寧安市防洪排水工程東城區排水方案論證

于彥軍

(大慶市東湖水廠，黑龍江大慶163000)

1 概況

寧安市位于黑龍江省東南部，牡丹江市的南部，地處張廣才嶺和老爺嶺之間的牡丹江上游谷地，行政區劃隸屬于牡丹江市，市政府駐地為寧安鎮，寧安鎮是全市的政治、經濟、文化和商貿中心。

2010年以前寧安市城區段未單獨做過防洪排水規劃。隨著經濟社會的快速發展，寧安市城市化進程明顯加快，城市規模不斷擴大，城市功能逐年提升，對水環境、水生態、水安全、水景觀和水文化等方面都提出了更高的要求。為此，受寧安市委托，2011年10月由黑龍江省水利水電勘測設計研究院編制了《黑龍江省寧安市濱水城市建設水利工程規劃報告》［1］，其內容主要包括寧安市城區段防洪、排水工程及水景觀工程。規劃工程建設的主要任務是建設城市防洪排水工程，提高城市防御外洪能力和健全內部排水網絡，同時結合濱水城市景觀建設城市內河的水景觀工程，改善生態環境。本文就其東城區內部排水方案做一簡介。

2 排水分區

寧安市城區共劃分4個排水分區，分別為五里河、西城區、東城區和南城區，排水總面積37.31 km2。其中五里河排水面積13.42 km2，主要由坡水和平原區內水組成，其排水需經過東城區排入2號人工湖，經人工湖調蓄后最終排入牡丹江。由于西城區和南城區排水方式單一，本次僅分析論證東城區內部排水方案。

東城區排水區總面積7.33 km2，主要由城市內水和部分平原區內水組成。根據城區內現有地形條件、老河道所在位置、現有低洼地和魚池位置以及總體規劃中城市道路的布置，可將東城區細分為3個小的排水分區，各排水分區情況見表1。

表1 東城區排水分區基本情況統計表 km2

3 排水方式

根據規劃區內地形條件及推求的水位關系，東城區內部各排水分區內水均可自排入內部承泄區;而排水總出口處地面高程較低，但通過出口前排水溝道與內部承泄區(人工湖)相連，具有一定的內部調蓄條件，當排水閘前起調水位較高時可實現自排，當排水閘前起調水位低于外江5 a一遇洪水位時，可以通過強排將內水排入牡丹江，也可以采用外水高時關閘，將內水水位壅高，以自排方式排出內水。

因此確定排水采取自排與強排相結合、蓄泄兼顧的排水方式，先滯蓄再強排、自排;有條件時自排，沒有自排條件時強排。

4 排水工程布置

排水工程規劃結合濱水城市建設，盡量營造城區的水環境。根據寧安市城市總體規劃布局及排水分區劃分情況，東城區內部排水工程主要利用現有魚塘及低洼地開挖人工湖，并與排水溝道連通，形成具有一定調蓄作用的排水網絡系統和城市內河湖連通網絡。利用排水溝道布置打通原有老河道，城市內部排水溝道即為景觀內河，利用現有魚塘及低洼地開挖，既可調蓄內水，又能作為景觀湖，景觀內河出口即為排水溝道出口。

排水線路選擇上應遵循如下5條原則:①盡量利用原有溝道和地勢低洼處布置排水溝道;②盡量減少排水出口，以減少穿堤建筑物數量;③排水出口附近有條件的地方應布置人工湖或濕地，以作為內水承泄區或滯蓄內水減小建筑物規模;④排水線路應選擇在少占耕地、拆遷房屋及建筑物少的地帶;⑤排水溝道的布置要考慮城市內河景觀河道要求，盡量與景觀相協調。

排水工程具體布置如下:

按照規劃區內的實際地形，現有2處地點可利用魚塘和低洼地開挖人工湖作為內部排水承泄區，內水經人工湖調蓄后排入牡丹江。其中1號人工湖位于寧安鎮第一小學西側，面積為0.071 km2;2號人工湖位于污水處理廠東側帶狀區域，面積為0.386 km2。規劃布置排水溝道 19條，總長度14 481 m，其中排水干溝3條，總長2 791 m，排水支溝2條，總長3 980 m，直斗溝4條，總長2 690 m，斗溝10條，總長5 020 m。其中1號排水溝道長929 m，排水入1號人工湖;2號排水溝道長1 168 m，其上游與1號人工湖連通，排水入2號人工湖;3號排水溝道長694 m，其上游通過1、2號人工湖與1、2號排水溝道連通，排水通過三合排水閘站排入牡丹江;2－1支溝長2 265 m，排水入2號排水溝，并將其上游打通與1號排水溝連通，形成連通的景觀水系。

5 排水方案

東城區的內水及五里河的坡水、平原區內水通過三合閘排入牡丹江，排水流量較大，而三合閘已老化嚴重，只有1 m寬的混凝土閘門，運行不便，當外江水位較高時，內水排泄不暢，堤內多次受淹，本次將三合閘拆除重建。

排水方式按自排、強排和自排與強排相結合等方案進行比選［2］。具體方案如下:

5.1 方案一:自排方案

考慮1號湖和2號湖的滯蓄作用，根據三合閘前不同水深對來水量進行調洪計算，推求三合閘設計排水流量，內水設計標準為10 a一遇，根據洪水遭遇分析，外江承泄區采用5 a一遇洪水位。排水閘閘寬為10.5 m。三合閘排水流量比較成果見表2。

表2 三合閘排水流量比較表

由表2可見，方案1～方案3的起調水位均低于外江5 a一遇洪水位，此時需關閘，不能自排，當2號湖來水量加大，內水水位升高超過外江水位時，才能開閘實現自排，此方案對閘門的開啟調度較難，管理不便。方案4的起調水位高于外江5 a一遇洪水位，可以實現自排。

從4個方案的排水流量看，方案4的排水流量最大，且與3號排水溝道排水流量(26.6 m3/s)相當，由于本次4個方案比選的閘門尺寸相同，因此對工程規模影響不大。同時由于排水溝道作為景觀內河，為保持河水的流動性和景觀水位的要求，方案4的排水河道水深不影響景觀水深。

因此自排方案推薦方案4，即起調水位為247 m，排水流量26.6 m3/s。

5.2 方案二:強排方案

三合閘為東城區排水的唯一出口，根據石頭水文站統計成果，牡丹江10 a一遇洪水持續時間4—5 d，此時三合閘處外江水位高于內水位，不能自排，考慮城區的安全，需設置強排站。

泵站強排流量由2號湖洪水調節計算確定，根據出口處溝底高程(245.11 m)、平均地面高程(247.3 m)以及2號湖附近平均地面高程(247 m)，考慮閘前最小水深要求和2號湖洪水不出槽，確定起排水位為245.6、246、246.5 m和247 m，對應2號湖最高水位247、247.5 m和248 m進行組合，各方案排水流量比較成果見表3。

表3 三合排水泵站強排流量比較表

由表3可見，溝道起排水位為245.6 m時，方案3不需要強排，設計洪水總量可全部存入2號湖內;方案2的排水流量最小，但排水歷時較長約9 d;溝道起排水位為246 m時，方案3不需要強排，設計洪水總量可全部存入2號湖內;方案1泵站流量較大，投資高，年運行費用高，不經濟;溝道起排水位為246.5 m和247 m時，方案2與方案3的泵站流量也較大，不經濟。

綜合來看，溝道起排水位為245.6 m時的方案1、起排水位為 246 m時的方案 2和起排水位為246.5 m時的方案3比較合理。

由于2號湖右側周邊地面高程較低，平均地面高程約247 m，因此對于湖內水位達到最高水位時為防止湖水出槽造成內澇，需在2號湖右側部分地段修建堤防。本次結合溝道起排水位245.6、246 m和246.5m 3個方案的泵站投資和堤防投資進行了比較，比選結果見表4。

從比選結果可以看出，方案3泵站和堤防工程總投資最大，修筑土堤工程量較大、長度較長，不作最優選擇，而方案1雖然總投資最少，但是泵站規模稍大。

綜合上述分析比較，本階段推薦排水溝道起排水位為246 m時方案2的排水流量作為強排流量，即三合排水泵站設計流量為3.4 m3/s。

表4 排水泵站投資比較表

5.3 方案三:自排與強排相結合

通過上述自排和強排方案的比較成果中可以看出，兩個推薦方案的2號湖控制最高水位較接近，自排方案為247.3 m，強排方案為247.5 m，但當選用自排方案時，雖然保證了非汛期(外江水位低于5 a一遇水位時)景觀河水的流動性，但作為城區來說洪水期不利于城市排澇;當只選用強排方案時，雖然可解決內澇問題，但非汛期為保持景觀河水的流動性，須起用泵站抽水，運行費用過高。因此應考慮自排和強排相結合的排水方式。

1)按近遠期相結合的方式在排水出口處設一座排水閘站。近期在東城區規模未發展到2號湖附近時，按推薦的自排方案只修建排水閘，此時排水出口附近低洼地在汛期如受內澇損失不大，遠期東城區發展到2號湖附近時，為防止城區受內澇影響，再配套修建三合排水泵站，解決城區內澇問題。

2)近期建成排水閘站。由于規劃排水出口距離三合灌區渠首泵站較近，約250 m。因此，排水閘站建成后可將景觀河道內的水引入三合灌區，可作為三合灌區灌溉水源，這樣可以減少自牡丹江提水的揚程，節省泵站年運行費用。

三合灌區設計灌溉面積2 900 hm2，現狀實灌面積約530 hm2，渠首三合抽水站現狀設計流量1.2 m3/s，始建于1957年，翻建于1988年，1991年開始運行。目前由于運行時間長和缺少維修資金等問題，三合抽水站設備陳舊、老化嚴重，大部分設備都是帶病運行，存在著極大的安全隱患。根據2010年11月黑龍江省水利水電勘測設計研究院編制的《黑龍江省寧安市渤海泵站更新改造工程可行性研究報告》［3］，擬將三合抽水站拆除重建，新建渠首泵站設計流量2.48 m3/s，設計揚程7.46 m。

本次可研經計算，利用三合排水站(設計流量3.4 m3/s)為三合灌區補水，可以滿足灌區設計流量要求，且可減少提水揚程，可節省泵站年運行費用約6萬元。目前，在國家大型泵站更新改造資金沒有到位前，三合灌溉泵站帶病運行，灌區水量不足，無法達到設計灌溉面積，影響產量和效益，近期建成三合排水閘站不但可滿足城市防洪排水要求，還可解決三合灌區灌溉水源問題，一舉兩得。而且現有的三合抽水站不需要拆除重建，只在三合排水閘處新建雙向的排水(兼灌溉)泵站即可，該項目利用國家大型泵站更新改造資金較有利。

經上述分析比選，本次規劃東城區排水出口推薦采用自排和強排相結合的方式修建三合排水閘站，設計自排流量26.6 m3/s，強排流量3.4 m3/s，排水泵站兼顧灌溉任務，該排水閘、站在近期一次建成，盡早發揮效益。

［1］黑龍江省水利水電勘測設計研究院.黑龍江省寧安市濱水城市建設水利工程規劃報告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2011.

［2］中華人民共和國水利部.GB50288—99灌溉與排水工程設計規范［S］.北京:中國計劃出版社，1999.

［3］黑龍江省水利水電勘測設計研究院.黑龍江省寧安市渤海泵站更新改造工程可行性研究報告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2010.