劉偉時(shí)

（江蘇省水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇揚(yáng)州 225000）

0 引言

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，城市內(nèi)澇已嚴(yán)重制約城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)健康可持續(xù)發(fā)展[1-5]。為此，在新的形勢下，建立優(yōu)良的城市防洪排澇體系已變得越發(fā)重要[6-11]。

由于寧淮城際鐵路建設(shè)的影響，導(dǎo)致天長市區(qū)域水系布局發(fā)生變化，現(xiàn)狀及原城市防洪規(guī)劃水系布局難以滿足寧淮城際鐵路建設(shè)對天長市防洪除澇安全的需求。因此，為適應(yīng)天長市城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，保障城市防洪排澇安全，支撐區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)健康可持續(xù)發(fā)展，急需對G345 以南的水系布局進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化并配套建設(shè)撇洪、排澇等工程設(shè)施，完善天長市防洪除澇體系。

本文結(jié)合天長市秦莊水庫泄洪道改道工程的實(shí)際情況，提出了該工程區(qū)域洪澇的多種排澇方案，并對各排澇方案進(jìn)行對比分析，選取最優(yōu)排澇方案對天長市秦莊水庫泄洪道改道后產(chǎn)生的洪澇進(jìn)行排除。

1 工程概況

天長市秦莊水庫泄洪道改道工程一方面解決排水通道攔截后崗地洪水及低洼地澇水排除問題；另一方面防止秦莊泄洪渠洪水進(jìn)入城區(qū)，減輕城區(qū)防洪除澇壓力，并適應(yīng)城市建設(shè)對水系、用地布局提出的新要求。該工程任務(wù)為在秦莊水庫泄洪渠與小新圩排澇溝截?cái)嗪?，有組織地將兩部分來水排除，并于城區(qū)以外節(jié)點(diǎn)入禹王河干流。工程具體概況如下所示。

秦莊水庫為不在冊?。?）型水庫，壩址控制來水面積約3.3km2，壩頂高程13.5m，正常蓄水位12.5m，興利庫容約11.7 萬m3。筆者分析認(rèn)為該水庫庫容系數(shù)較小，洪水調(diào)節(jié)能力較弱。

秦莊水庫泄洪渠為秦莊水庫來水下泄通道，水庫以下區(qū)間承接?xùn)|北側(cè)徐莊大沖側(cè)面來水。該渠未經(jīng)整治，斷面較不規(guī)則，河底高程9.5~10.0m，河道比降1/1500~1/2000，經(jīng)復(fù)核過流能力滿足水庫下泄要求。

禹王河屬新白塔河二級(jí)支流，流域面積74km2，其中上游高峰水庫壩址控制流域面積25km2，河道全長11.5km。南河道現(xiàn)狀底寬10~20m 不等，河底高程4.8~6.4m，河道比降約1/1500~1/2000。

小新圩排澇溝為秦莊泄洪渠與禹王河之間洼地排澇大溝，全長約1.8km，匯水總面積約1.9km2，其中城區(qū)排澇面積0.8km2，農(nóng)圩排澇面積1.1km2。南外環(huán)以南段長約0.8km，斷面較為規(guī)整，現(xiàn)狀底寬約8m，溝底高程5.5~6.5m，溝底比降1/1500~1/2000。

秦莊撇洪溝實(shí)為禹王河上游一條較大支流，自秦莊節(jié)點(diǎn)封閉作為秦莊、曹莊、杜莊等村組洼地（小新圩）的撇洪溝道，集水總面積約16.4km2，河道全長約5.9km，作撇洪溝段長約1.0km。

工程防洪排澇保護(hù)范圍為秦莊、曹莊、杜莊等村組洼地（小新圩），總面積約1.0km2。秦莊水庫泄洪渠攔截后，其水庫壩址以上來水及崗地側(cè)面來水將匯入上述保護(hù)范圍一并排除。洪澇水排除總面積為5.3km2。其中城區(qū)范圍2.7km2來水經(jīng)雨水出口匯入秦莊水庫。工程保護(hù)范圍及洪澇水排除范圍示如圖1 所示。

圖1 工程保護(hù)范圍及洪澇水排除范圍

2 洪澇排除方案

經(jīng)地形與匯流條件分析可知，秦莊水庫泄洪渠改道后區(qū)域洪澇水可采取以下兩種排除方案。

（1）高水高排方案：秦莊水庫及泄洪渠區(qū)間來水通過泄洪渠改道，沿國道G345 南側(cè)新建排水溝，自排入禹王河，小新圩內(nèi)澇水則利用排澇閘站自排抽排結(jié)合入排水溝，而考慮到澇水通道形式，該方案可衍生出明渠、箱涵兩種子方案。

（2）混排方案：秦莊水庫及泄洪渠區(qū)間來水經(jīng)秦莊泄洪渠改道后入小新圩，經(jīng)槽蓄后會(huì)同圩內(nèi)澇水一并排除，排澇方式為自排、抽排結(jié)合，且以抽排為主，而考慮到圩內(nèi)現(xiàn)有排澇溝利用，該方案可衍生出新建排澇溝、利用現(xiàn)有排澇溝兩種子方案。

按常規(guī)布置原則及思路，防洪排澇工程布局應(yīng)盡量采取高水高排策略，不僅可減小抽排工程規(guī)模，還可節(jié)約建后運(yùn)行、管護(hù)費(fèi)用。而對于本工程，考慮到占地、投資、空間布置、對現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施影響等因素，需進(jìn)行多方案比選，以確定最優(yōu)洪澇排除方案。綜合以上分析，參與比選的洪澇排除方案有以下4 種。

2.1 方案一：明渠高水高排方案

采用明渠改道。沿國道G345 南側(cè)新建排水溝，秦莊水庫及泄洪渠區(qū)間來水自排入禹王河，小新圩內(nèi)澇水利用排澇閘站自排抽排結(jié)合入排水溝。

主要規(guī)劃參數(shù)：排水溝采用20 年一遇撇洪溝標(biāo)準(zhǔn)，底高程考慮圩內(nèi)自排，采用5.1~6.1m，按洪峰流量（35.8m3/s）及秦莊泄洪渠現(xiàn)狀堤頂高程復(fù)核斷面底寬采用5m，邊坡1:2.0；堤防考慮城市防洪要求，與禹王河堤防規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)銜接，設(shè)計(jì)洪水位采用禹王河20 年一遇洪水位碰20 年一遇洪峰和禹王河50 年一遇洪水位碰10年一遇洪峰取外包線，為11.84~11.85m，超高采用1m，則堤頂高程12.84~12.85m；排澇閘站僅排圩內(nèi)澇水，排澇標(biāo)準(zhǔn)采用10 年一遇，設(shè)計(jì)抽排流量0.8m3/s，自排流量9.4m3/s。

主要建設(shè)內(nèi)容：新建穿路箱涵，斷面尺寸為2 孔5.0m×2.5m；新建排水溝及兩岸堤防，全段護(hù)砌，堤頂高程為12.84~12.9m，新建堤頂防汛道路2.0km；新建交通橋3 座，橋面板設(shè)計(jì)總跨長40m，凈寬5.0m；新建排澇泵站，裝機(jī)80kW；國道G345 沿線墊地及排水處理。

2.2 方案二：箱涵高水高排方案

采用箱涵改道。沿國道G345 南側(cè)新建箱涵，將秦莊水庫及泄洪渠區(qū)間來水自排入禹王河，小新圩內(nèi)澇水利用排澇泵站抽排。

主要規(guī)劃參數(shù)：行洪輸水箱涵洪水標(biāo)準(zhǔn)采用10 年一遇，設(shè)計(jì)洪峰流量19.8m3/s；排澇閘站僅排圩內(nèi)澇水，排澇標(biāo)準(zhǔn)采用10 年一遇，設(shè)計(jì)抽排流量0.8m3/s，自排流量9.4m3/s。

主要建設(shè)內(nèi)容：新建行洪輸水箱涵，斷面尺寸為2孔4.5m×2.5m；水塘地形整理；新建排澇泵站，裝機(jī)80kW。

2.3 方案三：新建排水溝混排方案

新建排水溝。沿國道G345 南側(cè)新建排水溝，納泄洪渠與小新圩排澇溝來水，混合槽蓄后入禹王河，溝口新建自排閘與排澇泵站。

主要規(guī)劃參數(shù)：排水溝采用10 年一遇標(biāo)準(zhǔn)，底高程考慮圩內(nèi)自排，采用5.1~6.0m，按洪澇水疊加后洪峰流量（29.1m3/s）復(fù)核斷面底寬采用8m，邊坡1:2.0，設(shè)計(jì)澇水位7.70~8.23m，不設(shè)防；排澇閘站按洪澇混排考慮，排澇標(biāo)準(zhǔn)采用10 年一遇，設(shè)計(jì)抽排流量8.8m3/s，自排流量10.6m3/s。

主要建設(shè)內(nèi)容：新建穿路箱涵，斷面尺寸為2 孔3.8m×1.8m；新建排水溝并護(hù)砌；新建連通穿堤涵，斷面尺寸為2 孔4.5m×2.5m；新建橋梁，橋面板設(shè)計(jì)總跨長20m，凈寬5.0m；新建排澇閘站，總裝機(jī)720kW。

2.4 方案四：利用現(xiàn)有排水溝混排方案

利用現(xiàn)有排水溝。將泄洪渠來水改道入排澇干、支溝，混合槽蓄后終入秦莊撇洪溝，溝口建自排閘與排澇泵站。

主要規(guī)劃參數(shù)：排水溝采用10 年一遇標(biāo)準(zhǔn)，底高程考慮圩內(nèi)自排，采用5.5~6.1m，按洪澇水疊加后洪峰流量（29.1m3/s）復(fù)核斷面底寬采用8m，邊坡1:2.0，基本維持現(xiàn)狀斷面，設(shè)計(jì)澇水位7.70~8.25m，不設(shè)防；排澇閘站按洪澇混排考慮，排澇標(biāo)準(zhǔn)采用10 年一遇，設(shè)計(jì)抽排流量8.8m3/s，自排流量10.6m3/s。

主要建設(shè)內(nèi)容：新建穿路箱涵，斷面尺寸為2 孔3.8m×1.8m；擴(kuò)挖整治排澇干溝、支溝；新建連通穿堤涵2 座，斷面尺寸均為2 孔4.5m×2.5m；擴(kuò)挖整治秦莊撇洪溝（增加自排概率）；新建排澇閘站，總裝機(jī)720kW。

3 方案比選

為比較四種排澇方案的優(yōu)劣，分別從技術(shù)角度和經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行綜合比較分析。四種方案投資比較如表1所示。

表1 四種方案綜合比較 單位：萬元

方案一和方案二均為高水高排方案，方案三和方案四均為混排方案。

（1）將兩種高水高排方案進(jìn)行對比。從技術(shù)角度看：方案一需抬高地面高程且兩岸筑堤，存在國道G345 排水受阻、國道G345 右岸狹長帶凹地墊高、村村通主干道交叉銜接處理等多方面制約因素，實(shí)施難度大；方案二利用箱涵行洪，可避免切割地形、影響已建基礎(chǔ)設(shè)施，匯水條件好、空間布置形態(tài)好，實(shí)施難度相對小，但涉及穿越水塘及地形整理，且后期維護(hù)、檢修困難；總體來看，方案一更為常規(guī)，從技術(shù)角度看方案一略優(yōu)。從經(jīng)濟(jì)角度看：方案一新筑堤防、且沿線需墊地抬地、布置護(hù)堤地，工程占地大，且涉及國道G345 排水及已建道路處理，工程投資較大；方案二新建箱涵長度達(dá)1km，填塘及地形處理難度大，且混凝土工程體量大，較方案一投資更大，且后期運(yùn)行維護(hù)成本相對高；從經(jīng)濟(jì)角度看方案一較優(yōu)。由此可知，高水高排方案中，方案一較好。

（2）對兩種混排方案進(jìn)行對比。從技術(shù)角度看：方案三沿路布置，岸線規(guī)整，空間形態(tài)好；分析內(nèi)外河水位組合條件，方案三洪澇水承泄區(qū)為禹王河，自排條件更優(yōu)，后期運(yùn)行管護(hù)成本低；另一方面圩內(nèi)地形南高北低，排澇時(shí)效性更好；從技術(shù)角度看方案三更優(yōu)。從經(jīng)濟(jì)角度看：據(jù)工程規(guī)模及方案布置，兩方案總投資相差不大，差值主要為占地投資差異；方案三投資略大于方案四，但考慮自排概率，方案三后期運(yùn)行成本相對低；因此，從經(jīng)濟(jì)角度看方案三亦更優(yōu)。由此可知，混排方案中，方案三較好。

（3）將方案一和方案三進(jìn)行對比。從技術(shù)角度分析：方案一使得外部洪水自排入禹王河，極大地減小了泵站裝機(jī)規(guī)模，但綜合分析方案一仍存在5 點(diǎn)制約因素：①國道G345 為兩側(cè)雙向排水，排水溝堤防建設(shè)后，道路南側(cè)排水將受阻，滿溢至北側(cè)排除，威脅道路安全。②新筑堤防使得國道與堤腳間護(hù)堤地成為狹長凹地，空間布置形態(tài)不良，需抬地銜接并同步解決排水出路問題。③新筑堤防阻隔小新圩原自然坡面匯水格局，減緩了北部圩內(nèi)澇水產(chǎn)匯進(jìn)程，不利于澇水快速排除。④禹王河右岸堤防及沿國道已建村村通主干道受新建堤防分割，均需建橋銜接兩岸。⑤排水溝筑堤極大地增加了防洪任務(wù)長度，防汛及管護(hù)難度不容忽視。而方案三排澇通道唯一，存在洪水入圩與澇水混排情形，使得泵站裝機(jī)規(guī)模較大，但相比方案一，總體匯流條件更優(yōu)，排澇布局更合理。從技術(shù)角度來看，方案三較優(yōu)。從經(jīng)濟(jì)角度分析：方案一可減小抽排工程規(guī)模，節(jié)約建后運(yùn)行、管護(hù)費(fèi)用，但考慮國道G345 沿線已建燃?xì)夤艿?、擬建堤防護(hù)堤地布置、墊地工程、現(xiàn)有道路調(diào)整與橋梁新建等，土方工程量及工程占地均較大，且產(chǎn)生額外費(fèi)用；方案三泵站規(guī)模較大，但由于不涉及堤防填筑及抬高地勢，工程占地相對節(jié)約，工程量較小，總投資較少。從經(jīng)濟(jì)角度來看，方案三更為合理。

由以上分析可知，方案三新建排水溝混排方案是四種排澇方案中最為優(yōu)良的方案。

4 結(jié)語

為保障天長市防洪排澇安全，本文結(jié)合天長市秦莊水庫泄洪道改道工程實(shí)際情況，提出四種不同的區(qū)域洪澇排除方案，并從技術(shù)角度和經(jīng)濟(jì)角度對四種排澇方案進(jìn)行綜合比較分析。最終得出方案三新建排水溝混排方案相較其他三種方案而言，具有更好的可操作性和性價(jià)比。為其他相似工程提供良好的借鑒經(jīng)驗(yàn)。