福鼎硤門集鎮防洪排澇方案優化設計分析

鄧小梅

（梅州市梅州大堤管理處,廣東 梅州 514000）

1 工程背景

硤門鄉集鎮位于硤門溪及廟后溪交匯口,地勢平坦,集鎮地勢最低處高程3.5 m,廟后溪由北至南穿過硤門鄉集鎮中心地帶,硤門溪從西往東由硤門鄉集鎮及規劃新區之間穿過。因此硤門鄉集鎮極易受到廟后溪硤門溪山洪的影響；同時受外海高潮位的頂托,外海達到高潮時,區內澇水無法自排因此硤門鄉年年受災,十年十澇。

硤門溪河道長度21.57 km,河道比降17.35‰,流域面積56.8 km2,10年一遇設計洪水429 m3/s。由北向南于硤門海堤注入東海,出口受潮水、洪水頂托影響,硤門溪的洪水無法排出；廟后溪是硤門溪支流,防洪堤形式基本為直立式擋墻形式,渠頂寬5 m,渠高1.5 m～2.0 m,過流能力為28 m3/s,10 年一遇洪水75.0 m3/s,如突發山洪,溪水將漫過廟后溪兩側路面,淹入集鎮。

硤門海堤位于硤門鄉東部約2 km海灣灘涂處,保護堤內總面積1500 畝集鎮及灘涂,堤線總長0.73 km,堤頂高程為5.70 m～5.77 m,設有防浪墻,防浪墻頂高程為6.81 m。硤門海堤內側為農田和養殖場,現狀地坪標高為2.00 m～4.50 m,控制上游集水面積56.8 km2,閘底板高程-1.20 m。防潮標準30年一遇；硤門海堤內的低洼水塘雖未被劃定為法定的滯洪區,但發揮著滯洪區的重要功能,現狀滯區高程均在1.0 m～2.8 m之間,滯洪區的底高程較高,滯洪區庫容（面積）不足。

2 防洪排澇方案

工程位于硤門溪近入海口段,目前可利用土地面積約700 畝,硤門新橋位置處最低地面高程4.60 m,以硤門新橋作為控制斷面。對硤門溪河道進行河道整治,規劃河寬約18.5 m～173 m,治理長度約2240 m。

2.1 硤門溪防洪方案

硤門溪集鎮段左岸新建堤防,通過在硤門海堤內側開挖滯洪區使南側新區（工程場地最低標高4.6 m）滿足設計防洪標準。

滯洪區布置在硤門溪下游、硤門水閘閘前尚未開發的養殖水塘和低洼地,一是地勢低洼,無需大面積開挖,相同水位下庫容大、二是外潮位降低后流道短、可快速排水。滯洪區具體位于硤門海堤閘前,大部分為地勢低洼的養殖區、灘涂。

滯洪區面積選取700 畝和800 畝共計兩個方案進行比較,兩個方案調蓄計算水位庫容關系見表1～表2。

表1 硤門溪700畝滯洪區水位庫容關系表

表2 硤門溪800畝滯洪區水位庫容關系表

（1）水閘調度原則。硤門水閘閘運行方式為：平時,沒有來洪水時,保持景觀水位（水位高程1.00 m）。汛期,來洪水或天氣預報有較大暴雨時,根據潮水規律,盡量抓緊時機提前開啟水閘排水,騰空庫容。當外海水位高于內水位時,水閘關閉,Q閘出=0；當外海水位低于內江水位時,開閘泄水。

（2）起調水位。硤門海堤水閘現狀閘底高程-1.20 m,現狀硤門海堤滯洪區起調水位選取0.50 m。考慮到平時景觀水位和洪水期考慮水位下降時間問題本次起調水位定0.5 m,見表3。

表3 各滯洪區面積方案調蓄計算成果表（P=10%）

（3）洪、潮組合。采用10 年一遇洪水遭遇多年平均年最高潮位3.71 m和采用多年平均洪水遭遇10 年一遇年最高潮位4.08 m,采用兩者的外包線。

（4）計算方法。

①蓄排澇計算。調蓄計算是依據水量平衡方程式：

②閘泄量計算。根據《水閘設計規范》（SL 265-2016）,水閘泄流量按寬頂堰計算：

式中：hs為由堰頂算起的閘下游水深,m；H0為堰上水深,m；h0=庫內水位-閘底高程；ε為側收縮系數；B為水閘總凈寬,m；m為流量系數；σ為淹沒系數；g為重力加速度,g=9.81 m/s2。

當堰流處于高淹沒度時（hs/H0≥0.9）：

式中：he為孔口高度,m；為孔流流量系數；為孔流流速系數；ε'為孔流垂直收縮系數。

如表4～表5 所示,硤門新區硤門新橋位置場地最低高程4.60 m,當滯洪區面積700 畝時硤門水閘閘前水位達到3.58 m,推算至硤門新橋位置處水位約為4.30 m左右,考慮安全超高0.5 m,不能滿足硤門新橋位置處場地高程。滯洪區800 畝方案的水位稍低,閘前水位3.43 m,推算至硤門新橋滿足場地4.60 m高程要求。綜合以上分析,以不淹硤門新區硤門新橋位置場地最低高程4.60 m,確定硤門溪滯洪區規模800畝[1]。

表4 硤門溪700畝滯洪區方案10年一遇調蓄計算成果表

表5 硤門溪800畝滯洪區方案10年一遇調蓄計算成果表

2.2 廟后溪排澇方案

現狀廟后溪兩岸房屋緊鄰,且電力電纜、通信電纜沿河布設,結合硤門溪整治方案,以不干擾兩岸居民生活和房屋結構為前提,在集鎮北部設置排洪洞,采用上游高排+泵站抽排+水閘方案,廟后溪山洪直排外海。

廟后溪上游來水通過設置分洪隧洞,廟后溪上游新建攔河壩將攔河壩以上的全部洪水75 m3/s通過分洪洞直排外海,下里洋溪上游新建一個攔河壩將攔截的水引入廟后溪的分洪洞以減輕下游集鎮的防山洪壓力,同時在廟后溪河口設置泵站和水閘對廟后溪至新建攔河壩區間的洪水抽排。對現狀地面高度不夠的河段,在兩岸設置防浪墻。

（1）滯洪區庫容（見表6）。

表6 廟后溪現狀庫容表(河道庫容）

（2）外江水位。根據硤門溪800 畝滯洪區方案推算至廟后溪河口的10 年一遇水位4.48 m,把硤門閘上各時段的水位推算至廟后溪水閘閘前,得到廟后溪水閘閘下10 年一遇見表7。

表7 廟后溪水閘閘下水位過程線成果表 單位：m

（3）起抽水位。廟后溪水閘設計閘底板高程0.00 m,廟后溪泵站起抽水位1.00 m。

（4）計算成果表（見表8）。

表8 計算成果表

（5）水面線計算。廟后溪區間設計流量扣除下里洋溪和廟后溪攔河壩以上的設計洪水后區間10 年一遇設計流量18.4 m3/s。硤門溪800 畝滯洪區方案推算至廟后溪河口水位4.48 m,洪水期廟后溪河口將閘門關閉進行抽排,根據計算10年一遇的廟后溪閘前水位1.96 m。河道糙率取0.025～0.030（見表9）。

表9 廟后溪10年一遇水面線成果表

根據表9可知,上游分洪75 m3/s,下游泵站抽排10 m3/s和設置防浪墻,硤門集鎮基本能夠滿足10 年一遇防洪要求。

2.3 集鎮防洪排澇方案確定

經濟方面分析：當地價值較低時,將硤門海堤內現狀區域可供的低洼地及養殖水塘轉變為滯洪區較合適,目前硤門溪的河道兩岸為養殖區、灘涂等現狀正扮演者硤門溪“滯洪區”的角色,因此將其劃定為滯洪區順理成章。

施工難易方面分析：主要施工內容為攔河壩建設和排洪洞開挖,地質條件較好,施工區周邊交通較為便利。

運行調度方面分析：廟后溪設置分洪洞直排外海,避免干擾到硤門溪兩岸的居民生活,不會產生房屋拆遷問題,不占用發展用地,不進入規劃區,百姓接受度更高,運行調度更方便。

綜合上述經濟及非經濟情況,以及文中2.1 和2.2 的計算,集鎮防洪排澇方案最終確定為：硤門溪左岸建設堤防,新建滯洪區800 畝,廟后溪山洪分洪75 m3/s排入外海,同時設置防浪墻,和河口設泵閘（抽排10 m3/s）。

3 結語

硤門鄉防洪排澇方案結合本區實際情況,因地制宜,合理選定適宜的防洪及排澇標準,充分發揮硤門溪河道兩岸養殖水塘和河道的蓄滯洪作用,以天然滯蓄和人為建設排泄相結合為主,保證河道行洪通暢；在集鎮北部設置排洪洞,采用上游高排+泵站抽排+水閘方案,將廟后溪山洪直排外海,施工區遠離離集鎮生活,施工干擾少,使規劃可行,且便于操作,實現可持續發展,可為類似工程方案設計提供參考。