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陈杰辉《从城市适宜水域面积率谈顺德地区的水系布局》

 

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从城市适宜水域面积率谈顺德地区的水系布局
(广东顺建规划设计研究院有限公司  陈杰辉  2010.03)


主题词:水域面积、调蓄水面面积、水系规划

  《城市水系规划规范》GB50513-2009(国家标准--建设部、质检总局2009-07发布,2009-12-01实施,下简称《水系规划规范》),将不同地区城市按降雨及水资源条件划分为三类,给出水域面积率的建议值,作为一区的广东城市,城市适宜水域面积率为8-12%。对城市用地中如何处理水系面积,发挥水域对雨水的调蓄作用,有明确的指导意义。
   

    由于《水系规划规范》未对水域面积作具体定义,在实际操作中,对水域面积理解的不同,容易产生不同的结果,下面就水域面积的定义作讨论;并就水域面积率的变化,对顺德大良所在的区域作粗算,得出大良地区在几种典型降雨条件下,水域蓄水高度的变化,从而比较水域面积率取值对降雨排涝效果的影响。

一、 水域面积的定义
1. 《水系规划规范》关于水系改造的条文摘录如下:

5.5.1 水系改造应尊重自然、尊重历史,保持现有水系结构的完整性。水系改造不得减少现状水域面积总量和跨排水系统调剂水域面积指标。
5.5.4 水系改造应有利于提高城市防洪排涝能力,江河、沟渠的断面和湖泊的形态应保证过水流量和调蓄库容的需要。
5.5.6 规划建设新的水体或扩大现有水体的水域面积,应与城市的水资源条件和排涝需求相协调,增加的水域宜优先用于调蓄雨水径流。在资料条件有限时,可按表5.5.6确定新增加水域的面积

表5.5.6城市适宜水域面积率

城市区位

水域面积率(%

区城市

8-12

区城市

3-8

三区城市

2-5

注:1. 区包括湖北、湖南、江西、浙江、福建、广东、广西、海南、上海、江苏、安徽、重庆;
 

2. 水域面积定义的讨论
   A. 顺德地处珠江三角洲的中心,河网密,小涌、小丫多,鱼塘多,水域面积很大,顺德各类面积(摘录于文献①P126)整理如下表

表1-2-A  顺德各类地面面积

类型

平原

水域(含河流、水塘)

丘陵台地

总面积

面积  km2

473.21

301.50

31.43

806.15

比例  %

58.7

37.4

3.9

100


水陆面积比例:37.4%,符合水陆面积约4:6。 

    B. 顺德河流有西、北江过境干支流16条段,长210公里,内河河涌164条,总长755.710公里。累计全县河流水域总面积103.2平方公里。(摘录于文献①P129)
河流面积比例:103.2/806.15=12.8%
    C. 从上面的数据的,单算河流面积比例,已超过《水系规划规范》中的城市适宜水域面积率的高值12%,是否在城建规划水系改造中,不需再保留内河河涌、鱼塘?凭直觉都会讲,不可能。如将内河涌、水塘全部都计入水域面积,按5.5.1规定,“不得减少现状水域面积总量”,那建设用地又不可能满足社会发展的需要。
    D. 从文献②《佛山市排涝规划Ⅱ片区》报批稿中取得大良所在的第一联围及容桂联围围内各类地面面积如下表:

表1-2-D  第一联围及容桂联围现状排区各类地面积(摘录于文献②P28)   单位km2

联围名称

鱼塘

河流(内河涌)

调蓄水面

总面积

鱼塘+内河涌面积

第一联围

65.97

7.11

187.89

73.08

比例(%)

35.1

3.8

38.89

容桂联围

13.72

2.28

58.96

16

比例(%)

23.3

3.9

27.14

内河涌面积比例约为4%,鱼塘+内河涌面积为27-39%,是否可将内河涌全部计入,鱼塘折算计入,作为调蓄水域总面积,从而与城市适宜水域面积率相对应。

3. 从水利部2008-11发布的《城市水系规划导则》SL431-2008,水利行业标准(下简称《水系规划导则》)查到城市适宜水面面积率的定义。《水系规划导则》(注:发布单位及时间与《水系规划规范》均不同)关于城市水面面积率的条文摘录如下:
5.2.1城市适宜水面面积率SΔ应为城市总体规划控制区内常水位下水面面积Sw占城市总体规划

控制区面积St的比率,即:SΔ=Sw/St (5.2.1)
SΔ---城市水面面积率
Sw---城市总体规划控制区内常水位下水面面积
St---城市总体规划控制区面积

4. 讨论
    顺德地区雨水排放模式:雨水通过街道集雨设施汇进排水管道,由管道进入河涌,再通过河涌排入河道(珠江的西、北江河道)。但由于顺德的地形特殊,顺德城镇建成区和农田的地面高程往往低于大江河的常水位,加上在潮汐的作用及上游洪水的影响下,河道的水位经常发生变化,水位低时,雨水可利用地面与河道水位差自流排出,当河道的水位高时,则通过提升泵站,经提排后进河道。形成“地面——内河涌——(自流/提升)入河道”的排放模式。在大多数情况下,为节约运行经费(电费),在养鱼业水位容许的前提下,减少开泵时间,采用“地面——内河涌——储存(延时)——(自流)入河道”的排放模式。
    对照本地雨水排放模式,综合《水系规划规范》与《水系规划导则》,笔者认为,外江河对城市规划区排涝调蓄无直接影响,故该部分水面面积不应纳入排涝调蓄库容。
    在顺德,城市水域面积应按《水系规划导则》定义为控制区内(围内)常水位下水面面积为宜,即围内内河涌面积+可以调蓄的水面面积(部分鱼塘),可称为调蓄水面面积,以补充《水系规划规范》城市水域面积的定义不明确。取值可按《水系规划规范》城市适宜水域面积率。
二、 不同水域面积率(调蓄水面面积率)的比较
    撇除其它技术及管理的原因(其它技术及管理的原因可参见《顺德建筑》2006年第2期《顺德地区规划中的雨水排放问题及对策》),单从调蓄水面面积率的比较,从计算上分析不同的调蓄水面面积率对我们雨水排涝的影响。
    从表1-2-D中知,本地现状(内河涌) 水域面积约为4%,大部分的调蓄,由鱼塘承受。而鱼塘的调蓄也受一定的限制,现代养殖业追求高效高产,加大蓄水高度而增加养殖数量提高产能。水面与塘基高度只留20-30cm,往往在连续暴雨之初,已将调蓄高度用完,之后,因避免鱼塘漫顶跑鱼,向内河涌排水,此时,鱼塘调蓄功能丧失;水浸问题大多出现在雨季的第二场暴雨,或是间隔一段时间后的第二场暴雨,印证该分析。依靠鱼塘调蓄是现状解决排涝的方法之一,但城市化的推进,鱼塘日渐填埋,后果是可预见的。
    故我们的水域面积很大,但可用作雨水调蓄的水面却很小,内河涌----约4%,应通过一定的措施增大调蓄水面面积。
下面,用顺德大良所在的第一联围,以不同的典型雨量情况下,不同的调蓄水面面积率作计算,比较不同的调蓄水面面积率下蓄涝水深h的变化关系。

1. 典型降雨雨量选取
表2-1 计算选用雨量资料

降雨名称

降雨数据

说明

雨型描述

总雨量(mm

最大小时雨量(mm

降雨历时(小时)

降雨A

10年一遇最大24小时设计暴雨

217.1

27.4

24

珠江流域城市排涝标准

降雨B

以非热带气旋影响类的雨峰

89.7

89.7

1

见文献③,佛山市在19622001年,一小时雨量最大值

降雨C

以非热带气旋影响类的雨峰平均值

41.6

41.6

1

见文献③佛山市在19622001年,一小时雨量最大平均值

降雨D

城建排水暴雨强度,重现期T=1年,降雨历时2小时

56.2

28.1

2

城建排水标准,20032008年大良地区出现水浸街现象降雨值

2. 第一联围现状及规划数据
表2-2-1排区现状各类地面积(摘录于文献②P28)    单位km2

联围名称

鱼塘

河流

其它

总面积

第一联围

65.97

7.11

114.81

187.89

比例(%)

35.1

3.8


现状排区排涝能力为240.61 m3/s

表2-2-2规划排区各类地面积(摘录于文献②P29)    单位km2

联围名称

鱼塘

河流

调蓄水面

其它

总面积

第一联围

30.22

7.11

1

113.81

187.89

比例(%)

16.1

3.8

0.5

规划排涝能力为458m3/s

3. 计算方法:
   A. 用总量排除法计算,考虑计算用于规划方案比较,无必要采用时程分配计算,结果对降雨A略粗,但降雨A的最
      大小时雨量与降雨D相约,局部最大时段的结果可参见降雨D的计算。
   B. 各地类的产水参照文献②中计算,加权径流系数为0.875。
   C. 鱼塘蓄涝深度:对降雨A---采用0.1m和0.2m分别计算;对降雨B、C、D---采用0.1m(连续暴雨)。考虑雨季降
      雨量较大时,养殖业不会让内河涌蓄涝水放入鱼塘,故对鱼塘蓄涝,采用鱼塘接纳降雨不外排。
   D. 调蓄水面面积率比例调整时,不调整各地类的产水能力(水量不变)。
   E. 计算过程:
      来水量=降雨量x面积x径流系数
      调蓄储存量=来水量-提排量-鱼塘蓄涝
      蓄涝水深h=调蓄储存量/调蓄面积(假定水深变化时调蓄面积不变)

4. 各雨量蓄涝水深计算结果
表2-4-1各雨量蓄涝水深计算结果汇总     蓄涝水深h(mm)

计算条件

 

现状

规划

调整蓄涝内河涌面积和电排能力

蓄涝内河涌

面积

面积率%

面积

面积率%

面积

面积率%

面积

面积率%

面积

面积率%

面积

面积率%

 

7.11

3.78%

7.11

3.78%

8.11

4.32%

11.27

6.00%

15.03

8.00%

15.03

8.00%

鱼塘蓄涝

100mm

200mm

100mm

100mm

100mm

100mm

电排能力

240(m3/s)

240(m3/s)

458(m3/s)

458(m3/s)

458(m3/s)

250(m3/s)

蓄涝水深h

降雨A

1168

240

-851

-612

-459

736

降雨B

1107

1107

1281

921

691

741

降雨C

442

442

485

349

262

311

降雨D

511

511

523

376

282

382


备注:
1) 蓄涝水深h<0,表示电排能力+鱼塘蓄涝能力>降雨量。
2) 按06-09年观测,第一联围可在0.8-1.4(珠基)之间调蓄,即一般调蓄水深可取0.6m,最大可取0.8m。当计算调蓄水深大该值时,水浸街,表中数字加粗。
5. 结果比较:
    A. 现状及按排涝规划设置电排能力,防御普见雨量是可行的,但对于历史一小时雨量最大值(降雨B、锋面雨、见文
       献③),出现蓄涝能力不足(降雨B多项h>800)。对于类似08年6月25日的极端雨量(308mm/24h、一小时雨量89mm
       见<珠江商报>08.06.26)安全量更显不足。
    B. 现状蓄涝能力和电排能力,也不足以防御连续暴雨(降雨A,鱼塘蓄涝100mm,h=1168)。
    C. 按排涝规划设置电排能力,在蓄涝面积率6.00%时,仍未能满足(h=921>800),在蓄涝面积率8.00%时,才可满足
       h<800。此时,电排能力由现状240(m3/s)增至458(m3/s),内河涌的分布、横断面,尚应按区域水量调整。
    D. 蓄涝面积率8.00%时满足h<800,同时,可减少增容电排能力,在现状的基础上按蓄涝水面结构调整电排容量分布,
       略增加即可满足。
    E. 通过加大调蓄水深,同加大蓄涝面积率效果是一样的,如将调蓄水深由0.8m加大到1.0m,满足蓄涝的面积率可由
       8.00%降到6.00%,如果能通过对电排能力在管理上挖潜,在技术改造,加大调蓄水深,其经济效益可观。

三、 结论和建议:
     1. 城市蓄涝水域面积,应采用可水位控制区(围内)的内河涌面积+蓄涝水面面积(部分鱼塘),取值按《水系规划
        规范》城市适宜水域面积率。
     2. 由于产业的需要,现状鱼塘不可全用作蓄涝,蓄涝只能用其部分预留容积。
     3. 现状及按排涝规划,均能满足一般条件下的降雨量:降雨A-- 217.1mm/24h、最大27.4 mm/h,降雨C-- 40mm/h,及
        降雨D--28mm/h、连续降雨2h共56 mm。
     4. 仅按排涝规划增加电排能力,增加少量的蓄涝水面,并不能解决历史最大一小时降雨量(降雨B--89mm/h、锋面
        雨)的蓄涝。近年,出现遇短时暴雨,电排泵站不能满负荷抽排,但街道涝渍的现象,也揭示现状电排泵站并未能
        有效发挥作用。
     5. 现状内河涌面积蓄涝能力不足,在城市用地规划时,应将部分鱼塘改变为蓄涝水面,并逐步满足内河涌+蓄涝水面
        达8%的城市适宜水域面积率。
     6. 在已建城区,应调整用地现状,及时开挖一定数量的蓄涝水面,使蓄涝水面面积分布相对均衡、外排畅通。
     7. 从管理上取效益,利用锋面雨的季节性,在锋面雨可能出现的时段(4-7月),将部分鱼塘联通到内河涌,成为蓄
        涝水面,可以节省用地。
     8. 从电排管理上挖潜力,降低蓄涝起始水位,加大调蓄水深,从而加大蓄涝总容量。
     9. 本文仅以调蓄水面面积率作分析,工程中在满足调蓄水面面积率的同时,尚需水网分布合理,间距均匀,断面布置
        符合水量分布。针对本地区地面平坦,地面高差小,地面与河涌的常水位高差小的地貌特点,建议内河涌间距在
        800-1200m,使地面雨水与河涌的水位有足够的坡降,避免水浸街现象。

    以往城镇排水规划停留在“农村包围城市”的概念上,已不适应现今的建设;目前在城市建设中,编制土地利用规划的同时,城市水系规划不能滞后,应将水系规划结合排涝、防洪,在总体规划时,对应城市的特色,用地的功能布局充分融合。并按城市分期建设的进程,同步建设城市水利设施,将农田水利逐渐向城市水利过渡。
    本文所反映的问题未必完全符合实际,着眼点的不同,难免以点盖面,亦有部分数据未有掌握详细数值,不足之处,恳请各位指正,希望能将顺德地区排水建设搞好。

参考文献
①《顺德县志》1996
② 佛山市顺德区水利水电勘测设计院有限公司《佛山市排涝规划Ⅱ片区》报批稿,2007.06
③《佛山市暴雨过程的逐时雨量分布特征初探》--佛山市气象台陈小芸、刘天祥
④《顺德区大良城区排水管网能力评估及排水系统改造工程可行性研究报告》--佛山市顺德区规划设计院有限公司2008.11
⑤《顺德地区规划中的雨水排放问题及对策》--《顺德建筑》2006年第2期

 

附件一
《城市水系规划导则》SL431-2008关于城市水面的条文摘录如下:
    5.2.1城市适宜水面面积率SΔ应为城市总体规划控制区内常水位下水面面积Sw占城市总体规划控制区面积St的比率,
         即:SΔ=Sw/St(5.2.1)
    5.2.2城市适宜水面面积率S’Δ应根据当地的自然环境条件、历史水面比例、经济社会状况和生态景观要求等实际情况
         确定。城市适宜水面面积率可参考附录C。
    5.2.4城市适宜水面面积率的实现应是动态的过程,近期以保持现有水面面积率为目标,随着经济社会发展和生态环境
         意识的提高,中期、远期逐步实现所确定的适宜水面比例。
    5.2.5 当现状城市水面面积率SΔ大于等于城市适宜水面面积率S’Δ时,应保持现有水面,不应进行侵占和缩小;当现
         状城市水面面积率SΔ小于城市适宜水面面积率S’Δ时,应根据城市具体情况,采取措施补偿和恢复,以满足城市
         适宜水面面积率要求。

附录C--城市分区及其适宜水面面积率
 
表C.1城市适宜水面面积率

城市分区

适宜水面面积率

备注

SΔ>=10%

5%=<SΔ<10%

1%=<SΔ<5%

0.1%=<SΔ<1%

------

表C.2城市分区表(摘录)

,

省(市)

分区

省(市)

分区

广州

佛山

深圳

江门

珠海

湛江

汕头

韶关

附件二    一联围各雨量蓄涝水深计算表

加权径流系数A0

集雨面积 S0 (km2)

0.875

187.89

1一联围排区现状雨量--水深计算(鱼塘参与蓄涝100mm)

调蓄面积S1

7.11

 

调蓄面积率%

3.78%

 

 

总降雨量(mm

总产水量(m3

鱼塘面积(km2)

鱼塘蓄涝水深

鱼塘蓄涝量(m3)

降雨历时(小时)

降雨历时(s)

电排能力(m3/s)

电排抽水量(m3)

排水余额(m3)

蓄涝河涌面积(km2)

蓄涝水深   hmm)

备注

 

A

B=AxS0xA0x1000

C

D

E=CxDx1000

F

G=Fx60x60

H

I=HxG

J=B-E-I

K

L=J/K/1000

L<0,L=0

降雨A

217.1

35692054

65.97

100

6597000

24

86400

240.61

20788704

8306350

7.11

1168

降雨B

89.7

14747016

66.97

89.7

6007209

1

3600

240.61

866196

7873611

7.11

1107

降雨C

41.6

6839196

67.97

41.6

2827552

1

3600

240.61

866196

3145448

7.11

442

降雨D

56.2

9239491

68.97

56.2

3876114

2

7200

240.61

1732392

3630985

7.11

511

 

2一联围排区现状雨量--水深计算(鱼塘参与蓄涝200mm)

调蓄面积S1

7.11

 

调蓄面积率%

3.78%

 

 

总降雨量(mm

总产水量(m3

鱼塘面积(km2)

鱼塘蓄涝水深

鱼塘蓄涝量(m3)

降雨历时(小时)

降雨历时(s)

电排能力(m3/s)

电排抽水量(m3)

排水余额(m3)

蓄涝河涌面积(km2)

蓄涝水深   hmm)

备注

 

A

B=AxS0xA0x1000

C

D

E=CxDx1000

F

G=Fx60x60

H

I=HxG

J=B-E-I

K

L=J/K/1000

L<0,L=0

降雨A

217.1

35692054

65.97

200

13194000

24

86400

240.61

20788704

1709350

7.11

240

降雨B

89.7

14747016

66.97

89.7

6007209

1

3600

240.61

866196

7873611

7.11

1107

降雨C

41.6

6839196

67.97

41.6

2827552

1

3600

240.61

866196

3145448

7.11

442

降雨D

56.2

9239491

68.97

56.2

3876114

2

7200

240.61

1732392

3630985

7.11

511

3一联围排区规划雨量--水深计算(鱼塘参与蓄涝100mm)

调蓄面积S1

8.11

 

调蓄面积率%

4.32%

 

 

总降雨量(mm

总产水量(m3

鱼塘面积(km2)

鱼塘蓄涝水深

鱼塘蓄涝量(m3)

降雨历时(小时)

降雨历时(s)

电排能力(m3/s)

电排抽水量(m3)

排水余额(m3)

蓄涝河涌面积(km2)

蓄涝水深   hmm)

备注

 

A

B=AxS0xA0x1000

C

D

E=CxDx1000

F

G=Fx60x60

H

I=HxG

J=B-E-I

K

L=J/K/1000

L<0,L=0

降雨A

217.1

35692054

30.22

100

3022000

24

86400

458

39571200

-6901146

8.11

-851

降雨B

89.7

14747016

30.22

89.7

2710734

1

3600

458

1648800

10387482

8.11

1281

降雨C

41.6

6839196

30.22

41.6

1257152

1

3600

458

1648800

3933244

8.11

485

降雨D

56.2

9239491

30.22

56.2

1698364

2

7200

458

3297600

4243527

8.11

523

 

4一联围排区规划雨量--水深计算(鱼塘参与蓄涝100mm,内河涌面积率6%)

调蓄面积S1

11.27

 

调蓄面积率%

6.00%

 

 

总降雨量(mm

总产水量(m3

鱼塘面积(km2)

鱼塘蓄涝水深

鱼塘蓄涝量(m3)

降雨历时(小时)

降雨历时(s)

电排能力(m3/s)

电排抽水量(m3)

排水余额(m3)

蓄涝河涌面积(km2)

蓄涝水深   hmm)

备注

 

A

B=AxS0xA0x1000

C

D

E=CxDx1000

F

G=Fx60x60

H

I=HxG

J=B-E-I

K

L=J/K/1000

L<0,L=0

降雨A

217.1

35692054

30.22

100

3022000

24

86400

458

39571200

-6901146

15.03

-459

降雨B

89.7

14747016

30.22

89.7

2710734

1

3600

458

1648800

10387482

15.03

691

降雨C

41.6

6839196

30.22

41.6

1257152

1

3600

458

1648800

3933244

15.03

262

降雨D

56.2

9239491

30.22

56.2

1698364

2

7200

458

3297600

4243527

15.03

282

 

5一联围排区规划雨量--水深计算(鱼塘参与蓄涝100mm,内河涌面积率8%,电排能力按现略加至250)

调蓄面积S1

15.03

 

调蓄面积率%

8.00%

 

 

总降雨量(mm

总产水量(m3

鱼塘面积(km2)

鱼塘蓄涝水深

鱼塘蓄涝量(m3)

降雨历时(小时)

降雨历时(s)

电排能力(m3/s)

电排抽水量(m3)

排水余额(m3)

蓄涝河涌面积(km2)

蓄涝水深   hmm)

备注

 

A

B=AxS0xA0x1000

C

D

E=CxDx1000

F

G=Fx60x60

H

I=HxG

J=B-E-I

K

L=J/K/1000

L<0,L=0

降雨A

217.1

35692054

30.22

100

3022000

24

86400

250

21600000

11070054

15.03

736

降雨B

89.7

14747016

30.22

89.7

2710734

1

3600

250

900000

11136282

15.03

741

降雨C

41.6

6839196

30.22

41.6

1257152

1

3600

250

900000

4682044

15.03

311

降雨D

56.2

9239491

30.22

56.2

1698364

2

7200

250

1800000

5741127

15.03

382

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