福州市江北城區(qū)排水整治方案研究

宋建大，陳文建，郭可喜，俞立珊

（福州市水環(huán)境建設(shè)開發(fā)有限公司，福建福州 350001）

0 引言

福州市江北城區(qū)位于福州盆地的中心地帶，三面群山環(huán)抱，東起鼓山，北至北峰山脈，西至洪山，南面臨閩江北港，總面積159.77 km2，城區(qū)內(nèi)約有67條內(nèi)河，分為五大水系，即以為白馬河為主的西區(qū)水系，以晉安河為主的中心水系，以光明港為主的河口水系，以磨洋河為主的東區(qū)水系及新店水系。各水系均有河道相連。

1 內(nèi)河水系及蓄排設(shè)施現(xiàn)狀

1.1 內(nèi)河水系現(xiàn)狀

福州市江北城區(qū)內(nèi)目前共有大小河道67條，形成了密集的河道水系，連同城區(qū)排水管網(wǎng)共同承擔(dān)了城區(qū)防洪排澇的任務(wù)(見圖1)。主要的行洪排澇河道有西區(qū)水系的白馬河、中心水系的晉安河、河口水系的光明港、東區(qū)水系的磨洋河。其主要行洪河道概況見表1。

1.2 水庫及湖泊現(xiàn)狀

江北城區(qū)共有登云、八一、過溪、斗頂、楊廷五座水庫（基本情況見表2）以及西湖、琴亭湖兩個(gè)湖，西湖水域面積0.484 km2,調(diào)蓄庫容48.4萬 m3；琴亭湖水域面積 0.173 km2,調(diào)蓄庫容 50萬 m3。

1.3 排水設(shè)施現(xiàn)狀

福州市江北城區(qū)共有新西河、彬德、三捷、萬壽、江四、三孔、五孔、新五孔等8座排澇水閘，排澇泵站4座，分別為新西河（12 m3/s）、彬德（36 m3/s）、東風(fēng)（80 m3/s）及魁岐（120 m3/s）排澇站,全部位于城區(qū)南面，所處位置見圖1。

2 行洪排澇模擬分析

2.1 設(shè)計(jì)暴雨

由北部山區(qū)和江北城區(qū)的短歷時(shí)最大降水量統(tǒng)計(jì)資料，利用皮爾遜Ⅲ型分部曲線，求得5 a一遇(P=20%)、10 a一遇(P=10%)、20 a一遇(P=5%)、50 a一遇 (P=2%)的24 h最大暴雨設(shè)計(jì)值（見表3）。選取典型暴雨，采取同頻率法推求北部山區(qū)和江北城區(qū)不同頻率設(shè)計(jì)暴雨過程。

2.2 洪潮水位分析

從解放大橋(上)測站的實(shí)測日洪潮水位過程中選擇出設(shè)計(jì)洪潮水位過程。在此基礎(chǔ)上，選擇文山里、解放大橋(下)、白巖潭三個(gè)測站同時(shí)期的實(shí)測日洪潮水位過程。然后按照下游水閘距其上、下游測站的距離比例計(jì)算出水閘下游設(shè)計(jì)洪潮水位過程。4～7月份的設(shè)計(jì)洪潮水位過程以2005年6月20日為典型；8～10月份的設(shè)計(jì)洪潮水位過程以2005年9月6日為典型，不同閘前邊界水位見圖2、圖3。

2.3 產(chǎn)匯流計(jì)算

以新安江模型進(jìn)行產(chǎn)流分析計(jì)算，匯流分為地面、壤中流、地下匯流三部分，利用Arcgis軟件對北部山區(qū)、江北城區(qū)建立各片區(qū)地理特征模型，分別進(jìn)行北部山區(qū)、江北城區(qū)產(chǎn)匯流計(jì)算。

2.4 數(shù)值模擬模型

利用hec-ras軟件，在各分區(qū)地理特征模型和暴雨產(chǎn)匯流模型以及外江潮水位特征，并結(jié)合排澇站的運(yùn)行狀況，構(gòu)建了江北片區(qū)河道水網(wǎng)水動(dòng)力數(shù)值模型，模擬計(jì)算不同設(shè)計(jì)暴雨頻率下的現(xiàn)狀河道和規(guī)劃河道的最大排水能力。得出5 a、10 a、20 a、50 a設(shè)計(jì)暴雨情況下的河道淹沒情況見圖4，可以得到主要河道過流能力見表4。

2.5 排水能力原因分析

圖1 福州市江北城區(qū)河道、水系及閘泵示意圖

表1 福州市江北城區(qū)主干河道表

表2 水庫主要參數(shù)表

表3 不同典型頻率下24 h暴雨設(shè)計(jì)值

圖2 4～7月不同河口閘前邊界水

圖3 8～10月不同河口閘前邊界水位

表4 江北城區(qū)主要河道排水能力表

圖4 5 a、10 a、20 a、50 a不同標(biāo)準(zhǔn)下江北城區(qū)淹沒圖

結(jié)合江北城區(qū)內(nèi)河水系特點(diǎn)，通過內(nèi)河水系的數(shù)值模擬分析，可以得出江北城區(qū)內(nèi)澇的主要原因：

（1）地理因素。福州市北部山區(qū)高程在20 m以上，而江北城區(qū)高程都在10 m以下，汛期時(shí)北部山區(qū)洪水短時(shí)匯集到城區(qū)內(nèi)河。同時(shí)，在汛期內(nèi)河下游排水受閩江洪潮水頂托，導(dǎo)致排澇閘無法自排，降低了排澇能力[1]。

（2）水庫攔蓄能力不足。北部山區(qū)攔蓄庫容小，入城洪水量大峰高，且同城區(qū)澇水同期到達(dá)內(nèi)河，兩者疊加后的流量加重了內(nèi)河的排水負(fù)擔(dān)，主要是晉安河排水能力不足。

（3）河道布局不合理。而晉安河卻是90%以上北部山區(qū)洪水的唯一排泄通道，同時(shí)晉安河還受到城區(qū)澇水的影響，而根據(jù)分析結(jié)果，晉安河排水能力不足。特別晉安河中上游過流能力不足，易發(fā)生洪澇風(fēng)險(xiǎn)。

（4）光明港抽排能力不足。光明港是晉安河下游的唯一排泄通道，光明港抽排能力不足，水位抬升對晉安河產(chǎn)生頂托作用，頂托作用使得晉安河過流降低，槽蓄水量增加，水位抬升，增加行洪排澇壓力和風(fēng)險(xiǎn)。

（5）內(nèi)河橋梁及管線眾多，根據(jù)模型分析，5 a一遇標(biāo)準(zhǔn)情況下，單座橋梁引起的雍水可達(dá)50 cm，隨著標(biāo)準(zhǔn)的提高及橋梁的增多，壅水幅度增大；其次，城市內(nèi)河河道淤積嚴(yán)重，減少了內(nèi)河調(diào)蓄能力。

3 整治方案措施

通過不同方案數(shù)值分析的結(jié)果比較分析，提出了達(dá)到20 a一遇標(biāo)準(zhǔn)情況下福州市江北城區(qū)的水系改造整治的方案，即“整+滯+分+防”的綜合整治方案。

（1）整：對主要排水河道按照98規(guī)劃[2]的河底標(biāo)高與規(guī)劃藍(lán)線進(jìn)行清淤清障，同時(shí)改造河道中現(xiàn)有阻水管線及阻水橋梁，如改造晉安河塔頭橋、光明港遠(yuǎn)東橋、磨洋河樟林橋等，保證河道斷面滿足排水需求。

（2）滯：即增加琴亭湖的容量。降低琴亭湖河底標(biāo)高，同時(shí)將琴亭高架橋下及周邊綠化用地改為水面，使琴亭湖的水體容量擴(kuò)大一倍，達(dá)到100萬m3。

（3）分：在琴亭湖口設(shè)置抽水泵站，沿三環(huán)路綠化帶敷設(shè)引水管道至浦東河磨洋河上游，將匯入琴亭湖的洪水分流20 m3/s至浦東河和磨洋河后，后排到光明港。

（4）防：改造現(xiàn)有的水情測報(bào)系統(tǒng)、建立調(diào)蓄水庫調(diào)度系統(tǒng)、增加城區(qū)移動(dòng)排水設(shè)施等。

4 結(jié)論建議

（1）根據(jù)福州市江北城區(qū)水系的的實(shí)際情況，建議遵循“整理規(guī)劃、分步實(shí)施”的策略，結(jié)合城市發(fā)展建設(shè)的實(shí)際情況分步實(shí)施到位，使江北城區(qū)內(nèi)河排水能力達(dá)到20 a一遇標(biāo)準(zhǔn)。

（2）按照規(guī)劃對河道進(jìn)行整治，打通卡口段，改造阻水管道及橋梁，提高河道的過流能力。同時(shí)可以擴(kuò)大琴亭湖，通過開挖河道或者敷設(shè)飲水管道至浦東河與磨洋河上游，汛期時(shí)分洪20 m3/s至浦東河與磨洋河。

（3）建議在條件允許情況下，進(jìn)一步擴(kuò)大上游水庫或擴(kuò)大琴亭湖容量等措施，增加調(diào)蓄洪水量，減少北部山區(qū)洪水危害。

（4）鑒于浦東河與磨洋河上有無水水源，利用琴亭湖擴(kuò)容及引水管道，可以同時(shí)解決浦東河與磨洋河的生態(tài)補(bǔ)水水源問題。

（5）我國目前對城市的防洪排澇只有防洪標(biāo)準(zhǔn)，而內(nèi)澇方面還未有統(tǒng)一的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，對不同的城市內(nèi)澇標(biāo)準(zhǔn)如何制定還比較模糊，建議水利與建設(shè)部門盡快編制相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，以指導(dǎo)實(shí)踐。

[1]陳能志.福州市中心城區(qū)內(nèi)澇治理研究[J].防洪與抗旱,2008(9):40-42.

[2]陸青,等.福州市城區(qū)內(nèi)河整治研究報(bào)告[R].福建福州:福建省水利規(guī)劃院,1998.