张国堂

受广东省佛山市路桥建设有限公司的委托，北京市市政工程设计研究总院承担了佛山一环南线(北—乐从)公路主干线的施工图勘测、设计等工作。为了确定公路控高和公路配套附属设施的高程设计，对相关的水文进行了分析与计算。

本工程为公路一级兼城市快速路标准，其路基和桥涵的设计洪水标准按规划为百年一遇，特大桥为300年一遇。跨珠江各水道的堤防的防洪标准北江大堤为200年一遇，佛山市为百年一遇，故本项目过河建桥时还应遵循水利航道等主管部门提供标准、标高、断面、流速等有关要求进行。

1 概况

本工程段沿线处于珠江三角洲堤围区内，为南顺第二联围。联围北邻吉利涌和潭洲水道，西部和南部邻顺德水道，均受北江、西江洪水的影响。堤围总长74.6 km，围内总面积为158.1 km2。行政上属于佛山市，东，中部分别为顺德区北镇，乐从镇，西部属禅城区的南庄镇。围内地形为平原低洼地形，地势略呈西北高，东南低，河网发达，鱼塘成片，占总围面积 2/3，海拔高度一般在0.5 m～3.5 m(本次高程均采用黄海高程系)，个别孤丘可高达48.5 m，位于围区西部南北堤两侧;由于本地经济迅速发展，土地开发强度较大，东、中、西部沿公路干线已形成南北向的开发带，使大片的鱼塘填高，建成成片的建筑群，目前这一趋势正在延续。

本地区属亚热带海洋性气候，平均年降雨量1 648.8 mm，由于地势低洼，每年4月～9月洪水期间易受洪涝灾害，其洪水位一般在3 m～4.5 m，百年一遇设计洪水位达7 m左右，在长 74.6 km的围堤中，建有30座水闸控制外江水位，11座电排泵站排除积水，目前抽派能力达137.3 m3/s。由于本堤围工程目前正在规划达到防珠江百年一遇洪水的设计标准(百年一遇洪水位加1.5 m超高)，故本水文工作主要作堤围内低洼地区路基防涝的水文计算及堤围内排水河道(河涌)的设计排水流量的计算。

2 南顺第二联围内路基防洪水文计算

2.1 设计标准

本工程路基防涝标准为百年一遇。堤围区内的排涝标准按广东省水利部门的要求，采用10年一遇24 h暴雨产生的径流量，城市、菜地1日排除，农田2日～3日排除。从联围内各镇规划来看，北镇与广东省标准一致，乐从镇采用1日排除，考虑本地城市化的进程，本次建议采用1日排除。

2.2 南顺第二联围的蓄水能力

收集最新1993年出版的1/10 000地形图，按高程点勾绘出围内的3 m，1.5 m等高线。其中不小于3 m等高线的范围包括了主要建筑群和村庄;由于围内大部分为鱼塘群，其鱼塘堤埂高程一般在1.9 m～3.5 m，塘深1.5 m～2.0 m，从现场调查鱼塘绝大部分都蓄水养鱼，水面距埂顶高约0.3 m～0.7 m，按水利部门要求正常蓄水余高为0.5 m，所以鱼塘水面区在设计洪水期可超高蓄水的能力平均在0.5 m，因此本次选取等高线1.5 m～3.0 m的区间可概括鱼塘区的蓄水范围;1.5 m等高线及以下范围，除东部少数平地外，主要是1/10 000地形图上的河网水面面积，本河网在枯水和低水位时通常与珠江各水道连通，受潮涨河道影响，枯水期本地潮位变化在0.2 m～1.3 m，河网通过高潮涨水时抽水补给鱼塘正常耗水量。

以0 m，1.5 m，3 m等高线作出不同高程的淹涝面积及蓄水量关系表(见表1)，从表1中可以看出，在3 m高程水位时蓄水量达9 467万m3。通过现场调查，10年来由于本地经济迅速发展，一些鱼塘已被填平加高为建设用地，有的盖了厂房，如本次规划设计的一环路工程在围内长约26 km，红线120 m将占地3.1 km2，这一进程今后将进一步加大，使蓄涝能力降低，故本次考虑将涝区缩小1/6与1/3蓄涝量后的蓄水能力如表1所示。

表1 南顺第二联围(F=158.1 km2)淹涝高程与相应的淹涝面积、蓄涝水量关系表

2.3 淹涝调蓄计算

2.3.1 设计暴雨与径流量

根据广东省水文图集(1991年版)，考虑到本围区内鱼塘水网面积占2/3，水面面积比例大，降雨直接产生径流，其余面积多为建筑群和道路系统，损失较小，故损失采用 f=2 mm/h，计算出本围区内产生的不同频率径流深h24。另外珠江三角洲水网区目前已发生的特大24 h暴雨可达542.5 mm(东莞市莞城1981年6月30日)，可移至此处作校核暴雨。计算出暴雨、径流量见表 2。

表2 南顺第二联围设计涝水量计算成果表

2.3.2 排水能力

本次分现状排水(即现状137.3 m3/s抽排量)和达标排水(10年一遇24 h暴雨产生的径流一天排除)两种情况，计算出围堤内可能剩余的涝水量如表2所示。

2.3.3 淹涝水位调蓄计算

根据表1，表2的资料进行调蓄计算，求出不同蓄水能力与不同排水条件下的淹涝水位，其中起调水位是:联围中上游段定为1.686 m，下游段为1.136 m，本次计算平均采用 1.5 m。计算得出在不同条件下百年一遇的暴雨产生淹涝水位大致为2.3 m，特大值暴雨产生的淹涝水位在2.9 m左右。考虑到排水系统中间有一定水位差别，道路路堤、桥梁等阻水因素，以及鱼塘常水位对路基稳定性的影响，建议路基最低填高到4 m(中线高程)。

3 路线经过堤围内低洼地区排水河道(河涌)的水文计算

3.1 设计标准

根据上述广东省水利部门有关排涝标准的说明，考虑路线经过的南顺第二联围地区会逐步城镇化，桥涵跨越河涌设计排涝流量的计算，采用百年一遇24 h暴雨产生径流量，一日排除来计算。

3.2 计算公式

其中，Q1%为百年一遇排水流量，m3/s;h24，1%为百年一遇径流深，本次采用280 mm;M1%为百年一遇排涝模数，m3/(s◦km2);F为汇水面积，km2。

4 结语

对于堤围内排水河道(河涌)桥涵的设置，应首先满足水利部门的要求:“桥梁过流断面应确保不少于河涌原来过流断面，保障河涌原来的过流功能。”由于本工程桥涵设计标准高于河涌排水标准，其断面应按设计流量计算有所加大。

据了解，南顺第二联围内的河涌的排水规划正在编制中，顺德区水利部门愿意采纳本公路路线提供跨越河涌的设计断面、水位、最大径孔高及桥墩布置位置等，本次就不作详细计算。对于涵洞的排水流量可按调查汇水面积用公式(1)计算，涵底按平底度设置(i=0)，涵洞孔径大小可按1 m3/s，按一个1 m2涵洞面积来估算，并考虑0.3 m～0.4 m余高。

注:本文得到了北京市市政工程设计研究总院教授级高工刘德昭同志的指导，借此机会表示感谢。