摘 要:近年来，深圳为了改善市区河流水质，重建良好的水生态环境，创造贯穿城区的生态廊道，陆续实施了部分河流的生态景观改造。生态景观型河道的生态驳岸、景观设施等增加了河道糙率，降低了防洪标准。但城区河道两岸高楼林立，难以拓宽。本文以布吉河为例，从保护人口、洪水特征等方面综合探讨如何确定城区小流域生态景观河道的防洪标准。
关键词: 城区,小流域,景观河道,防洪标准,核心论文发表网,职称论文网
0 前言
随着深圳经济高速发展和人口急剧膨胀，大量污水排入河道，致使河水严重污染，黑臭现象严重。河流水生态环境质量的下降已严重影响了城市居民的生活环境质量乃至深圳城市整体形象。随着经济水平和居民对水生态环境要求的提高，深圳自2008年起以“水安全、水环境、水景观、水文化、水经济”五位一体[1]的理念，陆续实施了深圳水库排洪河、福田河、布吉河等河道的综合整治工程，借此打造生态景观型河道。生态景观型河道的生态护坡、河底绿化、水生植物、景观平台、人行步道等构造使改造后的河道糙率加大，河流流速减慢，防洪标准降低。如何平衡河道的防洪标准和生态景观要求是城区狭窄河道面临的重要课题，本文以深圳市布吉河为例，对城区景观型河道的防洪标准进行研究。
1 布吉河及布吉河综合整治工程简介
布吉河是深圳河的一级支流，发源自深圳龙岗牛吓岭，河道干流全长9.8km，流域面积63.41 km2。[2]布吉河自北向南流经龙岗布吉街道办和罗湖东晓、翠竹、桂园、南湖街道办，在渔民村汇入深圳河。布吉河沿线是深圳经济发达地区，尤其是特区内河段两岸高楼林立，商业发达，地铁密集，是深圳市经济特别发达的地区，也是防洪的首要地区。
为了解决严重的内涝问题，上个世纪90年代初期深圳对布吉河流域进行了大规模的防洪整治，具体包括对河道裁弯取直、硬化河床[3]、建设滞洪区等。一系列工程的实施虽然提高了河道的防洪标准，但整治后河流完全被人工化、渠道化，“三面光”的河道[4]极大地弱化了河流的资源功能和生态功能，破坏了自然河流的生态链。为了促进深圳水生态系统的稳定和良性发展，保障城市经济社会的可持续发展[5]，营造良好的人居环境[6]，深圳实施了布吉河(特区内)水环境综合整治工程。
深圳市布吉河(特区内)水环境综合整治工程总投资9.1亿，可分为防洪整治工程、水质改善工程、生态修复工程和景观绿化工程四部分。项目通过防洪整治提高河道防洪能力;通过对布吉河进行截污及补水，使河水达到地表水V类水质标准;通过沿河景观设计，将布吉河打造为城区居民休闲廊道;通过对河道的生态改造，恢复河道生态功能，提高水体自净能力，使布吉河成为深圳市的生态景观廊道。
2 布吉河防洪标准研究
为了实现生态及景观的改造要求，布吉河大量采用了生态驳岸，并沿河设置不同的景观树种及景观节点。生态景观型河道的生态护坡、河底绿化、水生植物、景观平台、人行步道等构造使改造后的河道糙率加大，河流流速减慢，防洪标准降低。但布吉河两岸地狭人稠，流域范围内受到过度开发，河道逐渐缩窄，河道两岸为市政道路和高楼大厦等，难以通过河道拓宽提高防洪标准。如何平衡河道的防洪标准和河道的生态改造要求，成了水利人需要解决的课题之一。
布吉河现状防洪标准为50年一遇。由于布吉河水环境综合整治规划和防洪潮规划中布吉河笋岗桥以下河段防洪标准确定为200年一遇，布吉河(特区内)水环境综合整治工程应采用200年一遇的防洪标准，但经核算该标准将导致防洪墙过高，最大高度可达到2 m，高耸的防洪墙严重影响河道景观和亲水性，同时为了防止河水倒灌，需要对部分河段进行雨水系统改造，设置雨水泵站，并需要提高现有防洪排涝系统，而这样将使工程投资大增。因此，为改善景观、节省工程投资和减少日常管理费用，应适当降低防洪墙高度。现就该段河道防洪标准进行进行复核论证，对降低防洪标准的可行性进行研究。
2.1 根据现状保护人口和保护范围内的重要设施分析
根据《深圳市防洪(潮)规划(修编)报告》，布吉河干流上游(洪湖公园以上)防洪标准为100 年，下游(洪湖公园以下)防洪标准为200年。该标准的拟定主要依据《防洪标准》(GB50201-94)中等城市的等级和防洪标准(表1)，即中等城市非农业人口在50～100 万人之间，其防洪标准为100～200年。但布吉河流域仅为深圳市区的一小部分，保护人口现状约为65.86 万人，2020年规划人口约为69.26万人，人口靠近下限50万人，而《深圳市防洪(潮)规划(修编)报告》布吉河干流下游段防洪标准的确定以上限为准，定为200年一遇，根据布吉河流域发展情况及人口预测，到2020年该流域人口不足70万人，因此防洪标准取200年偏高。
根据《深圳市统计年鉴(2011)》可知：罗湖区2010年人口密度为1.174万人/m3，布吉河干流河道笋岗桥以下保护范围为20.5 km2，估算保护人口为24.1万人。依据《防洪标准》(GB50201-94)中城市的等级和防洪标准，防洪标准为100～50年一遇。
布吉河流经罗湖繁华商业区，保护范围内的重要公共设施有广深铁路、深圳火车站、地铁、东深供水工程、笋岗村元勋旧址(省级保护文物)等。按照《防洪标准》(GB 50201-94)中的5.2.1、9.0.1条，防洪标准为100 年一遇或100～50年一遇。
2.2 从城市雨水系统设计标准分析
深圳城区雨水系统的设计暴雨标准为三年一遇，即三年一遇的暴雨将会产生路面积水，由于深圳市区东西狭长，大部分河流自北向南穿越城区流入深圳河。因为距离较近，降雨时河流上游与下游的降雨量往往相差不大，降雨特征基本相似。典型暴雨(2008年4月19日)时布吉河上游雨量站与下游雨量站的降雨量对比。
由此可见，城区小流域河道产生水浸的瓶颈为雨水排水系统。在此情形下，将河道的防洪标准由一百年一遇提高至二百年一遇并不能解决强暴雨下的市区的水浸问题。因此，从现有排水系统的雨水排除能力来说，没有必要将布吉河的防洪标准提高至两百年一遇。
2.3 从已建防洪设施防洪标准分析
上世纪90年代，为了解决罗湖中心区的排涝问题，在布吉河干流沿线建设了罗雨泵站、蔡屋围泵站等排涝泵站，在深圳河干流建设了文锦渡泵站、罗湖桥泵站、船步街泵站等泵站。各排涝泵站，各泵站的防洪墙高度以1993年9月26日洪水痕迹线加0.5米浪高设计，折合防洪标准约为100年一遇，泵站的具体设计参数标准见表2。为了解决深圳河流域防洪排涝问题，深港两地实施了深圳河治理工程，工程中深圳河的防洪标准为50年一遇。
布吉河的防洪标准若采用二百年一遇，将会致使已建泵站、河道与布吉河的防洪标准产生不匹配现象。现有《深圳市防洪设施管理处应急预案》中，当发生超百年一遇标准时，关闭各泵站电源，相关人员撤离至安全区域。也就是在现有泵站排涝能力下，当发生超百年一遇暴雨时，因泵站的设计排涝能力能力不足，罗湖中心区肯定会产生内涝。由于罗湖区为建成区，若对上述泵站全面改造，将涉及征地拆迁、交通疏解、绿化迁移、各种市政管线迁移等措施，实施难度极大。泵站及集水系统改造，不仅投资数额巨大，而且对城区交通等产生严重影响，工程费用、设备折旧费用及管理费用将远超过超100年一遇防洪标准造成的损失，从社会效益和经济效益来说泵站改造都是不合理的，因此将布吉河的防洪标准定为二百年一遇是没有必要的。
2.5 依据淹没范围及工程投资分析
根据深圳市规划和国土资源委员会提供的1/1000的地形图进行分析计算，当布吉河发生200 年一遇的洪水时，部分洪水会溢出两岸，经分析，淹没范围为0.88 km2，当发生100年一遇的洪水时，淹没范围为0.66 km2。具体淹没情况见表3和图2。从淹没范围来看，200年一遇洪水比100年一遇洪水淹没的范围仅多0.22 km2。
虽然200年一遇的防洪墙投资仅比100年一遇的增加163.48万元，但是为了防止沿河雨水自雨水管网倒灌至城区，需要对该河段的雨水系统进行改造，并增设雨水泵站，新建左岸、右岸雨水泵站及相关工程投资估算为1亿元。同时，为了防止其他雨水泵站排涝区域的雨水沿市政道路流至此区域，需要同步改造罗雨泵站等原有泵站及排水干渠，估算投资额超过20亿元。建成后，上述泵站每年运行费用2400万元，其中新增费用约为1100万元。改造期间，原有泵站排涝区域将面临巨大防洪安全隐患。而发生超百年一遇洪水时该区域造成的经济损失估算为4亿元，主要为车辆及低层建筑相关损失，上述损失平分至计算周期，年均损失仅为400万元，若考虑计算期内的折现率则年均损失数额将更低。由此可见，将布吉河下游防洪标准从100年一遇提高至200年一遇从经济效益上也是不合理的。
2.4 从布吉河暴雨及洪水特性分析
深圳的暴雨大多历时短，强度大。深圳市为南方丘陵地形，雨水系统随地形而建，雨水管坡度大，雨水排泄快，不会产生长时间的市区水浸。同时，由于深圳河道的流域面积小，坡降大，汇流速度快，洪水历时短，河水暴涨暴落，布吉河典型洪水水位(2008年4月19日-20日草铺站，以4月19日12时为计时0点)。
依据深圳市现有气象预案，3小时降雨量超过100 mm为暴雨红色警报。当悬挂暴雨红色警报时，学校和托幼机构应停课并指派专人负责保护到校的学生和入园(托)的儿童，临时避险场所开放，危险地带人员撤离，各职能部门做好相关防御准备。而依据布吉河流域设计暴雨成果表(表4)，20年一遇单小时降雨量为106 mm，已超过3小时降雨量100mm的暴雨红色标准。经研究，深圳短时期的强降雨引发的洪水强度远高于长时间的中等程度降雨。依据历次暴雨统计数据，单小时降雨量的暴雨频率与洪水频率成正相关，且洪水频率数值高于暴雨频率。故当发生超过单小时降雨量20年一遇暴雨频率时，布吉河洪峰流量不足20年一遇。此时，深圳气象局已启动暴雨红色预警时，深圳市防洪设施管理处也启动了一级防洪响应(预案)。结合上述暴雨及洪水特性，布吉河追求过高的防洪标准意义不大。
2.6 依据生态景观型河道的要求分析
打造生态景观型河道一方面是为了打通深圳的生态走廊，构建良好的生态环境，另一方面是为了满足沿河群众休闲娱乐的要求，提供市民休闲长廊。由于布吉河为城市建成区，两岸地狭人稠，河道两岸为市政道路和高楼大厦等，难以通过河道拓宽提高防洪标准，只能通过增高防洪墙来提高防洪标准。不同防洪标准下防洪墙的高度见图4。
由图4可见，采用100年一遇的防洪标准，防浪墙最高仅0.9 m，采用200年一遇防洪标准将导致防洪墙过高，最大高度可达到2 m，高耸的防洪墙将河道和城区隔离，不仅严重影响河道景观，也影响了其亲水性，致使生态景观河道的改造效果大打折扣。
综合上面各种因素，最终将布吉河(特区内)水环境综合整治工程笋岗桥以下段干流河道的防洪标准确定为100年一遇。
3 结语
深圳市区东西狭长，大部分河流自北向南穿越城区流入深圳河。深圳城区河道洪峰历时短，河水暴涨暴落。结合深圳防洪排涝设施现状和暴雨、洪水的特点，依据《防洪标准》(GB50201-94)中布吉河流域保护人口的数量、设施的重要性，确立布吉河综合整治工程笋岗桥以下段防洪标准为100年一遇是合适的。本文对如何确定深圳城区及类似城市中小流域河道治理工程中防洪标准有重要的研究意义。
参考文献：
[1] 陈宏荣. 深圳打造生态型防洪工程的理论探讨[J]. 城市道桥与防洪,2008, (2):45-46.
[2] 深圳市水务局. 深圳市布吉河(特区内)生态景观改造工程可行性研究报告(修编)[R].2006.
[3] 武海军. 深圳城市河流污染治理及生态恢复的措施[J]. 东北水利水电,2006,24(266):48-49.
[4] 陈克坚，金腊华，申小艾等. 深圳市福田和水环境综合整治研究[J]. 环境科学与技术,2006,29(4):(56-57).
[5] 翁焕新. 城市水资源控制与管理[M]. 杭州：浙江大学出版社，1998.
[6] 王树功，麦志勤，韩德婷. 21世纪水环境污染综合整治的思路探讨[J]. 环境科学动态，2002,(2):(4-6).
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