纵坡自上游起依次为 1.22%。0%。3.44%。2）横断面设计。爱联河迁改段分为上游接口段、下穿龙翔大道段、龙城广场段、文体中心段、下游接口段以及不同尺寸之间衔接的过渡段。在下穿龙翔大道段和龙城广场段河道箱涵断面按照100 年一遇防洪标准进行设计，文体中心段按照50 年一遇防洪标准进行设计，横断面信息见表 2。表 2 爱联河迁改横断面规格尺寸统计表单孔尺寸/m孔数顶板厚度/m底板厚度/m侧墙/中隔墙厚度/m备注4630.50.50.5A型5.5630.50.50.5B型126111.20.6C型2.2 方案分析2.2.1 河道迁建方案分析1）龙广二路绕行方案分析。根据对周边地面以及地下构筑物调查成果分析，龙城广场片区存在大量连续地下结构。沿龙广二路横穿龙城广场的方案与地下构筑物在高度上冲突。采用此方案需要拆除现状龙城广场地下空间及连廊。迁改线路段，工程量较小，不影响龙城站功能完整性。但迁改线路涉及产权多，沟通难度大且征拆投资费用高。2）西埔街绕行方案分析。根据涉河建设项目防洪评价和管理技术规范相关要求，河道改道项目设计防洪（潮）排涝标准不应低于规划的防洪（潮）排涝标准。改道后的河道水面面积、容积、平均宽度及进、出口断面的过流面积均不应低于规划要求，并满足占用与补偿相等效的原则。爱联河改移西埔街绕行方案虽新建河道断面尺寸以及形式满足规划标准和河道功能需求，但改变了现状河道在龙岗河汇入口位置。通过数值模拟分析，拟建入河口与现状入河口段龙岗河将产生奎水，最大壅水高度约 0.38 m，壅水范围约1.7 km。将对龙岗河的防洪能力造成影响，降低龙岗河应对超标准洪水的能力。采用该方案需要对龙岗河受影响范围河段进行改造。因此该方案不影响龙城站功能完整性，迁改路线在市政道路下方以及绿地地块内，征地难度较小。但是迁改路由长，工程投资费用高，需要对龙岗河进行改造。3）车站并行方案分析。爱联河改移车站并行方案在满足的爱联河自身防洪标准的基础上并未改变汇入口位置。且改移长度较短约 460 m。改移整体走向基本与现状河道一致，对服务范围排水管道影响较小，对自龙岗区政府至龙广一路段汇水范围基本无影响。因此方案迁改路径较短，投资较小，不改变爱联河汇入口位置。但是占用车站文体中心段进出口，需要调整进出口位置。通过从改移路由平面选择、空间位置条件、河道功能需求以及对深圳市现条例和技术规范适应性分析，上述方案中爱联河改移龙城站并行方案在满足车站站位情况下属最佳方案，此次爱联河迁改拟采用该方案。2.2.2 水管迁方案分析1）雨水管迁改方案。沿龙翔大道北侧新建DN18 雨水管替代原河道路由收水，承接路面及道路雨水口排向迁改河道。将道路南侧现状 DN1 200雨水管、DN800 雨水管、DN600 雨水管接入河道迁改段。龙广一路路口处承接路面雨水后接入以DN1 200 接入河道迁改段7。2）污水管迁改方案。废除龙翔大道南侧与爱联河迁改路径冲突的 DN1 200 污水管，于龙城广场处新建一体化污水泵站提高污水重力流标高，泵站上游接驳 DN1 200 污水管后，出水口新建 DN800 污水压力管上跨迁改段爱联河后接驳至北侧现状 DN1 200 污水管。汇合后沿龙翔大道北侧、龙城大道西侧新建 DN1 600 污水管，168云南水力发电2024 年第 4 期废除这两侧主体上方冲突的污水管线废除龙翔大道位于文体中心与爱联河迁改范围内的现状DN300 DN1200 污水管，在文体中心前围挡范围外新建 DN300 污水管及化粪池；龙翔大道东侧新建 DN30 DN1 350 污水管沿龙翔大道绕行至龙城大道西侧 DN1 650 现状污水管。3 河道防洪工程3.1 河道箱涵工程爱联河下游段受龙岗河水位顶托，长期处于淹没出流状态，箱涵内部水流为有压流，缺少足够的净空要求。迁改段箱涵上跨龙城站配线段，基本处于龙城站建成后的安保范围线内。深惠城际龙城站作为百年工程，以及后续河道提标改造的难度太多，本次河道箱涵截面设计在达到规划要求 50 年一遇的防洪标准外，对局部有条件的区局断面扩大至 100 年一遇。3.2 排口平面布置迁改段总计接入 4 个雨水排口。管径尺寸为DN1 200 DN2 400 mm，管道材质以及接入口管底标高见表 3。表 3 雨水排口管道内外径表管道材质管道内径/mm管道外径/mm管底标高/m预制混凝土管2 0002 40029.72预制混凝土管1 0001 20033.08预制混凝土管1 0001 20033.17预制混凝土管1 2001 44029.95雨水排口一底标高为 29.72 m，管道内径为DN2 000，过流能力为 22.34 m3/s；排口二底标高为33.08，管道内径为 DN1 000，过流能力为 3.51 m3/s；排口三底标高为 31.70 m，管道内径为 DN1 000，过流能力为 3.51 m3/s；排口四底标高为 29.95 m，管道内径为 DN1 200，过流能力为 5.72 m3/s。4 个雨水排口的设计水位为 32.99 34.12 m。3.3 排口接入点横断面雨水管道属重力流，受控上游标高和纵坡控制，排口接入箱涵标高不同。针对不同管径以及接入口标高，选择不同的检修井对箱涵与雨水管进行连接。迁改段的雨水管网变化主要为在龙翔大道北侧新建 DN1 800 雨水管替代原河道路由收水后排向河道。4 结束语深惠城际龙城站的设置是为深圳“东进战略”的实施提供新动力，加强东部中心与深莞惠经济圈的经济联系，提升深圳特色社会主义示范区的辐射带动能力的需要；是带动枢纽周边地区发展，支撑龙岗东部综合服务中心建设，落实深圳市“建枢纽就是建城市”的发展要求的需要8。以爱联河迁改工程为例，结合工程现状对工程主要问题进行分析，提出了河道迁建方案。通过河道防洪工程措施，实施河道改造措施，爱联河迁改实施后，该段河道箱涵过流能力达到 50 年一遇防洪标准，局部断面达到100年一遇防洪标准，满足深圳市防洪（潮）排涝规划中爱联河规划防洪标准 50 年一遇的要求。参考文献：1 张慧哲，胡素端.基于Mike11水动力模型的城市内涝规划研究 J.吉林水利，2023,（9）:18-22.2梁小刚.浅谈安徽省淮河干流岸线规划功能区划分J.治淮，2019,（10）:48-50.3李力.城镇河道防洪建设与生态治理的探索J.陕西水利，2023,（8）:63-65.4沈壮宇.卫河河道治理规划与设计J.河南水利与南水北调，2022，51（7）:68-69.5周驰皓.浅析城市轨道交通等市政工程中管线迁改工作J.建材与装饰，2018,（7）:280-281.6许志勇.郑州地铁施工对污雨水管网的影响及建议J.河南水利与南水北调，2021,50（10）:84-85.7林晓瑜.市政道路管线迁改原则及相关技术探讨J.价值工程，2020,39（13）:158-159.8邓志敏，王涛.基于河网水流模型法的大布巷水河道迁改方案比选论证J.水利科学与寒区工程，2023,6（4）:89-93.