G105排洪渠配套閘泵工程閘泵方案比選

楊小康，樊健松，蔡坤晉

（1.珠海市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,廣東 珠海 519000；2.中建三局集團(tuán)（深圳）有限公司,廣東 深圳 518000）

1 工程背景

近幾年,G105 國道排洪渠兩側(cè)持續(xù)開展了截污工程項(xiàng)目,兩岸均已配套污水管,但現(xiàn)狀仍存在污水外溢入排洪渠的情況,主要污染源來自南溪、瀝溪、界涌等城中村污水,這些城中村的排污屬于雨污混流,生活污水與山水和雨水直接排入排洪渠。

2015 年,開展了《珠海市香洲區(qū)前山北部雨水湖建設(shè)工程》,在排洪渠下游及中游分別建設(shè)了1#、2#雨水湖,一定程度上改善了前山北部片區(qū)水浸問題,但是輔道及東順物流園區(qū)水浸問題仍時(shí)有發(fā)生。2018 年初,G105 國道排洪渠實(shí)施了生態(tài)治理工作,對(duì)排洪渠入河污水進(jìn)行處理,雖然有一定改善,但是污水入河問題仍未解決。

2019 年,G105國道排洪渠在珠海市香洲區(qū)問題河涌（含黑臭水體）管養(yǎng)提升項(xiàng)目中已經(jīng)開展過清淤及相關(guān)截污工作內(nèi)容。該工程在閘門建設(shè)前提下,在1號(hào)雨水湖附近建設(shè)規(guī)模約7000 m3/d的1號(hào)一體化泵站,將界涌暗渠截污后污水和G105 國道排洪渠內(nèi)殘余污水及溢流污染污水抽排至7000 m3/d的1號(hào)一體化處理設(shè)施中處理后排放；在明華三路和華宇路交叉口處建設(shè)規(guī)模約5000 m3/d的1號(hào)一體化泵站,將交叉口處排口污水和部分G105國道污水主干管污水抽排至5000 m3/d的2號(hào)一體化處理設(shè)施中處理后排放（2號(hào)一體化處理設(shè)施位于2號(hào)雨水湖內(nèi)）。

與此同時(shí),正在建設(shè)的珠海市香海大橋支線工程也在G105 國道排洪渠沿線施工,項(xiàng)目北起西部沿海高速,利用G105 走廊高架至梅華路,沿珠海、中山兩市交界向南接原金琴高速公路人民西路互通,沿原金琴高速線位至原造貝互通工程界面處與香海大橋順接,目前,該項(xiàng)目正在實(shí)施沿線橋墩施工。

G105 排洪渠配套閘泵工程重點(diǎn)解決前山河水系倒灌、中小雨快排,并方便排洪渠日常管養(yǎng)護(hù)、綜合發(fā)揮現(xiàn)有1號(hào)和2 號(hào)一體化處理站處理效果,改善1#雨水湖調(diào)蓄能力,為G105排洪渠水體治理提供條件。

泵閘功能是建立閘門,防止永二村處及明豐一路處排洪渠因前山河水頂托水位倒灌至G105 國道排洪渠,進(jìn)而避免渠水通過排口進(jìn)入截污系統(tǒng)進(jìn)入污水管道；根據(jù)G105 排洪渠設(shè)計(jì)資料及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量資料,G105 排洪渠渠道總長約4.2 km,寬12 m。排洪渠渠道坡度約萬分之1.2 至萬分之5,渠道過流能力有限,下雨時(shí)容易積留雨水至排洪渠內(nèi),長期滯留容易形成黑臭,為及時(shí)降低中、小雨后G105 排洪渠渠道水位,擬建2 座泵站,通過泵站實(shí)現(xiàn)外排（見圖1）。

圖1 總體方案圖

2 工程規(guī)模

依據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2017）、《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50805-2012）,以及《珠海市雨水系統(tǒng)及防洪規(guī)劃》《珠海市城區(qū)排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃（2013-2020）》等相關(guān)規(guī)劃,水閘所在排洪渠防洪標(biāo)準(zhǔn)50 年一遇,主要建筑物為3 級(jí),臨時(shí)建筑物為5 級(jí)。本次建設(shè)水閘為擋潮水閘,故水閘等級(jí)與排洪渠等級(jí)保持一致,為3 級(jí)。

2.1 閘頂標(biāo)高

水閘所在河道無通航要求,前山河設(shè)計(jì)水位資料見表1。

表1 前山河設(shè)計(jì)水位表

內(nèi)河正常蓄水位為0.583 m,本項(xiàng)目閘門位置位于G105國道排洪渠南側(cè),考慮0.5 m水位漲幅及0.2 m超高控制。工程閘頂標(biāo)高=0.583+0.5+0.2=1.283 m,取1.30 m。

2.2 泵站規(guī)模

新建1 號(hào)泵站及2 號(hào)泵站的主要功能是抽排G105 國道排洪渠片區(qū)下中、小雨時(shí)渠道積水,降雨按照24 h降雨為20 mm考慮。

降雨為20 mm時(shí),青年水庫不泄流,此時(shí)105國道排洪渠匯水面積為2.95 km2（分區(qū)2）+ 4.85km2（分區(qū)3）=7.80 km2,考慮匯水范圍內(nèi)硬化面積較多,徑流系數(shù)取0.65；參考《廣東省暴雨徑流查算圖表使用手冊(cè)》中珠江三角洲分區(qū)的雨型分配成果,確定洪峰流量為4.04 m3/s,相應(yīng)的洪水過程如表2。因此確定2 個(gè)泵站規(guī)模各為2.0 m3/s。

表2 24 h降雨按照20 mm洪峰流量計(jì)算表

3 調(diào)度方案

旱季,前山河水位達(dá)到頂托水位時(shí),1 號(hào)、2 號(hào)閘門關(guān)閉。界涌排洪渠渠道內(nèi)山水水質(zhì)較好時(shí),通過泵站外排至1號(hào)雨水湖,為雨水湖水景創(chuàng)造條件。

旱季,前山河水位達(dá)到頂托水位時(shí),1 號(hào)、2 號(hào)閘門關(guān)閉。排洪渠渠道內(nèi)山水水質(zhì)一般時(shí),通過泵站外排至1 號(hào)閘后。

降雨前,打開1 號(hào)泵站側(cè)1 號(hào)雨水湖新建出水渠閘門,1號(hào)雨水湖湖水預(yù)排,降低1 號(hào)湖水位,為1 號(hào)雨水湖調(diào)蓄排洪渠洪峰創(chuàng)造條件。

降雨為中小雨時(shí),1 號(hào)、2 號(hào)閘門關(guān)閉,為及時(shí)抽干G105國道排洪渠內(nèi)積水,通過1號(hào)、2 號(hào)泵站外排放。

降雨超過中雨時(shí),1號(hào)、2號(hào)閘門開啟,排洪渠通過自排泄洪。

4 閘泵方案

4.1 閘泵選址

（1）1號(hào)泵閘選址。工程閘門建設(shè)的主要目的是防止前山河水位上漲后倒灌至G105 國道排洪渠后通過排口進(jìn)入污水系統(tǒng)而引起的污染問題,因此通過分析G105 排洪渠沿線用地情況及規(guī)劃資料,1號(hào)泵閘的選址在華威路和明豐四路交叉橋南側(cè)25 m。

此處現(xiàn)狀管線相對(duì)較少,現(xiàn)狀渠道結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單,東側(cè)現(xiàn)狀為直立漿砌石擋墻,西側(cè)現(xiàn)狀為土坡,后續(xù)根據(jù)規(guī)劃在兩側(cè)新建擋墻,施工難度最小；且位置位于中山市和珠海市邊界附近,利于珠海市內(nèi)河涌環(huán)境整治要求,能實(shí)現(xiàn)此位置控制前山水位倒灌回G105 國道排洪渠情況（見圖2）。

圖2 1號(hào)泵閘選址周邊現(xiàn)狀照片

（2）2號(hào)泵閘選址。2號(hào)閘泵建設(shè)的主要目的是防止前山河水位上漲后倒灌至G105國道排洪渠后通過排口進(jìn)入污水系統(tǒng)而引起的污染問題,因此泵閘需設(shè)置于明豐一路的下界涌位置處。鑒于下界涌出口處存在橋涵且位置狹窄,情況復(fù)雜,且橋涵對(duì)面現(xiàn)狀存在加油站,因此2號(hào)泵閘選址設(shè)置于下游約160 m處開闊地處（見圖3）。

圖3 2號(hào)泵閘選址周邊現(xiàn)狀照片

4.2 泵閘方案比選

（1）可選方案。

方案一：于1 號(hào)雨水湖處及明豐一路各新建1 座土建泵站及鋼壩閘,防止前山河水倒灌至G105 排洪渠。

1 號(hào)泵閘處2 號(hào)泵站占地面積為10 m×7 m,泵站出水雨水渠尺寸為1.8 m×1.2 m；設(shè)置雙孔閘門,單側(cè)閘門凈寬為9.5 m,單側(cè)閘門控制室占地面積為10 m×4.0 m。根據(jù)片區(qū)防洪規(guī)劃,此處排洪渠凈寬20 m,因此在東西兩側(cè)均新建排洪渠擋墻。為方便泵站及閘門后期日常管養(yǎng)和檢修,在泵站、閘門控制室附近設(shè)置檢修臺(tái)階,臺(tái)階寬度為2.4 m,同時(shí)新建4 m寬站區(qū)道路,路口與華威路銜接（見圖4）。

圖4 1號(hào)閘泵總平面示意

2 號(hào)泵閘處2 號(hào)泵站占地面積為10 m×7 m,泵站出水雨水渠尺寸為1.8 m×1.2 m；設(shè)置單孔閘門,閘門凈寬為6.5 m,閘門控制室占地面積為10 m×4.0 m；為方便泵站及閘門后期日常管養(yǎng)和檢修,在泵站和閘門控制室之間設(shè)置檢修臺(tái)階,臺(tái)階寬度為2.4 m,同時(shí)新建4 m寬站區(qū)道路,路口與明豐一路銜接（見圖5）。

圖5 2號(hào)閘泵總平面示意

方案二：于1號(hào)雨水湖處及明豐一路各新建1 座土建一體化泵閘設(shè)施,防止前山河水倒灌至G105 排洪渠。

1號(hào)一體化泵閘。1號(hào)泵閘處河道分為2 孔,單孔凈寬9.5 m,中墩1.2 m。每孔流道內(nèi)設(shè)1套1閘2 泵的一體化泵閘,水泵單泵流量0.5 m3/s,額定揚(yáng)程H=1.5 m,極限揚(yáng)程2.1 m,額定功率25 kW,水泵設(shè)計(jì)總流量2 m3/s,共配4 臺(tái)穿墻泵。水泵進(jìn)口側(cè)每孔設(shè)一道回轉(zhuǎn)式格柵清污機(jī),用于自動(dòng)攔截并輸送河道內(nèi)的垃圾,避免水泵堵塞。閘門前后各預(yù)留1 道檢修門槽,水泵進(jìn)水側(cè),每孔設(shè)一套射流攪拌器,用于閘室底部沖淤（見圖6）。

圖6 1號(hào)一體化閘泵總平面示意

2 號(hào)一體化泵閘。2 號(hào)泵閘處河道單孔,凈寬6.5 m,內(nèi)設(shè)1 套1 閘2 泵的一體化泵閘,水泵單泵流量1.0 m3/s,額定揚(yáng)程H=1.5 m,極限揚(yáng)程3.6 m,額定功率40 kW,水泵設(shè)計(jì)總流量2 m3/s。水泵進(jìn)口側(cè)設(shè)一道回轉(zhuǎn)式格柵清污機(jī),用于自動(dòng)攔截并輸送河道內(nèi)的垃圾,避免水泵堵塞。閘門前后各預(yù)留1道檢修門槽,水泵進(jìn)水側(cè),設(shè)一套射流攪拌器,用于閘室底部沖淤（見圖7）。

圖7 2號(hào)一體化閘泵總平面示意

（2）閘泵方案比選。

續(xù)表3

依據(jù)表3可以看出,從工程總投資、泵閘運(yùn)行可靠性及泵閘運(yùn)行工況等方面比較,方案1 優(yōu)于方案2,故選擇方案1為推薦方案。

5 結(jié)語

此次閘泵工程屬于G105排洪渠項(xiàng)目的配套工程,故在選擇閘泵方案要充分考慮已有的區(qū)域排澇工程銜接以及為后續(xù)區(qū)域排澇建設(shè)提供條件。閘泵方案充分結(jié)合香洲區(qū)各河涌的綜合整治,閘泵方案通過比選確定：1號(hào)泵閘位于明豐四路和華威路交叉橋涵南側(cè),2號(hào)泵閘位于明豐一路西南側(cè),最終達(dá)到防止前山水道倒灌至至G105國道排洪渠的問題,同時(shí)通過建立泵站實(shí)現(xiàn)中小雨后快速降低渠內(nèi)積水水位,為排洪渠后期的管養(yǎng)提升創(chuàng)造條件,工程實(shí)施在技術(shù)上是可行的,經(jīng)濟(jì)上是合理的。