寧波市中心城區(qū)泵站布局方案的改進

金德鋼

(寧波市水利水電規(guī)劃設計研究院，浙江 寧波 315192)

1 問題的提出

根據(jù)寧波市的自然地理特點，該市市區(qū)平原被甬江、奉化江、姚江自然分割成3塊，其河網(wǎng)分屬鄞東南 (上游江口西塢平原)、鄞西、江北鎮(zhèn)海3大水系，各個水系之間由于存在外江感潮河道，基本處于分割獨立狀態(tài)，干流河道除姚江河口有閘阻咸外，甬江、奉化江均為感潮河道［1］。

姚江干流出口建有姚江大閘，上游建有蜀山大閘。奉化江上游剡江建有蕭鎮(zhèn)橡膠壩，東江、縣江、鄞江均建有閘壩擋排水。奉化江干流、甬江干流沿岸建有眾多的沿江平原排澇閘。

寧波中心城區(qū)主要位于鄞東南、鄞西和江北鎮(zhèn)海平原。鄞東南片主要分布有江東區(qū)、鄞州區(qū)、高新區(qū)和東部新城，為寧波市政治經(jīng)濟文化中心。

2012 年“?？迸_風、2013年“菲特”臺風，雨量大，潮位高，平原區(qū)淹沒時間長，奉化江沿江水閘臺風過程中幾乎沒有排水時間，給寧波市造成了巨大的經(jīng)濟損失，也引起各級有關部門的重視和反思。

本文通過對干流實測水位過程和分布，分析泵閘間排水的相互影響關系和排澇泵站規(guī)模和布設的合理性，以求合理的流域泵站工程布局方案，供修編流域規(guī)劃參考。

2 流域規(guī)劃泵站設置情況

泵站系統(tǒng)作為平原排水系統(tǒng)的重要組成部分，在歷次規(guī)劃中都非常重視。根據(jù)《甬江流域防洪治澇規(guī)劃》規(guī)劃，鄞東南平原沿甬江和奉化江共布置泵站9座，總流量480m3/s;鄞西平原沿奉化江和姚江共布置泵站7座，總流量213m3/s;江北鎮(zhèn)海平原沿姚江、甬江以及出海口共布置8座，總規(guī)模164m3/s。這些泵站在選址上充分考慮了與其配套的排水系統(tǒng)建設，都位于平原排水干河的出口，為了保障中心城區(qū)的防洪排澇安全，將規(guī)模較大的泵站盡量布置在城郊，使中心城區(qū)除自身產(chǎn)水之外的洪澇水盡快在進入中心城區(qū)前，通過排水系統(tǒng)排至外江，以緩解中心城區(qū)的防洪排澇壓力。中心城區(qū)規(guī)劃泵站布置見圖1。

圖1 中心城區(qū)規(guī)劃泵站布置圖

3 2場臺風對防洪排澇系統(tǒng)的影響

甬江流域綜合規(guī)劃只是提出超標準洪水泵站布置總規(guī)模，未進行具體布局，而甬江流域防洪排澇規(guī)劃對泵站布局進行專題研究，主要考慮河道輸水的匹配性，選址落地的可能性，直接將泵站布局在骨干河道出口，分析計算出各泵站排水時間和水量，但未深入分析研究泵閘排水間相互影響。此次研究結合2場臺風洪水的實際情況，通過干流水位過程分析閘泵排水間的相互關系，提出泵站布局的合理調整。

干流水位的高低過程對平原和干流排水能力影響極大，歷次規(guī)劃均未對干流水位過程對流域防洪排澇進行深入研究，一味相信一維河網(wǎng)非恒定流模型［2］計算的成果，對計算過程從未有人進行深入研究，尤其是對排澇泵站位置和規(guī)模對整個流域排澇的影響。干流水位一方面受自然潮水位影響，另一方面受到奉化江干流洪水和水閘排水的影響，尤其是受姚江大閘排水影響。姚江大閘的排水填低潮位直接決定了寧波三江口水位，導致整個奉化江水位上抬。

3.1 “?？迸_風期間干流及閘上水位分析

2012年08 月06 —12 日，三江干流洪潮最高水位基本達2.50m以上，各水位站基本情況見表1。

表1 各水位站基本情況表

北渡站最高水位2.98m，超保證水位達34h，但超該段奉化江兩岸平原保證水位2.00m達94h，致使兩岸水閘無法開啟排水;澄浪堰站最高水位3.08m，超保證水位達3h，但超該段奉化江兩岸平原保證水位2.00m達94h，致使兩岸水閘無法開啟排水;鎮(zhèn)海站最高水位3.09m(超過20a一遇設計高潮位)，雖僅超保證水位3h，但高水位持續(xù)時間 (按2.00m計算)達19h，致兩岸平原澇水外排困難;姚江閘下最高水位3.13m，持續(xù)的高潮位頂托姚江大閘排水，致使姚江上游余姚、丈亭站高水位超保證水位持續(xù)時間達40h以上 (見圖2～3)。

3.2 “菲特”臺風期間干流及閘上水位分析

2013年10 月05 —15 日，三江干流洪潮最高水位基本達2.50m以上，各水位站基本情況見表2。

表2 各水位站基本情況表

北渡站最高水位3.38m，超保證水位達86h，但超該段奉化江兩岸平原保證水位2.00m達148h，致使兩岸水閘無法開啟排水;澄浪堰最高水位2.88m，超保證水位達4h，但超該段奉化江兩岸平原保證水位2.00m達114h，致使兩岸水閘無法正常開啟排水;梅墟、鎮(zhèn)海站最高水位2.68m(超過5a一遇設計高潮位)，高水位持續(xù)時間 (按2.00m計算)才23h，水閘可正常啟閉，平原澇水可正常外排;姚江閘下最高水位2.92m，持續(xù)的高潮位頂托姚江大閘排水，致使姚江上游余姚、丈亭站高水位超保證水位持續(xù)時間達95h以上。

“?？薄ⅰ胺铺亍迸_風干流水位過程線與干流相應閘上水位過程線見圖4～5。

圖2 2012年08月“?？迸_風干流水位過程線圖

圖3 2012年08月“海葵”臺風干流相應閘上水位過程線圖

圖4 2013年10月“菲特”臺風干流水位過程線圖

圖5 2013年10月“菲特”臺風干流相應閘上水位過程線圖

3.3 干流水位與排澇影響分析

通過以上數(shù)據(jù)分析，奉化江澄浪堰斷面以上受洪水控制影響嚴重，菲特期間超過2.00m以上水位達到114h，北渡更是達到148h，閘排時間及其有限，而梅墟閘基本上與鎮(zhèn)海潮位過程同步，水閘排水基本上不受臺風影響。梅墟～澄浪堰之間水閘排水受臺風影響，候潮排水時間大大減少，但尚能每潮排水。

4 泵站選址對平原排澇的影響分析

4.1 設置泵站的目的

泵站設置的目的是在水閘在遇到外江頂托閘門不能發(fā)揮作用時，啟用泵站排水，它是彌補水閘排水不足而采用的工程措施［3］，泵站工程一方面可解決外江外海頂托閘門排水不暢的問題，另一方面可替代大規(guī)模新開河道方案，同時還可應對城市面積進一步擴大，下墊面條件變化較大等問題，具有一定的可持續(xù)性。

選址合理與否直接影響區(qū)域排澇水平，按照甬江流域防洪排澇規(guī)劃，甬江流域共設置1125m3/s沿奉化江、姚江、甬江布設的強排泵站。其中中心城區(qū)的鄞東南平原、鄞西平原、江北鎮(zhèn)海平原分別設置 480，213，164m3/s［4-5］。

強排泵站分布與河道排水方向密切相關，流域規(guī)劃將強排泵站分為2類［5］。

4.2 泵站選址合理性分析

流域防洪治澇規(guī)劃對選址也進行過初步分析，余姚、江北、奉化、鄞西泵站由于處于流域中上游，選址對水閘排水影響不大，鄞東南、鎮(zhèn)海平原泵站選址對水閘排水影響相對較大，尤其是鄞東南平原，合理的泵站選址對水閘和整個平原排澇影響極大，故此次主要集中分析鄞東南片泵站選址的合理性，供以后規(guī)劃調整參考。流域規(guī)劃原則是在泵站總規(guī)模論證的基礎上，根據(jù)“山區(qū)洪水、農(nóng)田澇水盡量不進城”的治理思路，進行泵站布局。但實際布局中最后并未完全按此原則，而是按照排水系統(tǒng)過流匹配的原則進行。

流域規(guī)劃鄞東南片泵站主要分布在甬江干流和奉化江干流。甬江主要集中布置在王家洋、界牌、甬新閘和印洪，奉化江主要有廟堰、銅盆浦、道士、楝樹、張家。規(guī)模分別為40，150，120，30，30，50，20，20，20m3/s。

根據(jù)甬江流域防洪治澇規(guī)劃，沿甬江排澇水閘和泵站排水情況見表3，沿奉化江排澇水閘和泵站排水情況見表4。

表3 沿甬江排澇水閘和泵站排水情況表

表4 沿奉化江排澇水閘和泵站排水情況表

由表3、4可知，沿奉化江泵排水量與閘排水量基本一致，閘排時間明顯小于甬江干流，而沿甬江泵站規(guī)模達到340m3/s，排水僅2604萬m3，沿甬江排水總能力為17951萬m3，而無泵站時沿甬江閘排能力也能達到17062萬m3，泵站實際貢獻排水量僅889萬m3，只需100m3/s左右，而奉化江泵站規(guī)模僅140m3/s，排水能力也基本達到2366萬m3，沿奉化江排水總能力為6791萬m3，而無泵站時沿奉化江閘排能力只能達到5943萬m3，泵站實際貢獻排水量為848萬m3，在泵站規(guī)模相差2倍以上的情況下，奉化江泵排能力與沿甬江泵排能力接近。尤其像“菲特”臺風情況，奉化江水閘有114～148h無法排水情況下，與流域規(guī)劃閘排時間相差很大，泵站更能發(fā)揮作用，而甬江沿岸水閘只有22h左右受潮位影響不能排水，需泵站輔助排水，與流域規(guī)劃泵站排水基本接近。

根據(jù)“?？?、“菲特”臺風實際，奉化江在現(xiàn)狀情況下臺風期間排水時間極其有限，必須加大泵站規(guī)模的配置，如果奉化江泵站規(guī)模達到340m3/s，奉化江相應泵站排水將增加至6000萬m3，可以彌補沿江水閘無法排水的困擾，同時可降低姜山、云龍、鄞州中心區(qū)澇水位，降低洪澇損失。減少甬江沿岸泵站規(guī)模至100～140m3/s，不會對沿甬江排水產(chǎn)生明顯影響。

同理，對江北鎮(zhèn)海泵站設置也提出原則性修改意見，減少直接排海和排入甬江下游泵站規(guī)模，加大江北入姚江、甬江的泵站規(guī)模。

5 結語

根據(jù)干流水位對排澇影響分和泵站選址合理性分析，得到如下結論:

(1)對感潮河段，泵站選址盡量往平原中上游靠，泵站盡量設置在由洪水控制區(qū)段，能最大發(fā)揮泵站效率。

(2)受潮水控制河段，盡量增加水閘寬度，提高排水效果。

(3)應明顯縮減沿甬江干流排澇泵站規(guī)模至100～140m3/s以內，加大沿奉化江干流排水泵站規(guī)模至340～380m3/s，可明顯改善鄞東南區(qū)域排水狀況，降低區(qū)域澇水位，縮短排水時間。

(4)加大江北向姚江、甬江泵排能力，減少鎮(zhèn)海直接排海泵站規(guī)模。

為盡快改善各片平原特別是城區(qū)排水條件，提高防洪潮標準，從總體治理措施出發(fā)，結合當前寧波城市發(fā)展和寧波經(jīng)濟發(fā)展的要求，就今后幾年工作提出以下幾點建議［6］:

(1)加快干流防洪工程封閉，改造排澇主干河上的卡口橋梁和河段。

(2)加快洪水管理與流域的調度方案研究，以指導全流域下一步水利建設和防汛調度的決策。

(3)及早啟動奉化江、姚江沿江泵站建設，在水閘排水受阻情況下確保各片平原澇水能迅速向外江干流排出。

［1］方國華，金德鋼.甬江流域洪水復核及城市防洪能力復核［R］.寧波:寧波市水利水電規(guī)劃設計研究院，2005.

［2］方國華，金德鋼.甬江流域河網(wǎng)水利計算模型研究及應用［J］. 災害學，2009，24(2):41-45.

［3］黃昉.鄞東南排澇規(guī)劃［R］.杭州:浙江省水利水電勘測設計院，2002.

［4］黃昉.寧波市城區(qū)內河整治規(guī)劃［R］.杭州:浙江省水利水電勘測設計院，2003.

［5］金德鋼.甬江流域防洪治澇規(guī)劃［R］.寧波:寧波市水利水電規(guī)劃設計研究院，2011.

［6］金德鋼.“麥莎”、“卡努”臺風北侖雨型對鄞東南影響分析及對策措施研究報告［R］.寧波:寧波市水利水電規(guī)劃設計研究院，2006.