常州市鐘樓區(qū)鄒區(qū)集鎮(zhèn)片區(qū)防洪除澇研究

丁明華

摘 要：通過對鄒區(qū)集鎮(zhèn)片區(qū)河道疏浚，在河口新建節(jié)制閘、泵站工程，大大緩解了片區(qū)的洪澇災(zāi)害，為類似受澇片區(qū)的防洪除澇治理提供成功建設(shè)經(jīng)驗；通過水動力學模型模擬計算，提前對新建節(jié)制閘、泵站規(guī)模合理性做出分析預(yù)測，分析表明，鄒區(qū)集鎮(zhèn)片區(qū)防洪除澇工程總體布置可以滿足區(qū)域防洪除澇需求。

關(guān)鍵詞：防洪除澇 水動力模型 總體布置

常州市鄒區(qū)鎮(zhèn)位于常州市西部，鎮(zhèn)區(qū)臨近大運河扁擔河，區(qū)域水位受外河影響明顯，大運河水位對鎮(zhèn)區(qū)的防洪排澇有著重要的影響。鄒區(qū)鎮(zhèn)過去排澇運行遵循“自排為主，抽排為輔”的原則，雨水經(jīng)產(chǎn)匯流后，經(jīng)小河道自排進入大運河或扁擔河等骨干河道，再通過河口閘門控制搶排至長江。2015年以后，大運河鄒區(qū)段下游鐘樓閘參與流域防洪調(diào)度，位于鐘樓閘上游的鄒區(qū)段大運河水位上升，高于鄒區(qū)鎮(zhèn)北部地區(qū)地坪標高。鄒區(qū)鎮(zhèn)原有的自排模式不再適用，排澇能力將不能滿足要求，必須提高鎮(zhèn)區(qū)在外河高水位條件下的強排能力。本文即是針對鄒區(qū)鎮(zhèn)新形勢下的防洪排澇進行研究分析。

1.工程任務(wù)和內(nèi)容

目前，鎮(zhèn)區(qū)的排洪除澇的突出問題為汛期利用內(nèi)外和水位差搶排區(qū)內(nèi)澇水，但遇大運河持續(xù)高水位時，區(qū)內(nèi)澇水無法自排，需通過泵站強排，而區(qū)域泵站抽排能力還遠沒達到要求。本次在鎮(zhèn)區(qū)外河大運河扁擔河河口設(shè)置5座閘站，增強鎮(zhèn)區(qū)河道的強排能力，完善了鎮(zhèn)區(qū)的排澇體系。

主要工程任務(wù)和內(nèi)容有以下三點：

（1）健全河網(wǎng)水系布局。對鎮(zhèn)區(qū)的骨干河道鶴溪河以及鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)的堵點進行疏浚，通過疏通河道增強河網(wǎng)水系布局。

（2）完善排澇體系。在鎮(zhèn)區(qū)河口設(shè)置5座閘站，完善鎮(zhèn)區(qū)排澇體系。規(guī)模如下：

鶴溪河東泵閘和鶴溪河西泵閘，節(jié)制閘口門凈寬8m，排澇泵站流量20m3/s。

官瀆河水閘，節(jié)制閘口門凈寬6m。

塘夏支河泵閘和錢家浜泵閘，節(jié)制閘口門凈寬2m，排澇泵站流量2m3/s。

2.工程總體布置

鄒區(qū)鎮(zhèn)集鎮(zhèn)片區(qū)范圍與外部連通水系通路主要有東、西、北三個方向：

本方案主要對東西兩側(cè)的排水通路設(shè)計方案進行控制。排澇路徑為：

（1）鶴溪河作為區(qū)域排澇主干河道，當發(fā)生5年一遇設(shè)計暴雨時，主要向東側(cè)排入大運河，再行北排進入長江；當發(fā)生20年一遇設(shè)計暴雨時，則同時向東側(cè)大運河和西側(cè)扁擔河排放澇水；

（2）區(qū)域其它支河，鶴溪河以北湯家浜、官瀆河、蔣泗塘等河道內(nèi)澇水均向南排入鶴溪河，鶴溪河以南岳津河等河道內(nèi)澇水小部分經(jīng)塘夏支河排入大運河，大部分向北排入鶴溪河，經(jīng)鶴溪河排入外河；

（3）錢家浜匯水區(qū)域較為獨立，設(shè)計其直接排入大運河。對于鄒區(qū)鎮(zhèn)排澇規(guī)模以及相關(guān)平面布置，采用先根據(jù)區(qū)域排澇模數(shù)初步估算，后利用水動力模型進行復(fù)核優(yōu)化的方法。

3.總體布置規(guī)模論證

3.1 泵站排澇規(guī)模論證

本方案采用城鎮(zhèn)排澇模數(shù)為 2.9m3/s/km2。

鄒區(qū)鎮(zhèn)集鎮(zhèn)匯水分區(qū)范圍為14.77km2，根據(jù)城鎮(zhèn)排澇模數(shù)和匯水面積，估算其排澇規(guī)模為42.83m3/s。

3.2水閘規(guī)模論證

（1）清淤通航要求。為方便清淤船只通航，閘門寬度不宜小于6m。

（2）單寬流量。在我國一般采用的水閘單寬流量為5～30m3/s，表1為江蘇省對不同閘基土壤選用的單寬流量的經(jīng)驗值。在砂礫石低級上可以取更大的單寬流量。

鶴溪河東閘工程和鶴溪河西閘工程閘基土壤均為②4層粉質(zhì)粘土，單寬流量取5m3/s，經(jīng)模型計算，水閘最大過閘流量15m3/s，閘寬不宜小于3m。

官瀆河閘閘工程閘基土壤為③2層粘土，單寬流量取12m3/s，經(jīng)模型計算，水閘最大過閘流量15m3/s，閘寬不宜小于1.5m。

錢家浜工程閘基土壤為③2層粘土，單寬流量取12m3/s，經(jīng)模型計算，水閘過閘流量5m3/s，閘寬不宜小于0.5m。

3.3泵站控制水位論證

選擇啟泵水位和停泵水位組合所采用方法和原則如下：

選用啟泵水位和停泵水位組合，應(yīng)保證河道排澇最高水位不超過排澇控制水位5.40m（上表加粗部分數(shù)據(jù)）；

為防止排澇過程中內(nèi)河水位波動較大對河道產(chǎn)生沖刷，啟泵水位和停泵水位不宜相差太大；

綜上所述，本方案以50cm作為啟泵水位和停泵水位的水位差參照（上表陰影部分數(shù)據(jù)）；

規(guī)劃河道調(diào)蓄能力條件下，根據(jù)不同調(diào)度方案，滿足上述要求的調(diào)度規(guī)則為：

方案一：避免頻繁啟閉泵站方案。該調(diào)度規(guī)則下當外河水位超過警戒水位4.30m時，關(guān)閉閘門，當同時內(nèi)河水位超過啟泵水位4.50m時，開啟泵組，降低內(nèi)河水位至4.0m關(guān)閉泵站，最高排澇水位為5.27m。

方案二：控制水位優(yōu)先方案。該調(diào)度規(guī)則下：當外河水位超過警戒水位4.30m時，關(guān)閉閘門，當同時內(nèi)河水位超過啟泵水位4.50m時，開啟部分或全部泵組，維持內(nèi)河水位為4.4～4.5m，內(nèi)河最高排澇水位為5.27m。

3.4排澇泵站布局

針對鶴溪河閘泵工程規(guī)模配置，為確定最為經(jīng)濟有效的排澇方案，在規(guī)劃河道調(diào)蓄能力條件下，分別設(shè)計以下兩種配置布局方案，通過水動力模型計算其沿程水位和流速分布情況后進行對比。

“20-20”排澇泵站布局采用的工程布置為：鶴溪河東泵閘泵站和鶴溪河西泵閘泵站規(guī)模均為20m3/ s，閘寬均為8.0m；官瀆河擋水閘閘寬6.0m；塘夏支河泵站規(guī)模為2m3/ s；錢家浜泵閘規(guī)模為2m3/s，閘寬2.0m；“15-25”排澇泵站布局采用的工程布置為：鶴溪河東泵閘泵站規(guī)模為25m3/s，閘寬8.0m；鶴溪河西泵閘泵站規(guī)模為15m3/s，閘寬8.0m；官瀆河擋水閘閘寬6.0m塘夏支河泵站規(guī)模為2m3/s；錢家浜泵閘規(guī)模為2m3/ s，閘寬2.0m。

3.5泵站布局及調(diào)度方案選擇

鄒區(qū)鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)遭遇20年一遇24小時暴雨條件下，模擬計算排澇過程的內(nèi)河最高水位見下表2。

兩種方案中，排澇過程內(nèi)河最高水位都不超過內(nèi)河控制水位，滿足排澇標準要求。

4.結(jié)論

鄒區(qū)鎮(zhèn)泵閘工程采用“20-20”排澇布局配合“控制水位優(yōu)先”的調(diào)度方案二，作為推薦方案組合。結(jié)論如下：

（1）工程規(guī)模。鄒區(qū)鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)區(qū)域除澇及水環(huán)境整治工程規(guī)模為：鶴溪河東泵閘泵站和鶴溪河西泵閘泵站規(guī)模均為20m3/s，閘寬均為8.0m；官瀆河擋水閘閘寬6.0m；塘夏支河泵站規(guī)模為2m3/s；錢家浜泵閘規(guī)模為2m3/ s，閘寬2.0m。

（2）建議調(diào)度方案。在鄒區(qū)鎮(zhèn)河道按規(guī)劃整治拓寬后，調(diào)度規(guī)則為：當外河水位超過警戒水位4.30m時，關(guān)閉閘門，當同時內(nèi)河水位超過啟泵水位4.50m時，開啟泵組，維持內(nèi)河水位在4.4～4.5m之間，直至外河水位回落。

在鄒區(qū)鎮(zhèn)河道尚未整治時，調(diào)度規(guī)則為：當外河水位超過警戒水位4.30m時，關(guān)閉閘門，開啟泵組，降低內(nèi)河水位至4.0m關(guān)閉部分泵組，此后維持內(nèi)河水位在3.9～4.0m之間，直至外河水位回落，期間鶴溪河東、西泵閘可開啟全部泵組共44m3/s排澇。該調(diào)度方案下可以滿足排澇標準要求。

參考文獻：

[1]鄭寶強，竇明。水閘調(diào)度對河流水質(zhì)變化的影響分析[J].環(huán)境科學與技術(shù)，2012. 35（2）：14-18.